ژئوئید

هدف اصلی از این مقاله، تعیین پتانسیل ژئوئید با استفاده از داده های ماهوارة ارتفاع سنجی، Jason-2 و ماهواره GRACE است. مراحل انجام تحقیق حاضر براساس الگوریتم زیر است: 1) تهیه 80 دوره، در حدود 27 ماه، داده های خام ماهواره ارتفاع سنجی Jason-2؛ 2) انجام تصحیحات لازم نظیر: جزر و مدی، اتمسفریک و دستگاهی بر روی داده های خام به منظور تعیین ارتفاع سطح آب تصحیح شده؛ 3) تعیین پتانسیل ثقل روی نقاط سطح متوسط دریا به صورت ماهانه، با استفاده از ضرایب ماهانه هارمونیک های کروی مدل های ژئوپتانسیل ماهواره GRACE؛ 4) حذف داده های مربوط به دریاچه های بزرگ دنیا، به خصوص خزر یا کاسپین؛ و 5) متوسط گیری از باقی ماندة داده ها به منظور تعیین پتانسیل ژئوئید. نتایج نشان می دهند که متوسط پتانسیل ژئوئید در فاصله زمانی ـ از ژوییه 2008 تا سپتامبر 2010- در حدود بوده که بیشترین مقدار تغییرات زمانی ماهانه آن با دوره تناوب نیمه سالانه در حدود 2/2 مترمربع بر مجذور ثانیه است.

در این تحقیق مدل جدید توپوگرافی متوسط دینامیک با نام انتخابی MDT_IAU_TN_2014 ارائه می شود. همچنین بردارهای سرعت جریان های دائمی سطحی درشبکه ای با ابعاد 2 دقیقه در منطقه خلیج فارس، دریای عمان و شمال اقیانوس هند محاسبه گردیده است. این مدل با استفاده از سطح متوسط دریا های به دست آمده از 6 ماهواره ارتفاع سنجی (توپکس پوزیدن، جیسون 1و2، ای.ار.اس 1و2 و ادامه ماموریت ژئوست) و داده های ثقل سنجی ماهواره گوس به ترتیب در بازه های زمانی مشخص 21 و 4 سال محاسبه شده است. نتایج این مدل با مدل سطح متوسط دریاهای MSS_CNES_CLS11 مقایسه شده که خطای جذر میانگین مربع ها (RMS ) 1/0 متر دارد. برای یکسان سازی مدل ژئوئید گوس و سطح متوسط دریاها از نظر طیفی، از فیلتر کوتاه شده گوس با شعاع 386/1 درجه در راستای طول و عرض جغرافیایی استفاده شده است. نتایج مدل توپوگرافی متوسط دینامیک محاسباتی مذکور با مدل جهانی توپوگرافی متوسط دینامیکی که با استفاده از داده های ارتفاع سنجی و داده های دوماهه گوس به دست آمده، ترمیم گردید. با مقایسه مدل توپوگرافی متوسط دینامیک محاسباتی با دو مدل جهانی، خطای جذر میانگین مربع ها به ترتیب 033/0 و 051/0 متر به دست آمد. بردار های جریان ژئوستروفیک با بردارهای جریان اکمن حاصل از 22 سال داده های بادهای سطحی جمع شده و جریان های دائمی سطحی محاسبه گردیدند. مقایسه جریان های کلی مدل ارائه شده در این تحقیق با جریان های سطحی به دست آمده از داده های OSCAR به عمل آمد، و خطای جذر میانگین مربع ها در مؤلفه های شمالی-جنوبی و شرقی-غربی جریان آب دریا به ترتیب 047/0 و 031/0 متر بر ثانیه محاسبه شد. بردار سرعت جریان های حاصل از مدل MDT_IAU_TN_2014 ، در منطقه شمال اقیانوس هند بین 0 تا 61/0 متر برثانیه تغییر می نماید.

در این مقاله کارائی مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج عصبی-فازی سازگار (ANFIS)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و مدل شبکه عصبی رگرسیون عمومی (GRNN) در تعیین ارتفاع ژئوئید محلی مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای انجام اینکار، مختصات ژئودتیکی 26 ایستگاه از شبکه شمال غرب ایران که ارتفاع اورتومتریک (Ho) آنها نیز با ترازیابی درجه یک توسط سازمان نقشه برداری کشور (NCC) اندازه گیری شده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این ایستگاه ها، تفاضل ارتفاع اورتومتریک از ارتفاع نرمال (h)، به عنوان ارتفاع ژئوئید (N) در نظر گرفته شده است. بنابراین ورودی مدل های ANN، ANFIS، SVR و GRNN مختصات طول و عرض ژئودتیکی ایستگاه ها بوده و خروجی متناظر با آن، ارتفاع ژئوئید است. آموزش مدل ها با استفاده از 22 و 19 ایستگاه انجام گرفته است. به عبارت دیگر تعداد ایستگاه های آموزش متغیر بوده تا بتوان آنالیز دقیق تری از دقت مدل ها را ارائه نمود. به منظور ارزیابی دقیق تر، نتایج با ژئوئید حاصل از مدل IRG2016 که توسط سازمان نقشه برداری کشور تولید شده، مقایسه می شوند. ارزیابی های انجام گرفته نشان می دهد که در حالت 22 ایستگاه آموزش و 4 ایستگاه آزمون، RMSE مدل های ANN، ANFIS، SVR، GRNN و IRG2016 در مرحله آزمون به ترتیب برابر با 37/32، 19/83، 49/34، 53/82 و 29/65 سانتی متر شده است. اما در حالت 19 ایستگاه آموزش و 7 ایستگاه آزمون، مقادیر خطای مدل ها به ترتیب برابر با 36/63، 58/31، 39/64، 41/29 و 24/68 سانتی متر به دست آمده است. مقایسه RMSE نشان می دهد که مدل ANN با تعداد ایستگاه های آموزش کمتر، دقت بالاتری نسبت به مدل های ANFIS، SVR و GRNN ارائه می دهد. نتایج این مقاله نشان می دهد که با استفاده از مدل های ANN و ANFIS می توان ارتفاع ژئوئید را با دقت بالایی به صورت محلی برآورد کرده و مورد استفاده قرار داد.