Оптимизация планетарной цифровой модели рельефа Земли для выполнения полной топографической редукции гравитационного поля Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 528.2: 528.4

Ю.В. Дементьев, Е.Н. Кулик, Е.С. Акулич СГГА, Новосибирск

ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНЕТАРНОЙ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА ЗЕМЛИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЛНОЙ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ РЕДУКЦИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ

Показано, что расчет поправок в силу тяжести за влияние материальных масс, расположенных выше уровенного эллипсоида, желательно выполнять в полной топографической редукции. Для этих целей построена планетарная цифровая модель рельефа Земли с высотами в узлах регулярной сетки через пять угловых минут по широте и долготе для территории России (до 60-й параллели) и в один градус - для остальной поверхности Земли. Выполнены исследования по оптимизации разработанной модели.

Yu.V Dementiev, E.N. Kulik, E.S. Akulich Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)

10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation

OPTIMIZATION OF GLOBAL DIGITAL ELEVATION MODEL FOR PERFORMING THE COMPLETE TOPOGRAPHIC REDUCTION OF GRAVITY CORRECTIONS

It is recommended to perform the calculation of gravity corrections caused by the influence of material masse, and located higher than datum ellipsoid, within the complete topographic reduction. For these purpose a global digital elevation model of the Earth (GDEM-SSGA) with elevation values at the net nodes, net’s cell size is 5 angular minutes by latitude and longitude for the territory of Russia (up to the 60th parallel), and 1 degree - for the rest of the Earth's surface was built.

Повышение точности гравиметрических измерений и внедрение новых геодезических технологий требует нового единого подхода к учету влияния топографических масс в поле силы тяжести.

До настоящего времени редукция силы тяжести в каждой результативной точке выполнялась, как правило, на ограниченной территории, полагая, что «дальние» зоны существенно не влияют на значение поправки. Установлено [1], что топографическая поправка постоянно возрастает с увеличением учитываемой области промежуточного слоя, ограниченного снизу поверхностью уровенного эллипсоида, сверху - физической поверхностью Земли; и нет предела, при котором можно «отбросить» влияние масс дальних зон. Учет масс промежуточного слоя требует знания геодезических высот

местности на всей поверхности Земли. Для этой цели построена планетарная цифровая модель рельефа (ПЦМР).

При разработке ПЦМР в качестве основы была выбрана модель радарной топографической съемки Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) [4], покрывающая около 80 % всей поверхности суши земного шара.

В настоящее время данные SRTM существуют в нескольких версиях. Последние версии (version 4 - август 2008 г.) получены организацией International Centre for Tropical Agriculture (CIAT) из оригинальных высотных данных путем обработки, которая обеспечила получение гладких топографических поверхностей. В ней использованы новые алгоритмы интерполяции, заполнены пустоты данных [3].

Данные SRTM представляют сеть с размером ячейки в одну угловую секунду на территорию США (что соответствует пространственному разрешению порядка 30 м) и в три угловых секунды на остальную поверхность Земли (порядка 90 м). Точность данных по высоте составляет 16 м.

На основе данных версии 4 были сформированы блоки (трапеции) размером 15°*15° по широте (B) и долготе (L) с шагом значений высот в пять угловых минут в интервале {45° < B < 60°; 30° < L < 180°}. Для остальной территории шаг составил 1°.

Данные SRTM в построенной модели занимают 192 блока. Высоты для двадцати трапеций, лежащих в интервале {60° < B < 90°; 30° < L < 180°} получены с топографических карт масштаба 1:1 000 000. Остальная

информация - с физических карт более мелкого масштаба.

Таким образом, сформированная из 288 блоков планетарная цифровая модель рельефа, названная нами ПЦМР - СГГА, покрывает всю поверхность Земли (рис. 1).

Рис. 1. Структура планетарной цифровой модели рельефа (ПЦМР - СГГА)

Исследования ПЦМР-СГГА показали, что более оптимальной моделью будет такая, в которой высоты заданы в узлах регулярной сетки по широте и долготе с шагом в пять угловых минут для всей территории России, через тридцать минут в северной части (от 0 до 90 градусов северной широты) восточного полушария и через один градус для остальной поверхности Земли (рис. 2). В СГГА начата практическая реализация уточненной модели.

Рис. 2. Оптимальная модель ПЦМР-СГГА БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дементьев, Ю.В. О редукциях силы тяжести / Ю.В. Дементьев // Сб. материалов VI Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2010». - Новосибирск, 2010. - С. 158-163.

2. Муравьёв, Л. Высотные данные SRTM против топографической съемки [Электронный ресурс]: Авторский материал / Лев Муравьёв. - Электрон. текст. и граф. данные. - [Б. м.]: Институт геофизики УрО РАН, 2008. - Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/referat-97438.html, свободный.

3. GIS-Lab [Электронный ресурс]: Географические информационные системы и дистанционное зондирование: О данных SRTM и их импорте с помощью Arcinfo Workstation / Авторский коллектив GIS-Lab; координатор GISLab Максим Дубинин. - Электрон. текст. данные, граф. данные и табл. - [Б. м.: б. и.], 2002 - 2009. - Режим доступа: http://gis-lab.info/qa/srtm.html, свободный.

4. Shuttle Radar Topography Mission [Электронный ресурс]: The Mission to Map the World / JPL NASA; ред. Eric Ramirez. - Электрон. текст. данные, граф. данные и табл. - California: PFMA Group, 2005 - 2006. - Режим доступа: http : //www2 j pl .nasa. gov/srtm/index.html, свободный.

© Ю.В. Дементьев, Е.Н. Кулик, Е.С. Акулич, 2011