SUMMARY
The subject of the study is to create a model of the geoid in local areas of the territory of the Republic of Bulgaria and mainly in the mountainous and highland areas, where topographic effects completely dominate the local variations of the gravitational field. The study made it possible to define a geoid model in mountainous areas with highly rugged terrain with appropriate accuracy and representativeness to serve as a height reference surface, as well as a basis for deriving more precise local geoid models.
Kew words: geoid, mountain areas, GNSS/levelling
РЕЗЮМЕ
Предмет на изследването е да се създаде модел на геоида в локални екстремни области от територията на Р. България, предимно в планинските и във високопланинските райони, където топографските ефекти доминират в локалните вариации на гравитационното поле. Направеното изследване позволява да се дефинира модел на геоида в планински области със силно пресечен релеф с подходяща точност и представителност, който да служи като височинна референтна повърхнина, както и за основа за извеждане на по-прецизни локални модели на геоида.
Ключови думи: геоид, планински райони, GNSS/нивелация
1. ВЪВЕДЕНИЕ
Европейският проект за гравиметрия и геоид (European Gravity and Geoid Project – EGGP) е иницииран през 1993 г. от Международната асоциация по геодезия – IAG (International Association of Geodesy), подкомисия 2 - Европейски модел на геоида. Центърът за анализ по проекта EGGP е в Университета в Хановер (Institute für Erdmessung (IfE), Leibniz Universitat, Hannover). Изведен е модел на европейски геоид, наименован с EGG97 [14]. Работата по подобрение на модела продължава. България участва в проекта с гравиметрични и други данни за страната при извеждане на EGGP. През 2013/14 г. са представени нови гравиметрични и други данни за територията на страната и са извършени съответни изчисления на международно ниво [8]. Заедно с това има изведен модел на гравиметричен квазигеоид за територията на България в рамките на проект във Фонд научни изследвания (ФНИ) при МОН [11]. В ход са и други проекти. През 2015 г. е изведен нов модел на Европейския (квази) геоид ЕGG2015. Той се основава на: - световен точен (1-2 cm) геоид – GОCE модела 5-та генерация. Същият е създаден по данни на специалния гравиметричен спътник GОCE [16].
Европейският геоид ЕGG2015 за територията на България е сравнен с геоида на ФНИ [8], [15]. Като цяло има добро съвпадение, но този ЕГ е по-детайлен. В пограничните зони и в участъци без измервания и данни, очаквано, нашият геоид се разминава повече от ЕГ и съответно е по-неточен. Като първо впечатление, ЕГ изглежда доста добре и има добра детайлност. Това се дължи до голяма степен на липса на гравиметрични данни в планинските райони у нас и такива от съседните страни в посочените гранични райони.
Огромните практически измервания и теоретични развития по отношение на определянето на глобалното гравитационно поле засенчват до известна степен определянето на регионалните и локални геоиди. За територията на България са изведени редица локални модели на геоида – Гравиметричният модел на квазигеоида за България QBG01 (2001 проф Е. Пенева,) Локален модел на геоида за територията на Североизточна България по метода на GPS/нивелацията (2005 г. проф. д.ик.н. А. Андреев), локален модел на геоида на България (2016 г. проф. Г. Вълев, проф. А. Андреев, д-р Ив. Калчев и колектив по проект на ЕС ) и др.
Определянето на геоида или на гравитационното потенциално поле в екстремни райони, особено в планинските райони, напоследък не е център на внимание на изследванията. Може би има различни причини за това. Особено в планинските райони, такива локални геоидни определяния са трудни за реализация.
Опитите за извеждане на геоида в планински области със силно пресечен релеф у нас са съпътствани от следните недостатъци - липса на достатъчно гравиметрични, нивелачни, глобалната навигационна спътникова система (GNSS) и други данни и доброто им площно разпределение.
Моделирането на локален геоид чрез GNSS/нивелация, както и комбинирането му с гравиметричния метод са предмет на изследвания и публикации в много страни от различни учени.
2. ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
С термина „моделиране на гравитационното поле" обикновено се означават методите за представяне на външния потенциал на Земята, за да могат да се изчислят величините, свързани с гравитационното поле, от даден набор „наблюдавани" величини. За решаването на тази сложна задача се прилагат различни научни методи. Чрез кратък преглед ще се представят съвременните тенденции в моделирането на локалния геоид с различните методи [4].
2.1. Гравиметричен метод за определяне на геоида
Моделирането се основава на локализирането на граничната задача и използване на всички данни (гравиметрични, топографски, цифрови модели на релефа) за изследваната област. Топографските данни се получават от топографските карти или цифровите модели на релефа (DTM) за отчитане влиянието на топографския слой. Гравиметричните данни за изследваната област се редуцират с гравиметрични аномалии, отчетени от глобалния геопотенциален модел.
Прилагат се интерполационни изчисления на Стокс или Молоденски, за да се намали влиянието на далечните зони. При наличие на данни за аномалия Буге (ΔgБ) непосредствено се замества във формулата на Стоксовия интеграл. Ако липсва (ΔgБ), е необходимо да се разполага с аномалии свободен въздух (Δgсв.в), аномалии от глобалния геопотенциален модел (ΔgEGM) и аномалии заради влиянието на топографския слой (ΔgТ). Прилага се техниката remove-restore (премахване - възстановяване).
7
МОДЕЛИРАНЕ НА ГЕОИДА В ЕКСТРЕМНИ РАЙОНИ ОТ ТЕРИТОРИЯТА НА
Р. БЪЛГАРИЯ - РИЛА ПЛАНИНА
Гл. ас. д-р инж. Красимира Кирилова, гл. ас. д-р инж. Кирил Янчев,
Шуменски университет „Епископ Константин Преславски“
ГКЗ 1-2 ' 2020