Методика определения геодинамических параметров по наблюдениям на радиоинтерферометрических сетях сосверхдлинными базами тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

Российская Академия наук Институт прикладной астрономии

--------РГ8—ОД----------------------------------------------------

- 5 ЙЮН 199г»

На правах рукописи

ПЕТРОВ Леонид Юрьевич

Методика определения геодинамических параметров по наблюдениям на радиоинтерферометрических сетях со сверхдлинными базами

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Специальность 01.03.01 --- Астрометрия и небесная механика

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в Институте прикладной астрономии Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук В. С. Губанов. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Г. А. Красинский кандидат физико-математических наук В. В. Витязев.

Ведущая организация — Институт теоретической астрономии Российской Академии наук.

Защита диссертации состоится _ 1995 г.

в Уь _ часов на заседании Диссертационного совета Д-200.06.01 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при Институте прикладной астрономии Российской Академии наук по адресу: 197042, Санкт-Петербург, Ждановская ул., д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПА РАН.

Автореферат разослан " _" _^-¿^сС^сР_ 1995 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д-200.06.01 кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК А РАБОТЫ

Настоящая диссертация посвящена развитию методики обработки ра-диоинтерферометрических наблюдений внегалактических источников с целью построения земной системы координат и нахождения поля скоростей станции, построения небесной системы координат, определения

параметров сращения Земли, чисел Лява. На основе разработанных методов создан комплекс программ ВОРИН. Программы отлажены и, начиная со 2-го квартала 1994 года, используются в Институте прикладной астрономии для обработки геодезических РСДБ наблюдений.

Актуальность темы. На сегодняшний день метод радиоинтерферо-метрпи со сверхдлинными базами (РСДБ) является самым точным методом астрометрии и способен решать широкий класс как прикладных, так и фундаментальных задач. С помощью РСДБ измерений можно построить абсолютным методом опорную земную систему координат II найгп поле скоростей станций, построить квазшшерциальную небесную систему координат, вывести параметры вращения Земли (ПВЗ), определить числа Лява, уточнить параметр постньютоновского формализма 7. В связи с созданием в России в рамках проекта КВАЗАР-КВО сети радиотелескопов, работающих в режиме РСДБ, приобретает важное значение развитие алгоритмов обработки этих наблюдений, которые позволили

бы реализовать весь потенциал радиоинтерферометрии, и разработка на их основе программного обеспечения проводимых и планируемых в ближайшем будущем экспериментов. Разработка собственного, независимого пакета анализа РСДБ наблюдений позволяет нам самостоятельно обрабатывать наблюдения, уточнять и дополнять модели обработки, сравнивать и критически оценивать результаты, полученные другими авторами.

Целью диссертационной работы является: 1) развитие единой методики обработки РСДБ наблюдений; 2) разработка и исследование алгоритмов и программ анализа РСДБ наблюдений в целях определения ПВЗ, построения земной и небесной систем координат; 3) создание программной среды, которая позволяла бы легко реализовать и исследовать новые методы обработки РСДБ наблюдений и решать новые задачи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— разработаны алгоритмы анализа геодезических РСДБ наблюдений и на их основе создана полностью независимая программная система вторичной обработки радиоинтерферометрических наблюденш" ВОРИН. Алгоритм автоматического исключения неопределённости групповой задержки является новым. Предложен новый метод построения земной и небесной системы координат из РСДБ наблюдений.

— с помощью программного комплекса из обработки 4-х летнего рядг наблюдений впервые было подтверждено существование эффектг полюсного прилива. Найденные числа Лява для полюсного прилпвг Ар — 0.65 ± 0.20, £р = 0.11 ± 0.05 находятся в хорошем согласии ( предсказанием теории.

— обработан ряд РСДБ наблюдений, выполненных в 1994-95 годах, I которых принимала участие станция Симеиз (Крым). Определено положение этой станции в системе С94. Вертикальная координат; станции найдена с погрешностью 4 см, а горизонтальные коорди наты определены с субсантиметровой точностью.

Практическая ценность работы определяется возможностью исполь зования программного комплекса ВОРИН для обработки радиоинтерфе рометрических наблюдений в целях определения координат станций, ; также для организации службы параметров вращения Земли. В насто ящее время программный пакет является одним из штатных средст]

комплекса КВАЗАР-КВО. Разработанный комплекс алгоритмов и программ является инструментом для проведения научных исследований в области геодинамики. Процедуры программного комплекса нашли также применение для решения задачи построения изображений радиоисточников, наблюдавшихся по геодезическим программам. Предложенные алгоритмы и программы перевзвешивания могут быть использованы при совместной обработке разнородных наблюдений, например, оптических и радиолокационных.

Апробация работы и публикации. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались на семинарах ИПА, а также на следующих научных конференциях:

! iUKiwtn-LOBcuuiiiiic по программам ФОН, КОНФОР, КВАЗАР, Киев, октябрь 1991.

2. Третья международная Орловская конференция: "Изучение Земли как планеты методами астрономии, геофизики и геодезии", Одесса, сентябрь 1992.

3. Российская астрометрическая конференция, Пулково, октябрь 1993.

4. б-ая Генеральная Ассамблея WEGENER, Санкт-Петербург, июнь 1994.

По теме диссертации опубликовано G печатных работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения. Она изложена на 127 страницах, включает 15 рисунков и 3 таблицы. В списке литературы 166 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При проведении РСДБ экспериментов на каждой станции сети на магнитную ленту; записывается сигнал от наблюдаемых компактных внегалактических источников. Полученные ленты свозятся в центр обработки, где проводится первичный анализ. На стадии первичной или радиотехнической обработки на специализированном процессоре вычисляется вза-имнокорреляционная функция сигналов, на основе которой для каждого

наблюдения определяются 4 параметра: групповая временная задержка, частота интерференции — скорость изменения фазовой задержки, амплитуда и фаза функции взаимной когерентности. Групповая задержка несёт в себе информацию о взаимной ориентации вектора базы и направления на наблюдаемый источник. Предметом диссертационной работы является исследование и развитие методов вторичной обработки наблюдений, во время которой по измеренным значениям групповой задержки и частоты интерференции определяются геодинамические параметры, а также создание на её основе программного обеспечения.

Особенностью РСДБ наблюдений является то, что они, во-первых, позволяют решить очень широкий класс задач: построение земной системы координат, вывод поля скоростей станций, построение небесной системы координат, опирающейся на компактные радиоисточники, определение параметров вращения Земли, уточнение чисел Лява и некоторые другие задачи. Во-вторых, РСДБ техника наблюдений в отличие от конкурирующих с ней техникой лазерной локации ИСЗ и GPS, позволяет найти решение перечисленных задач без привлечения дополнительных измерений.

Обработку радиоинтерферометрических наблюдений можно разделить на два этапа: редукцию наблюдений, когда на основе модели предвычи-сляются теоретические значения задержки и частоты интерференции, и этап оценивания, во время которого находятся поправки к параметрам модели.

Как показал анализ отечественной и зарубежной литературы, в ней практически отсутствует систематическое и последовательное изложение методов редукций РСДБ наблюдений. Те фрагменты редукционной модели, которые опубликованы, неполны или неточны, в них опущены некоторые важные элементы. В то же время, когда обрабатываются высокоточные наблюдения, именно скрупулёзный учёт всех "мелочей" является решающим фактором, обеспечивающим точность конечного результата. В литературе также практически отсутствует описание алгоритмов оценивания параметров модели РСДБ наблюдений. Поэтому диссертант стремился к созданию собственной методики обработки радиоинтерферометрических наблюдений. Под методикой обработки наблюдений понимается вычислительная процедура, позволяющая получить желаемый результат на основе измерений, и теоретические положения, обосновывающие построение процедуры. Методика включает в себя следующее:

— теоретическое обоснование. Оно включает в себя параметрическую

модель измерений, на основе которой записываются уравнения, связывающие наблюдаемую величину с параметрами, и принципы оценивания параметров модели по измерениям;

— алгоритмы, описывающие последовательность действий, необходимых для получения конечного результата;

— программы для ЭВМ, детализирующие алгоритмы до уровня предложений алгоритмического языка;

Диссертант построил собственную модель измерений на основе опубликованных фрагментов моделей, использованных другими авторами. При этом уточнены формулировки, все использованные формулы выведены самостоятельно, исправлены найденные ошибки, исправлены опечатки и таблицах; модель слегка расширена и дополнена новыми положениями.

Диссертантом были ртвттты сносоСи оттонпвания параметров модели на основе метода наименьших квадратов в прттменении к аадято ппрябох-ки РСДБ наблюдений. Разработанная процедура уравнивания наблюдений включает в себя помимо стандартного метода наименьших квадратов (МНК), многогрупповой МНК, наложение условий связи, наложение стабилизирующих ограничений, перевзвешивание, нахождение неопределённости в измерении задержки. Применение указанных модификаций МНК для обработки РСДБ наблюдений в той форме, в которой они используется в диссертации, является новым.

Алгоритмы и программы разработаны полностью самостоятельно.

Создание независимой методики обработки РСДБ наблюдений и разработка собственного программного обеспечения представляет особую ценность ввиду того, что это даёт нам возможность самостоятельно получать с высокой точностью координаты станций, координаты источников, серии ПВЗ и критически оценивать правильность определения указанных параметров другими авторами.

I. Редукция наблюдений.

В этой главе кратко изложен алгоритм предвычисления задержки и частоты интерференции, который может быть представлен следующей

схемой:

•л

— Вычисление вектора базы в квазиинерциальной системе координат. Учитывается перемещение станций вследствие вращения Земли. Учитываются прецессия, нутация, суточное вращение Земли, движение полюса. Учитываются перемещения станций вследствие приливов в теле Земли, океанической нагрузки, атмосферной нагрузки, полюсного прилива. Учитываются вековые перемещения участков земной коры в соответствии с тектоническими моделями. Вводится коррекция за перемещение фазового центра антенны в ходе наблюдений.

— Вычисление геометрической задержки с учётом релятивистских эффектов.

— Вычисление тропосферной задержки. По метеоданным предвычи-сляется тропосферная задержка в зените, и на основе картирующей функции вычисляется тропосферная задержка для каждого наблюдения.

— Вычисление структурной задержки. В зависимости от имеющейся в распоряжении информации о распределении радиояркости наблюдаемого источника, вычисляется коррекция задержки за наличие у источника структуры либо по Гауссовой модели, либо по карте.

— Вычисление ионосферной задержки.

—• Вычисление парных эффектов. Учитываются коррекции за зависимость между тропосферной задержкой и геометрической и за зависимость тропосферной задержки от антенного выноса.

Отличие от подходов других авторов состоит в следующем:

— Частота интерференции вычисляется аналитически.

— Учитывается движение станций, вызванное послеледниковым поднятием по модели 1СЕ-ЗС.

— Учитывается коррекция за атмосферную нагрузку.

— Вычисление всевозможных эффектов, влияющих на задержку и частоту интерференции, может производиться по разным моделям. По литературным источникам собрана обширная коллекция различных моделей. Так предложенный алгоритм включает 12 моделей зависимостей тропосферной задержки от высоты источника, 6 моделей приливов в теле земли, 5 моделей тектоники плит и т.д. Наличие большого выбора моделей позволяет работать в "режиме совместимости" с другими программными системами обработки наблюдений

и кроме того даёт возможное хь исследовать, как влияет на конечный результат выбор 'той или иной модели.

— Детальное сравнение предложенной в диссертации схемы редукций и моделей, принятых'в пакетах ОССЛМ и CALC, показало, что предложенная модель является наиболее полной. ~ ——_________

II. Оценивание параметров модели.

2.1 Грубое оценивание.

Изм^р^ни* i задержки несут в себе неопределённость, крат-

ную величине, обратно пропорциональной минимальному разнесению частот в полосе синтеза. "Сырые" разности измеренной „ ^ссретичвели предвычисленной задержки (о-с) обычно содержат случайные скачки, кратные 100 наносекундам. Основной вклад в о-с вносит рассинхрониза-ция и дрейф хода часов, вклад которых, как правило, на 3-6 порядков превышает вклад всех остальных параметров. Предложенный алгоритм грубого оценивания находит коррекцию за неопределённость для каждого наблюдения и определяет предварительные значения рассинхронизации, дрейфа хода и дрейфа частоты для всех часов станций (кроме станции, принятой за опорную). Суть алгоритма состоит в том, что частота интерференции не содержит неопределённости, и поэтому по о-с для этой величине можно найти дрейф хода и дрейф частоты часов для каждой базы и затем исключить их влияние из о-с по задержке. После этого, используя тот факт, что характерный разброс скорректированных о-с примерно на порядок меньше константы неопределённости измерения групповой задержки, удаётся разделить наблюдения, имеющие разные значения неопределённости, а также отфильтровать выбросы.

