m. a. sharifi
-
امروزه با توجه به نیاز روز افزون پیش بینی پارامترهای حرکت قطبی از روش های مختلفی استفاده می شود. وجود مجموعه داده های بلند مدت پارامترهای x و y حرکت قطبی سبب بوجود آمدن منبع ارزشمندی برای پیش بینی این پدیده ی ژیوفیزیکی است. در این پژوهش از داده های بلند مدت حرکت قطبی برای پیش بینی دوره های 40 روزه به مدت 5 سال استفاده شده است. برای انجام پیش بینی ها از شبکه های عصبی کانولوشنی، شبکه حافظه طولانی کوتاه مدت، شبکه پرسپترون چندلایه و روش آنالیز هارمونیک کمترین مربعات استفاده شده است. در ادامه نتایج شبکه های عصبی با یکدیگر و روش آنالیز هارمونیک کمترین مربعات مقایسه گردیده است. در پایان مشخص شد که شبکه های حافظه طولانی کوتاه مدت در بیشتر روزها از شبکه های کانولوشنی و پرسپترون چندلایه نتایج بهتری دارند. همچنین مشخص شد که این روش ها دقت پیش بینی بسیار بهتری نسبت به روش آنالیز هارمونیک کمترین مربعات دارند. برای شبکه های ژرف برای پارامتر x بهترین مقادیر RMSE برای روز های اول و چهلم به ترتیب 49/0 و 05/15 میلی ثانیه کمانی است و برای پارامتر y بهترین مقادیر RMSE برای روز های اول و چهلم به ترتیب 68/0، 22/9 میلی ثانیه کمانی است. در روش آنالیز هارمونیک کمترین مربعات مقدار RMSE برای پارامتر x برای روزهای اول و چهلم به ترتیب برابر با 95/40 و 40/48 میلی ثانیه ی کمانی است و مقدار RMSE پارامتر y برای روزهای اول و چهلم به ترتیب برابر با 86/40 و 53/46 میلی ثانیه ی کمانی است.
کلید واژگان: سری زمانی، حرکت قطبی، شبکه های عصبی ژرف، LSTM - CNN - MLPThere are many instabilities in the earth's rotation due to celestial bodies, gravitational forces, and earth internal dynamics which make the calculation of Earth Orientation Parameters (EOP) and Polar Motion (PM) parameters a challenging task. In today's world due to the increasing requests for predicting EOP and PM parameters in a wide range of fields such as Astronomy, Geodesy, Oceanography, and Hydrography various methods are used. These days it is possible to calculate accurate values of EOP and PM parameters by means of global positioning system (GPS), very-long baseline interferometry (VLBI) and satellite laser ranging (SLR). The core reason for the short-term prediction of these parameters is the impossibility of calculating these parameters in real-time due to heavy preprocessing procedures. Hence, researchers are seeking to employ different methods for accurate short-term prediction of EOP and PM parameters. In recent years, non-parametric methods such as least square (LS) with autoregressive moving average (ARMA) and also singular spectrum analysis (SSA) have been used to estimate these parameters. Another method for the prediction of the aforementioned parameters was conventional artificial neural network (ANN). Currently, Deep Learning has become a popular field that attracts many researchers. Deep learning is a subset of artificial intelligence (AI) and machine learning that uses multiple layers and parameters in order to extract complex features from the inputs. It is widely used in computer vision and time series prediction applications. In this paper, we used three deep learning methods namely LSTM, CNN, and MLP in order to predict PM parameters (x and y parameters). Furthermore, we have used Least square harmonic estimation (LSHE) method in order to compare the final results with different networks. LSTM equipped with a short-term recursive memory. This recursive mechanism prepares LSTM for handling time series data. CNN extracts important features of input data by convolution multiplication and each convolution layer within CNN architecture produces feature maps as output. These Feature maps contain recognized patterns which will be used as input of next layer. CNN networks, which were primarily designed for the computer vision, are being used more and more in timeseries prediction applications. MLP networks are similar to conventional back propagation feedforward networks, however, new activation functions and optimizers could be used in MLP networks. For sufficient training of different architectures, we used 35 years of daily PM parameters from 1st January 1980 to 31 December 2015 and we predicted 40 days periods ahead for the future 5 years. For comparison of predicted values by different networks, we used mean absolute error (MAE) as a criterion and illustrate results in two tables. Also, we depicted different figures to show how networks are working. In addition, we used two LSTM, four CNN, and two MLP Networks with ADAM optimizer, ReLU activation function, and learning rate of 0.001- 0.0001 in order to select the best network with the lowest errors. Moreover, the figures of predicted values vs actual values and plots of MAE for 40 days are shown on four figures for better comprehension of ultimate results. In the end, it turned out that LSTM networks outperformed CNN and MLP networks and in this network the final results are better than the others in most days. For the x parameter in the first, twentieth and fortieth days, the best MAE values are 0.41 mas, 5.58 mas, and 12.45 mas and the best values for RMSE are 0.49 mas, 6.69 mas, 15.05 mas, respectively. For the y parameter in the first, twentieth and fortieth days, the best values of MAE are 0.54 mas, 3.24 mas and 7.56 mas and the best values for RMSE are 0.68 mas, 4.72 mas, 9.22 mas, respectively. The final results show that the neural networks outperformed LSHE method and the accuracies of the deep learning networks are satisfying and LSTM and CNN networks are capable to predict values accurately.
Keywords: Timeseries, Polar Motion, Deep Learning, LSTM, CNN, MLP -
پارامترهای دوران زمین نقش بسیار مهمی در مسایل مربوط به ژیودزی فضایی مانند تعیین دقیق مدار ماهواره ها، نجوم ژیودزی، ناوبری فضایی و همچنین مطالعه ی پدیده های ژیوفیزیکی دارند. سری های زمانی این پارامترها دارای رفتارهای تناوبی و تصادفی می باشند لذا روش های متنوع آنالیز سری های زمانی با دقت های متفاوت از گذشته تاکنون مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از مهم ترین نیازهای پیش بینی برای این پارامترها، پیش بینی های کوتاه مدت آنهاست زیرا باتوجه به پیچیدگی های پردازش، به صورت لحظه ای در اختیار کاربران قرار ندارند. در میان پیش بینی سری های زمانی این پارامتر ها، پیش بینی مولفه ی LOD بشدت چالش برانگیز است زیرا عوامل مختلف ژیوفیزیکی بر روی ساختار این سری زمانی اثر می گذارند. در این تحقیق به پیش بینی های 10 روزه پارامتر LOD، به وسیله ی ترکیب روش غیر پارامتریک SSA و مدل پیش بینی ARMA پرداخته شده است. این پیش بینی ها با استفاده از سری های زمانی IERS 14 C04 در بین سال های 2010 تا 2011 میلادی صورت پذیرفته است. سری های زمانی مذکور در وب سایت IERS در دسترس اند. نتایج با 8 روش دیگر مقایسه شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که روش ارایه شده، برای پیش بینی تمام روزها، دقت بهتری نسبت به این 8 روش دارد. میزان بهبود دقت برای روزهای 5ام و 10ام به ترتیب 60/1 و 84/1 برابر می باشد.
کلید واژگان: سری زمانی، روش SSA، مدل ARMA، MAE، LODRThe Earth Orientation parameters (EOP) including the Length of Day (LOD) are vital to widely used applications of Satellite Geodesy. The precise satellite positioning and navigation and the Earth system monitoring satellites are a few applications with a near real time request for the EOP values. Data gathering from a globally distributed co-located geodetic sensors and processing the collected data for estimation of the parameters are time demanding tasks which makes delayed access to a real-time processed values unavoidable. Consequently, accurate prediction of the EOP parameters time-series has been defined as a highly demanding task in geodesy. Many different techniques have already been employed either for short- or long-term prediction of the time-series. However, the implemented methods for short-term prediction of the EOP temporal changes is in central focus of the research centers and institutes due to its applications in the Earth Centered inertial (ECI) and the Earth Centered Earth Fixed (ECEF) reference frames. Moreover, combined methods with the ability of simultaneous functional and stochastic behavior modeling of the time-series are more interested due to their functionality for one-step accurate prediction. For instance, the Least squares auto regressive (LS+AR) is the most recent published article for the LOD forecasting. In this paper, we will address an innovative approach for complicated and challenging time-series prediction. The proposed methodology consists of the Singular Spectrum Analysis (SSA) combined with the Auto Regressive Moving Average (ARMA) enabling to model the functional and stochastic constituents respectively. For more precise forecasting, the proposed method is equipped with two pre analysis statistical tests in order to detect and identify any possible outliers. Moreover, the Fast Fourier transform (FFT) is employed to give a first guess of the possible periodic pattern of the data with its later application in the SSA appropriate window length selection. The SSA setup consists of the lag-covariance matrix computation, Eigen value and Eigen vector decomposition of the lag-covariance matrix, the Eigen values clustering and the component reconstruction. Trend and offset removal before utilizing the SSA method and its restoration after performing perdition is also worth mentioning. Selection an optimal number of deterministic components plays a key role in effective implementation of the SSA approach which is fully explained in the methodology part of the paper. The stochastic behavior of LOD signal is characterized using the ARMA technique whose successful implementation is highly depend on the right selection of the Moving Average (MA) and Auto Regressive (AR) orders. The Akaike information criterion (AIC) as an estimator of prediction error as the well-known order selection criteria is used. Moreover, the Mean Absolute Error (MAE) is computed and different prediction scenarios are compared. The suggested approach has dominantly outperformed eight already published method. Publicly available LOD data from International Earth Reference System (IERS) is used for the method evaluation and numerical comparison. Daily LOD data for the years of 2005-2009 is used for model training while the year 2010 is taken for validation. A ten-day interval prediction during the whole year of 2011 is considered for evaluation. On average, accuracy improvement rate is about 1.6 and 1.84 for the 5th and 10th ahead day of prediction.
Keywords: LOD, SSA, ARMA, Prediction -
به منظور تعیین مدار اولیه ماهواره، یکی از راهکار ها استفاده از مشاهدات اپتیکی ردیابی ماهواره ها توسط ایستگاه های زمینی می باشد که به صورت آزیموت، زاویه ارتفاعی و فاصله ماهواره از ایستگاه های زمینی ثبت می شوند. چالشی که هنگام استفاده از این مشاهدات با آن مواجه هستیم این است که این مشاهدات در زمانی بسیار کوتاه و به صورت کمان کوچکی از مدار بیضی شکل رویت می شوند. بنابراین مسئله برازش بیضی مسیر با توجه به کوتاه بودن کمان مشاهدات، دچار بدوضعی بوده و جهت استخراج پارامتر های کپلری مدار نیازمند استفاده از روش پایدارسازی در برآورد بردار مجهولات هستیم. از طرف دیگر مدلی که برای تعیین مدار اولیه مورد استفاده قرار می گیرد، فقط شامل المان های کپلری بوده و تقریبی از مدل کامل مدار که شامل المان های اغتشاشی نیز هست، می باشد. به همین علت، برای حل هر چه بهتر این مسئله می توانیم آنرا در مدل آماری متغیر های همراه با خطا در نظر بگیریم و با استفاده از روش کمترین مربعات کامل پایدارشده به حل بردار مجهولات بپردازیم. مزیت استفاده از این روش، بهره مندی توامان از روش های پایدارسازی و کمترین مربعات کامل می باشد که با توجه به توضیحات فوق، ضرورت هر دو روش در این مسئله اجتناب ناپذیر است. از دیگر مزیت های این روش نسبت به سایر روش های پیشین، می توان استفاده از روند سرشکنی و به کارگیری تمامی مشاهدات اولیه را نام برد. روش های گذشته بیشتر مبتنی بر استفاده از سه یا چند مشاهده موقعیت ماهواره به صورت محدود بودند، که این مورد موجب کاهش کیفیت جواب حاصل می شد. در این مقاله ابتدا به بسط ابعاد ریاضی و کارایی و سرعت این روش اشاره شده و سپس با بررسی چند مسئله تعیین مدار اولیه در حالت های مختلف مدار ماهواره ها، به ابعاد حل عددی و استخراج پارامتر های کپلری مدار با استفاده از روش مذکور پرداخته می شود.
