Переважно невідому зенітну тропосферну затримку сигналів
оцінюютьу мережі. У цьому разі одержані оцінки можуть враховувати будь-які зміни, що
відбуваються в атмосфері. Проблемним питанням цієї технології є сумарне врахування з
тропосферною затримкою деяких джерел додаткових впливів, таких, наприклад, як припливні
ефекти, вологе тропосферне коливання тощо.
Альтернативний шлях – моделювати тропосферну зенітну затримку стохастичною моделлю,
яка опрацьовує невідому затримку як змінний параметр від часу. Математичне урівнювання
виконуютьз послідовним фільтром Kalmanа. Головна сутьць ого підходу полягає в тому, що якщо
просторово-часові характеристики можна охарактеризувати на основі імовірнісних законів або
статистичних моделей, то ZTD/ZWD можна передбачити за змінами просторових вимірів та
часових масштабів згідно з заданою функцією щільності імовірності в значеннях просторово-
часових кореляцій коливань.
Останнім часом інтенсивно продовжуються науково-дослідні роботи з дослідження та
врахування двох головних джерел похибок, а саме похибки орбіти супутників GNSS та затримок
сигналів у тропосфері. У 1992 р. через Міжнародні GNSS служби IGS була запроваджена практика
точного визначення ефемерид GPS супутників, які стали стандартними їхніми продуктами високої
точності і яка фактично вивела невизначеністьо рбіти із списку істотних складових загальної
похибки супутникової технології визначення координат. Проблемою, що залишається сьогодні, є
визначення та врахування тропосферних затримок.
Атмосфера землі є нестабільною як у вертикальному, так і горизонтальному напрямах. Спо-
стерігаються великомасштабні і дрібні неоднорідності, які своєю чергою змінюються іноді за секунди і
навітьз а менший проміжок часу. Отож задача зводиться до оцінювання просторово-часових змін стану
атмосфери. Звичайно внесок різних шарів атмосфери у величину тропосферної поправки у відстаньд о
супутника не однаковий. Найбільший внесок робить пограничний шар. За даними аерологічного
зондування в Ужгороді досліджено значення тропосферної затримки по шарах у зеніті (таблиця).
10-кілометровий шар обумовлює 73,5 % поправки, а 14-кілометровий – вже 85,5 %. Отже, в
зеніті сумарний внесок у величину атмосферної поправки шарів атмосфери від (50 до 100) км
становитьв сього лише (1–2) мм [13, 14].
Оскільки час проходження сигналу крізь тропосферу дуже малий (незначний), то будь-які
фізичні зміни тропосфери для станції під час проходження сигналу не маютьз начення під час
визначення відстані до супутника. Похибки можутьбу ти тоді, коли супутник перебуває на певній
зенітній відстані, а виміряні псевдовіддалі зводятьд о зенітного напрямку. Тропосферна поправка
до псевдовіддалі через ці зміни в конкретний момент часу визначається практично без похибки за
стан атмосфери, якщо враховуються всі інші похибки вимірювання. В інший момент часу (навіть
через кілька секунд чи частки секунд) саме значення цієї тропосферної поправки до псевдовіддалі
може бути іншим. Все залежитьв ід просторово-часових змін стану атмосфери вздовж шляху
проходження сигналу від супутника до спостерігача за цей інтервал часу. Величина тропосферної
затримки залежитьв ід температури, вологості та тиску в точках проходження сигналу. До того ж
значну похибку у відстаньвно ситьз міна водяної пари в повітрі, хоч сама тропосферна поправка за
вологістьст ановить 10 % від сумарної поправки (сухої + вологої) [15].
У пограничному шарі атмосфери чітко проявляються добова періодичність перенесення тепла
і вологості, виникаютьс или внутрішнього тертя, швидко змінюються метеорологічні елементи,
розвиваються турбулентні явища, хмарність, інверсії температури та інші явища.
Поля метеоелементів неоднорідні вздовж земної поверхні і по вертикалі. Виникають
випадкові зміни метеоелементів в часі. Вимірювання показали, що температура приземного шару
повітря в конкретній точці траєкторії змінюється в окремі моменти дуже швидко, наприклад, за
деякі частки секунди на 1 0С або в двох точках простору, відстаньмі ж якими є один метр, миттєва
різниця температур може досягати 2 0С [16, 17].
Температура тропосферних шарів має річний та добовий хід. Причини та наслідки тут не
розглядаємо. З річними та сезонними змінами температури в приземному шарі зв’язані висотні
розподіли температури і градієнти температури пограничного шару тропосфери.
У тропосфері температура повітря з висотою в середньому змінюється за лінійним законом
де Tk – абсолютна температура на нижній межі шару атмосфери товщиною h; γi – вертикальний
градієнт температури; Ti – абсолютна температура на верхній межі шару.
Системи координат WGS-84
Світова геодезична система - систем координат 1984 року (WGS-84)
являє собою загальноземну систему, отриману шляхом уточнення
доплеровськой опорної системи NSWC 9Z-2 за результатами доплеровських
вимірювань супутникової радіонавігаційної системи ВМС США ТРАНЗИТ.
Початок і осі WGS-84 визначаються наступним чином:
- початок координат - центр мас Землі;
- вісь Z - направлена на Міжнародне умовне початок CIO, як це
встановлено Міжнародним бюро часу BIH;
- вісь X - перетин площині початкового меридіана WGS-84 і площини
екватора, при цьому як вихідний меридіана приймається нульовий меридіан,
визначений BIH;
- вісь Y - доповнює правостороннім ортогональну систему координат з
початком у центрі Землі і прив'язану до Землі (ECEF); вона розташована в
площині екватора під кутом 90 ° на схід від осі X.
WGS-84 являє собою прив'язану до Землі глобальну опорну систему,
включаючи модель Землі, та визначається набором основних і допоміжних
параметрів (табл. 1).
Основні параметри визначають форму земного еліпсоїда, його кутову
швидкість і масу Землі, яка включена в еліпсоїд.
Допоміжні параметри детально визначають модель земного тяжіння
(EGFM), ступінь і порядок якої рівні n = m = 180. Цю модель застосовується
для розрахунків висот над геоїд в системі WGS-84, компонентів порушення
тяжіння WGS-84 та середніх гравітаційних аномалій 1°´1° WGS-84 шляхом
розкладання на сферичні гармонічні функції. Розкладання такої міри і порядку
необхідні для точного моделювання змін гравітаційного поля Землі на її
поверхні і поблизу її.
Велика піввісь (a) 6378137 м
Полярний стиск (1/f) 1/298,257223563
Кутова швидкість (w) 7,292115 ´ 10-5 радий/с-1
Геоцентрична гравітаційна стала (з
урахуванням маси атмосфери Землі)
GM (fm) 398600,5 км3/с-2
Другий гармонійний коефіцієнт (C20) – 484,16685*10-6
Початок координат і орієнтація осей системи WGS-84 визначаються
координатами п'яти контрольних станцій системи GPS: Колорадо-Спрінгс,
Гаваї, Асансьон, Дієго Гарсія і Кваджалейн.
Точність (1 σ) координат WGS-84, виражена через геодезичні широту φ,
довгота λ і висоту h, дорівнює:
в горизонтальній площині σφ = σλ = ± 1 м;
у вертикальній площині σh ± 1... 2 м.
Система WGS-84 двічі уточнювалася за результатами супутникових
вимірів GPS (у 1994 і 1996 роках). Нові реалізації WGS-84 отримали
позначення WGS-84 (G730) і WGS-84 (G873), де G вказує, що координати були
отримані GPS-методом, число після G вказує номер GPS-тижня. У СРНС GPS
уточнені реалізації WGS-84 використовуються з 29 червня 1994 року і 29 січня
1997 відповідно.