2.2 Оценивание параметров по наблюдениям одной серии.

После коррекции о-с за неопределённость измерения групповой задержки и за найденные предварительные значения параметров часов станций производится оценивание параметров модели. В процедуре оценивания можно выделить следующие шаги:

— В соответствие с запросом на оценивание автоматически формируется список оцениваемых параметров. Для ряда параметров наряду с их средним значением на интервале серии наблюдения может оцениваться и их скорость изменения. Тропосферная задержка в зените и функция часов могут моделироваться И- сегментным линейным сплайном. Для этого случая предусмотрен алгоритм автоматического выбора границ сегментов.

— Формируются условные уравнения, выбираются масштабные коэффициенты.

— Составляются уравнения условий связи и уравнения стабилизирующих ограничении. Могут быть наложены следующие условия связи: условия замыкания треугольников для компонент векторов баз, условия инвариантности новой земной системы координат относительно произвольного сдвига, поворота, переносной скорости, вращения; условия инвариантности новой небесной системы координат относительно поворота. При оценивании быстроменяющихся параметров, которые моделируются линейным сплайном, накладываются стабилизирующие ограничения, требующие, чтобы скорость изменения параметра на смежных сегментах сплайна была одинаковой. Уравнениям таких условий приписывается определённый вес, и они входят в систему уравнений наряду с условными уравнениями.

— Находится решение условной системы уравнений по взвешенному методу наименьших квадратов с учётом условий связи и стабилизирующих ограничений.

— Производится поиск выбросов, и если они находятся, выполняется коррекция решения за выбросы. Вычисляется статистика решения.

— Если оценка математического ожидания суммы квадратов остаточных невязок сильно отличается от найденной суммы квадратов, то производится коррекция весов и выполняется новое решение.

2.3 Совместное оценивание параметров по наблюдениям многих серий.

Для определения небесной и земной систем координат, а также для вывода поля скоростей станций необходимо совместно уравнивать сотни тысяч наблюдений, полученных на многих сериях. Развитый в работе алгоритм оценивания по наблюдениям одной серии обобщается на случай глобального оценивания. Предложенный алгоритм решения глобаль-

вод системы уравнений рассматривается к ах обобщение метода исключения для обращения разреженной матрицы, возникающей при совместном оценивании глобальных параметров, считающимися не меняющимися на всём интервале наблюдений, и локальных параметров, определяемых для каждой серии. Показано, что полученный алгоритм совпадает с алгоритмом последовательного метода наименьших квадратов, выведенного другими авторами иным способом.

2.4 Абсолютизация систем координат.

Стандартная задача вывода систем координат и поля скоростей станций может быть решена из обработки РСДБ наблюдений лишь с точностью до 16 произвольных ттгетпянных, задающих начало систем координат, их абсолютную ориентацию и начальную эпоху. Для разрепжчгая трудностей, связанных с вырожденностью матрицы нормальных уравнений из-за сложной линейной зависимости оцениваемых параметров, предлагается следующий подход. На первом шаге получается "нулевое" решение. Нулевое решение вывалится при условии, что новая земная системы координат не имеет сдвига и поворота, а также переносной скорости я вращения относительно системы координат, использовавшейся в качестве априорной. Кроме того, накладывается условие, что новая небесная система не имеет поворота относительно старой системы. На втором шаге на основе явно сформулированных граничных условий, определяющих нуль-пункт и ориентацию систем, находятся коэффициенты линейного преобразования "нулевых" систем координат. Выполняется также коррекция серий ПВЗ. Полученные системы координат уже не зависят от входных каталогов.