کلید واژگان: مسئله تعیین مدار اولیه ماهواره، استخراج پارامتر های کپلری مدار ماهواره، مشاهدات اپتیکی تک ایستگاه زمینی، بدوضعی مسئله تعیین مدار اولیه، پایدارسازی تیخونوف، کمترین مربعات کامل پایدارشدهIncreasing demand on the launch of the Earth orbiters with a variety of applications makes the problem of the initial orbit determination problem more interesting. The problem is to determine the Keplerian orbital elements of any orbiters using minimum number of observations. Observing the orbiters in their initial phase of orbital launch using the ground optical tracking stations is one of the most reliable and frequently used methods for the problem solution. Slant distance, horizontal and vertical angles of satellite with respect to the local north and zenith are the observed quantities in the optical tracking systems. Short-arc of the observations in particular for the Low Earth Orbiters (LEO) and modeling the initial orbit determination as a two-body problem and ignoring perturbing forces are the main challenging issues in orbital mechanics. Neglecting the perturbation force contribution in the mathematical models of the initial orbit determination sets up of the observation equations with some errors or the so called Error In Variable (EIV) model. Moreover, fitting an ellipse to the observed three dimension position time series of the orbiter and determination of the Kepler elements is an ill-posed problem. It is due to fact of fitting an ellipse to a few closely distributed data points along the orbit in three dimensional space. Therefore, one has to implement the method of Total Least Squares (TLS) with an appropriate regularization technique for the orbital parameter estimation. Different regularization techniques have been already introduced for solution of ill-posed problems. Herein, Tikhonov regularization method with the aim of minimization of bias term along with the error in measurements is applied and the orbital elements are estimated. Implementation of regularization method significantly improves the results and in particular the LEO Kepler elements. Numerically, the proposed method is implemented on the estimation of the parameters with different orbital geometry type; including the LEO and Medium Earth Orbiter (MEO) satellite in the polar and non-polar orbits. In all cases, the orbital parameters and their variances are estimated and statistically tested. Moreover, relative errors of the estimated parameters and their meaningfulness are checked in different scenarios. Theoretically, the problem of orbital parameter estimation is a nonlinear problem by its nature. We are implemented iterative gradient-based solution and therefore linearization of the nonlinear equations is required. For quarantined convergence of the linearized model, initial value of the unknowns with acceptable accuracy is needed. The classical methods, e.g., Gauss, Gibbs and Lambert method of the initial orbit determination problem provide an approximate solution with enough accuracy for initialization of the estimation problem. The Picard condition as an indicator of ill-posedness on the inverse problem is used to demonstrate in the orbital parameters estimation. The L-curve method is implemented to get the solution with minimum bias value. The method of Ordinary Least Squares (OLS) is simultaneously implemented on the problem to show how TLS can efficiently be used.
Keywords: Initial Orbit Determination, Total Least Squares, Tikhonov Regularization, Kepler Elements, LEO Satellites -
گیرنده های سامانه موقعیت یاب جهانی موجود در ماهواره های گرانی سنجی اطلاعات ارزشمند موقعیت سه بعدی ماهواره را به صورت تقریبا پیوسته اندازه گیری می کنند. با این حال سرعت ماهواره را که کاربردهای بسیار مهمی در ژئودزی ماهواره ای دارد نمی توان به طور مستقیم اندازه گیری کرد. برای نمونه به منظور بازیابی میدان گرانش زمین به روش ماهواره ای نیاز به سرعت و یا شتاب ماهواره است تا با به کارگیری روش انتگرال انرژی یا روش های مبتنی بر معادله حرکت، میدان گرانش زمین تعیین شود، بنابراین لازم است سرعت ماهواره را به روش های دیگری تعیین کنیم. روش متداول در برآورد بردار سرعت، استفاده از روش های مشتق گیری عددی است. در تحقیق حاضر روش فیلتر کالمن تعمیم یافته برای محاسبه بردار سرعت با استفاده از سری زمانی بردار موقعیت ماهواره معرفی و با روش مشتق گیری عددی نیوتن- رافسون که به منزله بهترین روش عددی در تحقیقات پیشین معرفی شده است، مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج عددی این مقاله نشان می دهد که روش پیش گفته در مقایسه با سایر روش های عددی مشتق گیری، دقت قابل قبول تری نتیجه می دهد.
کلید واژگان: ماهواره های مدار پایین، میدان گرانش زمین، سامانه فاصله یابی باند K، فیلتر کالمن تعمیم یافته، مشتق گیر عددیGlobal Positioning System (GPS) receivers in gravimetric satellites continuously measure valuable information about 3D satellite position. However، the velocity of satellites، which has important applications in the satellite geodesy such as gravity field recovery، cannot be directly measured. These data are used in the energy integral method or other methods based on the Earth gravity field motion equation to determine the velocity or acceleration of satellite. In this study، the velocity vector is computed using the numerical differentiation and the Kalman filtering for the Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) twin satellites. The Numerical results show that the Kalman filtering yields more accurate results than numerical differentiation when they are compared with the intersatellite range-rate measurements. In the wake of the New Gravity Satellite era due to the launch of ChAllenging Minisatellite Payload (CHAMP)، GRACE and GOCE، processing methods of enormously large orbit data has become the focus of the geodetic interest. The input data are different from earlier times as they contain some millions of continuous position data per satellite per year. The huge number of data arises from continuous observation from these satellites to the GPS system. This can be done due to the much higher altitude of the GPS satellites (20،000 km) compared to that of the gravity satellites (between 250 and 500 km). The latter is often referred to as Low Earth Orbiter، i. e. LEO. The GPS-LEO constellation as described above in technical terms is called High-Low Satellite to Satellite Tracking (High-Low SST). Thus some million position-data of the LEOs are the basis of the global gravity field determination techniques. The concept behind the Solutions is that satellites are in free-fall in the gravity field of the Earth. After modeling and removing all further force sources (e. g. gravitation of the Sun and the Moon and other planets، direct and indirect tides، surface forces (atmospheric drag، solar radiation pressure)) the remaining orbit is a trajectory in space، which is governed purely by the gravity field of the Earth. Therefore، the task is only to determine the force behind the motion. Conservation laws can be applied for satellites successfully. The Newton’s equation of law states the conservation of forces in a closed system. Applying it for a satellite requires information of the acceleration along the orbit. In this article the velocity vector is derived as a part of the unknown vector in Kalman filter algorithm. Kalman filter is a well-known mathematical tool، which gives the answer to the most frequent engineering question: how can we get the best estimate of the system state from the noisy measurements? The Kalman filter is a data processing algorithm that estimates the state of a system from noisy measurements using least-squares. It gives the optimal system state estimate together with a measure of how precise is the state estimate compared to true state. The Kalman filter performs optimal solution for a linear process with uncorrelated، white، zero mean Gaussian process and measurement disturbances. The Kalman filter is a “one-step back recursive filter”، meaning that there is no need to store past measurements for the purpose of computing the present time. We assume that the discrete random kinematic process to be estimated can be modeled with two main Kalman filter equations: Process equation Measurement equation Where x is the system state vector، A is the state transition matrix and W is the process noise. From this discrete time linear formation of the Kalman filter، the discrete time nonlinear formation of the Extended Kalman Filter is based. For the state space model for the Extended Kalman Filter (EKF)، the above linear equations are replaced by one nonlinear function: In this study، the velocity vector is computed using numerical differentiation and the Kalman filtering for the GRACE twin satellites. The numerical analysis shows that the Extended Kalman filtering yields the optimal solution. The comparison is performed based on the intersatellite range-rate measurements.
Keywords: Low earth orbit, Gravity field, K, band ranging, Extended Kalman filter, Numerical differentiation -
نقشه های باتیمتری اقیانوسی زمینه های کاربردی فراوانی در علوم و مهندسی دارند،هر چند روش های عمق یابی صوتی روش هایی با دقت بالا برای تولید این نقشه ها می باشند، اما هزینه بالا و زمان بر بودن این روش ها سبب شده است تا در بسیاری از مناطق اقیانوسی به خصوص مناطق با عمق های بالا داده مناسبی وجود نداشته باشد. از اینرو استفاده از روش هایی که از لحاظ زمانی و هزینه مقرون به صرفه باشند مورد توجه قرار گرفته است. ماهواره های ارتفاع سنجی بیش از سه دهه است که تغییرات لحظه ای سطح آبهای آزاد را اندازه گیری می کنند. دانشمندان مدتهاست که از این داده ها برای اندازه گیری پارامترهای میدان ثقل زمین شامل شتاب ثقل، ارتفاع ژئوئید و مولفه های انحراف قائم استفاده می کنند. آنامولی های ثقلی بالاخص آنامولی جاذبه از ساختارهای زیر سطحی در منطقه سرچشمه می گیرند. یکی از منابع مهم تولید آنامولی ثقل در دریا توپوگرافی بستر می باشد. در این مقاله ما با استفاده از فیلترینگ داده های ثقلی حاصل از ارتفاع سنجی ماهواره ای و انتقال به پایین آنها به عمق متوسط و نیز استفاده از روش بهینه سازی وینر، به کمک پروفیلهای عمق سنجی موجود، توپوگرافی بستر را در محدوده ای از دریای عمان تخمین زده ایم و نتایج را با داده های عمق سنجی موجود در منطقه و مدل جهانی ETOPO مقایسه نموده ایم. با توجه به نتایج تحقیق هنگامی که از تلفیق داده های ثقلی با پروفیل های عمق سنجی استفاده می نماییم، انحراف معیار اختلافات با مدل ETOPO در مقایسه با حالتی که تنها از پروفیل های عمق سنجی استفاده می نماییم به میزان 7 متر بهبود پیدا می کند.
