„Virtuális évszakok” a GPS méréseinkben?
(Rovat: Földmérési és Távérzékelési Int., Navigáció és térképészet - 2006.12.09 13:08.)

A folyamatosan észlelő ún. permanens GPS állomások (pl. az európai EUREF vagy a magyar aktív hálózat) hosszú távú analízise alapján mm-es szinten vizsgálható a koordináták változása, az állomások mozgása.

A koordináta idősorokat vizsgálva azonban számos érdekes jelenséget figyelhetünk meg. A legszembetűnőbb, hogy a koordináták akár cm-es nagyságrendben éves periódussal évszakos változásokat mutatnak mind a vízszintes, mind a magassági komponensek esetében. Ez a hatás már régebbről ismert, ezért is végezzük a 2 évenkénti mozgásvizsgálati méréseinket mindig ugyanabban a hónapban, júniusban.

Magától értetődő a kérdés: van-e földfizikai háttere az észlelt szezonális hatásnak? Tudunk-e ebből hasznos információkat kinyerni? A részletes vizsgálatok a következő eredményt adták. Az észlelt évszakos változást két tényezőcsoport okozhatja:

• valós fizikai hatások
  • felszínterhelés éves ciklusos változása (légkör, csapadék)
  • pontállandósítási problémák, hőingadozás
• modellezési hibák
  • GPS antenna fáziscentrum
  • légkör

Bár a felszínterhelés változása okoz évszakos változást a magasságban, ugyanakkor hatása elhanyagolható mértékű a vízszintes összetevőkre. Az észlelt vízszintes éves periódus tehát modellezési hiba vagy pontállandósítási „gyengeség”! Utóbbira szép példa HFLK (Innsbruck, Ausztria), ahol a 2000 m fölötti magasságban a fagy „billegteti” a pillért.

A fenti ábrán feltüntettük az idősorból becsült éves periodikus jelet, amely jellemezhető az amplitúdójával és az éves szinuszhullám kezdőfázisának pl. január 1-hez képesti eltolódásával.

Valamennyi európai állomásra meghatározva az amplitúdót és a fázist, ábrázoltuk azokat egy-egy körhisztogramon.

Az EPN állomásokra meghatározott évszakos periódusok gyakorisági diagramjai a koordináták szélességi, hosszúsági és magassági komponensei szerint. A diagramok az évszakos periódus január 1-hez képesti hónapokban mért eltolódásának gyakoriságát mutatják.

A magassági komponens fázisértékei – mint vártuk – szórtak, mert a periodikusságot okozó felszín-terhelő hatások a kontinensen időben elcsúszva kell jelentkezzenek. Azonban más vizsgálatok bizonyították, hogy ezek az adatok sajnos nem korrelálnak a tényleges, felszíni és műholdas mérésekből levezetett környezeti modellekkel!

A vízszintes koordináta-komponenseknél elméletileg éves hullámnak nem kellene léteznie, viszont mégis jelen van és ráadásul a fázis eltolódásra statisztikusan szignifikáns értékeket kapunk, ami nagyban alátámasztja „mesterségesen” generált mivoltukat. Tehát mind a vízszintes, mind a magassági koordináták hosszútávú változásában jelentkező évszakos hatás elsősorban a mérések feldolgozásakor használt modellek (légkör, árapály, antenna fáziscentrum) „tökéletlenségének” a következménye. 2007-ben várható a globálistól kezdve az országos GPS hálózatok teljes mérési anyagának az újrafeldolgozása, ami a modellek és az analízis finomításával várhatóan jelentősen redukálja a jelenleg még sokszor félrevezető hibák hatását.

Kenyeres Ambrus
FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium