Лаборатория космической геодезии и вращения Земли (ЛКГиВЗ)
 |
Заведующий лабораторией Гаязов Искандер Сафаевич, доктор физико-математических наук  |
Тематика исследований лаборатории.
- Определение параметров вращения Земли (ПВЗ) по наблюдениям радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), светолокационных наблюдений геодезических ИСЗ (SLR) и радиотехнических наблюдений навигационных ИСЗ GPS и ГЛОНАСС в режиме службы ПВЗ.
- Анализ РСДБ-наблюдений, полученных на обсерваториях радиоинтерферометрической сети "Квазар-КВО".
- Вычисление длительных рядов ПВЗ, координат станций и радиоисточников, параметров тропосферы и других геодинамических параметров по РСДБ-, SLR- и GPS-наблюдениям, анализ полученных рядов для уточнения небесной и земной опорных систем координат, изучения вращения Земли и решения других задач астрометрии и геодинамики.
- Исследование и уточнение моделей движения ИСЗ для повышения точности вычисления орбит геодезических и навигационных спутников.
- Развитие алгоритмов и программного обеспечения для обработки наблюдений методами космической геодезии и решения задач фундаментального координатно-временного обеспечения (КВО).
- Развитие и поддержка баз данных и Интернет-ресурсов по тематике исследований.
Лаборатория активно сотрудничает с
рядом зарубежных организаций: комиссиями № 4, 8 и 19 МАС, Международной службой
вращения Земли (IERS), Международной службой РСДБ (IVS),
Международной службой лазерной локации (ILRS), Международной службой
глобальных навигационных спутниковых систем (IGS),
Морской обсерваторией США (USNO),
Подкомиссией по Европе (EUREF) Международной ассоциации геодезии (IAG),
Федеральным управлением картографии и геодезии ФРГ (BKG),
Финским геодезическим институтом (FGI), Обсерваторией Онсала (OSO), Швеция,
Венским техническим университетом (TUW), Австрия.
Основные результаты работы лаборатории.
1.
Оперативное определение ПВЗ средствами РСДБ-комплекса "Квазар-КВО"
- На основе применения технологии радиоинтерферометрических наблюдений в режиме
квази-реального времени (е-РСДБ) достигнута высокая оперативность
определения всемирного времени РСДБ-комплексом "Квазар-КВО" в интересах
фундаментальных и прикладных исследований ближнего и дальнего космоса.
По ежедневным часовым сессиям РСДБ-наблюдений обеспечивается получение
всемирного времени с точностью 60 мкс и с задержкой не более 4 часов.
Внедрение этих результатов в Государственную службу времени, частоты и
определения параметров вращения Земли позволило повысить точность и
оперативность определения всемирного времени отечественными средствами
на 2 порядка.
2.
Определение приливных деформаций Земли по данным РСДБ-наблюдений
- Впервые непосредственно из анализа РСДБ-наблюдений определены параметры
лунно-солнечных приливов - интегральные значения комплексных чисел Лява/Шида.
Точность новых оценок параметров приливов, полученных из обработки
РСДБ-наблюдений за 1985-2010 гг. на глобальных сетях станций, на два порядка
выше точности определений параметров, полученных из анализа полюсного прилива.
Обнаружен новый эффект асимметрии горизонтальных приливных смещений станций
наблюдения: приливные смещения для 50 из 70 РСДБ-станций имеют бóльшую
амплитуду в направлении тектонических движений. Обнаруженный эффект
асимметрии может быть использован при расчете напряжений на стыке
литосферных плит.
3.
Исследование динамики земного ядра по данным РСДБ-наблюдений
- Уточнена модель динамических колебаний жидкого ядра Земли, которые во взаимодействии
с нижней мантией создают обратную свободную нутацию небесного полюса.
Период этой нутации определяет резонансные эффекты в земных приливах и в вынужденной лунно-солнечной нутации,
поэтому его значение является одним из важнейших параметров, используемых при построении точной теории вращения Земли.
Исследование выполнено на основе нового сводного ряда координат небесного полюса,
полученного путем объединения рядов 9 центров обработки РСДБ-наблюдений за период 1985 - 2009 гг.
Анализ этого ряда показал, что амплитуда и фаза свободных колебаний небесного полюса значительно меняются во времени. Обнаружено, что в 1999 г. этот процесс испытал почти полное затухание по амплитуде и фазовую перестройку, в результате которой период колебаний изменился на 20 суток. Обнаруженная неустойчивость свободной нутации небесного полюса может объясняться как ее возбуждением вследствие глобальной динамики атмосферы и Мирового океана, так и крупномасштабными процессами на границе жидкого ядра и нижней мантии, которые могут приводить к изменениям собственной частоты колебаний ядра.
4.
Определение параметров связи геоцентрической системы координат, реализуемой ГЛОНАСС, с Международной земной системой координат (ITRF)
-
Создана автоматизированная система определения параметров связи Государственной геоцентрической системы координат (ГГСК), реализуемой ГЛОНАСС, с Международной земной системой координат (ITRF). Параметры связи двух систем координат определяются ежедневно с сантиметровой точностью на основе сравнения суточных серий бортовых эфемерид всех спутни-ков ГЛОНАСС с их апостериорными точными орбитами. Обнаружены закономерности изменения параметров трансформации, в том числе вариации более 20 см с годовым периодом в Z-компоненте и постоянный долготный разворот на уровне 15 мс дуги.
5.
Программная система комбинированной обработки наблюдений в космической геодезии
-
В рамках реализации колокации наблюдательных инструментов на базе обсерваторий РСДБ-комплекса "Квазар-КВО" и колокации на уровне данных наблюдений в рамках службы ПВЗ ИПА РАН разработан программный пакет SINCom для комбинирования SINEX-файлов, содержащих результаты обработки наблюдений различных типов. В программном пакете реализованы различные схемы получения комбинированных решений: 1) сводное решение по различным типам наблюдений с целью оперативного получения параметров вращения Земли на одну и ту же дату и 2) сводное решение путем комбинирования результатов, полученных по одному или нескольким типам наблюдений, на большом интервале времени для уточнения постоянных параметров моделей.
6.
Результаты исследования систематических ошибок опорных координатных систем
-
Впервые непосредственно из обработки РСДБ-наблюдений на интервале более 30 лет получены систематические ошибки координат радиоисточников
Международной небесной системы координат ICRF2 в виде двумерных карт их распределения по небесной сфере
и разложения по ортонормированным сферическим функциям до 9-го порядка включительно.
Показано, что в некоторых зонах систематические ошибки достигают ± 1 мс дуги. У некоторых источников обнаружены также значительные линейные тренды координат, достигающие 13 мкс дуги в год, и аномальные переменные смещения такого же порядка, подтверждаемые данными картографирования источников. Кроме того, у ряда РСДБ-станций обнаружены заметные аномальные смещения относительно линейной модели тектонического движения в пределах 3-4 мм.
7.
Анализ РСДБ-наблюдений, выполенных по программе CONT14
-
Получены внутрисуточные вариации координат полюса, Всемирного времени и тропосферных параметров из программы непрерывных двухнедельных РСДБ-наблюдений IVS CONT14 на глобальной сети РСДБ из 17 станций, в которой участвовали две станции РСДБ-комплекса "Квазар-КВО": "Бадары" и "Зеленчукская". Наблюдения проводились с 6 по 20 мая 2014 г. Обсерваторией "Бадары" выполнено 6337 сканов, обсерваторией "Зеленчукская" - 6567 сканов. Корреляционная обработка проведена на корреляторе в Бонне.
Из вторичной обработки данных наблюдений по программе CONT14 (287275 задержек, 23040 сканов) получены внутрисуточные вариации координат полюса, Всемирного времени, а также параметров тропосферной задержки сигнала. Эти параметры определялись как стохастиче-ские с использованием двух методов оценивания: метода среднеквадратической коллокации и фильтра Калмана. Полученные ряды координат полюса и Всемирного времени могут быть использованы для уточнения модели внутрисуточных вариаций параметров вращения Земли. СКО от принятой модели IERS внутрисуточных вариаций ПВЗ составило: для X-координаты полюса 188 мкс дуги, для Y-координаты полюса 159 мкс дуги, для вариаций Всемирного времени - 18 мкс. Сравнение тропосферных задержек сигналов в зените, полученных по РСДБ и GPS-наблюдениям, показало согласие на уровне 3 мм.
8.
Создание и внедрение нового программного пакета для высокоточной обработки ГНСС-измерений
-
Разработан программный пакет для высокоточной обработки безразностных ГНСС-измерений глобальных и региональных сетей ГЛОНАСС/GPS-станций. В пакете реализованы со-временные геофизические и геодинамические модели, рекомендованные Международной службой вращения Земли и систем отсчета (IERS), разработана и использована гибкая система задания списка уточняемых параметров и наложения дополнительных условий при уравнивании с помощью сегментированного метода наименьших квадратов. Программный пакет внедрен в службу определения параметров вращения Земли ИПА РАН в режиме обработки суточных данных глобальной сети из 50-60 станций с определением параметров вращения Земли (координат и скоростей полюса, продолжительности суток), орбит спутников, параметров атмосферы и поправок шкал времени ГНСС-спутников и станций. В результате ежедневно формируются самый точный в России ряд ПВЗ со среднеквадратическими отклонениями (СКО) 40-60 мкс дуги от комбинированного ряда IERS. При сравнении с данными Международной ГНСС-службы (IGS) орбиты спутников ГНСС имеют СКО 25-60 мм, данные о зенитной тропосферной задержке сигнала для станций - СКО 1.7-1.9 мм, поправки часов КА и приемных станций - СКО 80-100 пс.