کلید واژگان: باتیمتری، ارتفاع سنجی ماهواره ای، آنامولی هوای آزاد، فیلتر وینرEstimating accurate bathymetry has many applications in science and engineering. although ship borne sounding are precise method to create bathymetry chart but this method is time confusing and extensive، hence in many oceans region especially in the deeper region don’t exist sufficient data. For this reasons the use of methods that are cost-effective in terms of time and cost are taken into consideration. Satellite altimetry، for over three decades، measures sea level anomaly. For some time، scientists have used these data to measure the gravity field parameters such as gravity، geoid undulations and component of deflection of vertical. Subsurface structures in a region affect in the gravity anomaly. One of the main sources of gravity on sea is seafloor topography. Smith and Sandwell proved that in the wave domain gravity anomaly are most correlated with the seafloor topography in the wavelength range from 15 to 160 km. in this paper we will try to estimate seafloor topography in Oman sea first we filter gravity anomaly and then downward continue them to the mean depth and finally by using Weiner optimization method and ship track line gravity data estimate seafloor topography. It is shown that when we combine gravity data and ship borne track our result improve 7 m with comparisons to shipborne track only.
Keywords: bathymetry, satellite altimetry, free air gravity anomaly, Weiner filter -
زمینه های کاربردی فراوان نقشه های عمق یابی از دیرباز تا کنون توجه بسیاری از دانشمندان را به روش هایی برای محاسبه آن به خود معطوف نموده است. روش های عمق سنجی با کشتی با وجود حصول به دقت بالا بسیار پر هزینه و زمان بر و در مناطق عمیق حتی غیر عملی میباشد.از اینرو استفاده از روش هایی که باتیمتری را به صورت غیر مستقیم اندازه گیری میکنند پیشنهاد میشود. ارتفاع سنجی ماهواره ای بیش از 30 سال است که نواسانات سطح دریاها را اندازه گیری میکند، ماموریت های ماهوراه ای جدید همچون Cryo_sat در چند سال اخیر بر صحت و تراکم داده های حاصل از ارتفاع سنجی افزوده است.در ژئودزی میتوان این نوسانات سطح دریا را به اطلاعات ثقلی از قبیل گرانی،ارتفاع ژئوئید،مولفه های انحراف قائم و... تبدیل نمود؛از طرفی میدان ثقل زمین تابعی از عوامل و منابع درونی آن میباشد،یکی از منابع مهم تولید آنامولی های گرانی در دریا،مرز جدایش آب با پوسته یا همان توپوگرافی بستر میباشد؛این مرز جدایش را میتون از طریق معکوس رابطه پارکر در حوزه فرکانس بر حسب داده های گرانی بیان نمود؛به نوعی باحل یک مساله معکوس مواجه هستیم؛از طرفی از روش کالوکیشن کمترین مربعات میتوان به عنوان یک مدل ریاضی کارا برای حل مسائل معکوس استفاده نمود. در این مقاله ما با استفاده از داده های گرانی 30 ساله حاصل از ارتفاع سنجی ماهواره ای، توپوگرافی بستر را در محدوده ای از دریای عمان از طریق کالوکیشن کمترین مربعات تخمین زده ایم. برای مقایسه نتایج از نقاط عمق سنجی حاصل از کشتی هاو مدل باتیمتری ETOPO1 استفاده شده است، انحراف معیار اختلافات نقاط عمق سنجی حاصل از کشتی ها با مدل ETOPO1 121.40 متر می باشد در حالی که همین مقدار برای باتیمتری محاسبه شده 117.87 متر می باشد و این امر نشان دهنده دقت بهتر مدل محاسبه شده در این تحقیق در مقایسه با مدل ETOPO1 می باشد.
کلید واژگان: کالوکیشن، توابع کووریانس، ارتفاع سنجی ماهواره ای، آنامولی جاذبه، توپوگرافی بسترPractical Applications of bathymetry from ancient times until now، has attracted the attention of scientists to methods that compute it. Bathymetry with ship، despite high accuracy is very costly and time confusing and in the deep regions is impractical even. Hence، the use of indirect methods to predict bathymetry is taken into consideration. Satellite altimetry measure sea level anomaly over 30 years. With retracking methods and new satellite missions such as Cryo_sat، density and accuracy of satellite altimetry data has increased. In geodesy can convert this data to gravity field components such as geoid undulations، free air gravity anomaly، deflection of vertical and etc. on the other hand the internal sources of earth has an important effect on the gravity field components. One of the main this sources in sea is seafloor topography. An inverse can be made by parker relationship between seafloor topography and gravity anomaly data in the frequency domain. On the other hand، iterative least square collocation can be used as an effectively mathematical model to solve inverse problem. In this paper we use the gravity data derived from satellite altimetry and estimate bathymetry in Oman sea area using iterative least square collocation. And compare our result with ETOPO1 bathymetry model and some ship borne depth data in the area of study. Standard deviation between difference of ETOPO1 and ship borne depth data is 121. 4m while this for our computed model is 117. 87m. this is show that our model has better precision in this area compared with ETOPO1.
Keywords: satellite altimetry, gravity anomaly, parker, least square collocation -
مدلسازی میدان ثقل دریایی اهمیت بسیاری زیادی در علوم وابسته به زمین از قبیل ژئودزی، اقیانوس شناسی، ژئوفیزیک و تکتونیک دارد. مشاهدات ثقل سنجی دریایی به خاطر عواملی همچون نوسان ها و شتاب های حرکت کشتی و نیز خطاهای دستگاهی که در محیط آب بیشتر از خشکی است، دقتی کمی دارند. در این میان ارتفاع سنجی ماهواره ای اطلاعات بسیار دقیقی را از تغییرات ارتفاع ژئوئید و شیب ژئوئید در راستاهای شمالی-جنوبی و شرقی-غربی در اختیار قرار می دهد. ارتفاع ژئوئید و شیب ژئوئید (زاویه انحراف قائم) را می توان به آنومالی جاذبی دریایی که یکی از کمیت های مهم میدان ثقل می باشد تبدیل نمود. در این تحقیق با استفاده از آنالیز طیفی کمیت های شیب ژئوئید و ژئوئید به صورت جداگانه به آنومالی جاذبه تبدیل می شوند و نتایج حاصل با یکدیگر و نیز با داده های جاذبی دریایی اصلاح شده مقایسه شده است که بر اساس مقایسه صورت گرفته دقت استفاده از مشاهدات شیب ژئوئید در مدلسازی آنومالی جاذبه برابر 4.274 میلی گال بوده در حالی که دقت استفاده از مشاهدات ژئوئید 4.38 میلی گال بوده؛ که نشان دهنده برتری روش استفاده از مشاهدات شیب ژئوئید نسبت به روش استفاده از مشاهدات ژئوئید می باشد.
کلید واژگان: ارتفاع سنجی ماهواره ای، ژئوئید، شیب ژئوئید، آنومالی جاذبهModeling of gravity field has many application in geosciences such as geodesy، geophysics، and oceanography and tectonic. Marine Gravity observations due to factor such as oscillation and accelerations of ship، also mechanical errors that are greater in water have low precision. Satellite altimetry provide detailed information about geoid changes and its slope changes over the oceans. in geodesy we can convert geoid and its slope (deflection of vertical component)، to gravity anomaly using spectral analysis methods. There are two integral equation to estimate gravity anomaly from geoid and deflection of vertical، stokes integral and vening meinesz integral. In this paper method of marine gravity anomaly deriving from satellite altimetry are introduced and then using satellite altimetry data estimate marine gravity anomaly over Oman Sea that is a Deep region. Then for control precision of methods، use marine gravity anomaly points that have corrected and collected by national geophysical data center (NGDC). our result show that in gravity anomaly estimation from satellite altimetry using Deflections of vertical as observation and spectral kind of vening meinesz integral as method have a RMS of 4. 2 mgal in comparison with shipborne data، while the using geoid as observation and spectral kind of stokes integral as method، have 4. 38 mgal in comparison with shipborne data. This indicate spectral kind of vening meinesz integral have advantage in comparison with spectral kind of stokes integral.
Keywords: gravity anomaly, satellite altimetry, geoid, geoid slope, filter -
Several landslides occur every year in the world, causing great damage to infrastructure and loss of life. Detection and monitoring of landslides is very important for implementing appropriate mitigation measure to reduce the loss of life and damage to property. Iran is prone to huge landslides due to its special continental conditions, topographic and tectonic situation and climate conditions. In this investigation, we use the technique of Interferometry Synthetic Aperture Radar (InSAR) to detect and monitor landslides in Taleghan region. The results are obtained from processing of 23 ASAR images acquired in the region by the Envisat satellite. We show evidence for several creeping landslides and obtain their deformation history between 2003 and 2009 via InSAR time-series analysis. We also report on our field investigation that we did to check the results of InSAR analysis.
Keywords: Landslide, gravity, Interferometry synthetic aperture radar, Armout, Haranj, monitoring, ASAR -
موقعیت نسبتا ثابت ستارگان در فضا و حرکت قابل پیش بینی زمین باعث شده است تا از ستارگان به عنوان یک منبع بسیار دقیق جهت ناوبری استفاده گردد. این روش ها اگرچه روش های ساده ای هستند اما بسیار زمان بر و پرهزینه بوده و نیازمند افرادی با تجربه و مهارت بالا در این زمینه می باشند علاوه بر این مشکلات، به وجود آمدن سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای باعث گردیده که از روش های کلاسیک نجوم ژئودتیک بندرت استفاده گردد. اما با به کارگیری روش های الکترواپتیکال نجوم ژئودتیک در ابتدای قرن بیست ویکم تغییرات اساسی در نجوم ژئودتیک به وقوع پیوست. امروزه با در اختیار قرار گرفتن دوربینهای رقومی با دقت هندسی و رادیومتریک بالا، فصل جدیدی در به کارگیری نجوم ژئودتیک در کاربردهای مختلفی نظیر تعیین وضعیت ماهواره، مختصات نجومی و مولفه های انحراف قائم، تحت عنوان نجوم ژئودتیک بینایی-مبنا گشوده شده است. چنانچه از ستارگان در راستای زنیت تصویربرداری شود، می توان مختصات نجومی محل را با دقتی بهتر از 0.01 ثانیه تعیین نمود. در این مقاله روش تعیین مختصات نجومی شرح داده شده و در خاتمه روش پیشنهادی بر روی تصویر اخذ شده از یک ایستگاه با مختصات نجومی معلوم آزمایش می شود. نتایج حاصل دستیابی به طول و عرض نجومی با دقت بسیار بالایی را نشان می دهد
کلید واژگان: دوربین زنیت رقومی، طول و عرض نجومی، تصویربرداری زنیتی، تئوری حرکت موقت، SIFTCelestial positioning has been used for navigation purposes for many years. Stars as the extra-terrestrial benchmarks provide unique opportunity in absolute point positioning. However, astronomical field data acquisition and data processing of the collected data is very time-consuming. The advent of the Global Positioning System (GPS) nearly made the celestial positioning system obsolete. The new satellite-based positioning system has been very popular since it is very efficient and convenient for many daily life applications. Nevertheless, the celestial positioning method is never replaced by satellite-based positioning in absolute point positioning sense. The invention of electro-optical devices at the beginning of the 21st century was really a rebirth in geodetic astronomy. Today, the digital cameras with relatively high geometric and radiometric accuracy has opened a new insight in satellite attitude determination and the study of the Earth's surface geometry and physics of its interior, i.e., computation of astronomical coordinates and the vertical deflection components. This method or the so-called astrogeodetic vision-based method help us to determine astronomical coordinates with an accuracy better than 0.1 arc second. The theoretical background, an innovative transformation approach and the preliminary numerical results are addressed in this paper.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.