III. Программный комплекс ВОРИН.

В третьей главе дано описание программного комплекса ВОРИН (Вторичная Обработка РадноИвтерферометрвческтс Наблюдений). Программный комплекс разрабатывался диссертантом в течение 6 лет ж в настоящей момент включает в себя 1119 модулей общим объемом 172 тыс. строк исходного текста и 64 файла документации суммарным размером около 600 страниц. Остановимся на принципат разработки.

Основной целью разработки комл.к кса ВОРИН является создание программной среды, обеспечивающей исследование и реализацию оптимальных методов вторичной обработки РСДБ наблюдений. Пакет ВОРИН обладает широким набором средств для анализа качества наблюдений и диагностики сбоев аппаратуры. Программный комплекс специально спроектирован для массовой обработки наблюдений.

Комплекс решает следующие задачи:

— Архивация наблюдений.

— Подготовка разнообразных вспомогательных файлов.

— Просмотр наблюдений.

— Редукционная обработка.

— Оценивание параметров модели.

— Редактирование наблюдений.

— Визуализация результатов.

— Тестирование процедур анализа данных.

Все процедуры пакета написаны диссертантом самостоятельно. Пакет не содержит обращений к подпрограммам, написанными другими авторами. Программный комплекс работает под управлением операционной системой VAX/VMS. Основным языком программирования является ФОРТРАН-77. Для того, чтобы достичь максимальной производительности, значительная часть процедур линейной алгебры, а также некоторые другие программы написаны на Ассемблере. На протяжении всей разработки строго выдерживалась единая дисциплина программирования i общие правила документирования.

Пакет ВОРИН состоит из трёх подсистем: подсистемы конечного поль зователя, подсистемы разработки программ и подсистемы поддержки раз работки.

— Подсистема конечного пользователя содержит готовые программы решающие те или иные задачи вторичной обработки.

— Подсистема разработки программ содержит модули, решающи! частные задачи, возникающие при вторичной обработке. Все мо дули легко читаемы, имеют удобный интерфейс и спроектировань так, чтобы обеспечить их безболезненную модификацию. Использу: эти модули и включив собственные подпрограммы, пользовател) может легко построить свою программу вторичной обработки н; основе уже имеющихся в его распоряжении программных средств.

— Подсистема поддержки разработки включает в себя средства поддержки среды программирования. В нее входят, системные процедуры и автоматизированные средства поддержки и ведения документации. Размер комплекса — свыше 3 тыс. страниц исходного текста _____делает немыслимым его сопровождение и модификацию без развитых средств автоматизации" обработки текстаи_ документирования.

Особое внимание было уделено тестированию комплекса. Помимо тестов, которые разрабатывались при написании отдельных процедур и были уничтожены после отладки модулей, были специально разработаны средства, которые позволяют нам в каждый момент убедиться, что программы работают верно и 'что очередное улучшение программного комплекса не внесло новых ошибок. Принята следующая многоуровневая

СПС! Г- "-^'-тяпг 1нл нии.

1. Уровень отдельных модулей. Разработаны программы, кширис по зволяют ряд важных процедур астрономических вычислений, процедур линейной алгебры, подпрограмм редукционной обработки вызывать по отдельности и анализировать их работу при различных значениях входных параметров. Результаты можно проверить по Астрономическому ежегоднику, таблицам или путём ручных вычислений.

2. Исследование промежуточных результатов редукций. Предусмотрена возможность выполнить редукционную обработку в отладочном режиме. В этом режиме создаётся файл промежуточных параметров, в который для каждого наблюдения записывается свыше 300 промежуточных параметров этапа редукционных вычислений. Имеется возможность извлекать информацию из этого файла, комбинировать её с другими данными, формировать таблицы, строить графики зависимости одного параметра от другого, что позволяет детально исследовать вклад разных компонент модели редукций.

3. Тестирование частных производных. Вычисление всех частных производных но параметрам модели контролируется тем, что приращение к задержке, вызванное поправками к параметрам модели может быть вычислено как по аналитическим выражениям {в рабочем режиме), так и путём коррекции априорных значений параметров (в тестовом режиме). Разработаны средства автоматизации подобного рода сравнения.

4. Тестирование процедур оценивания параметров модели РСДБ наблюдений. Программа тестирования два раза вызывает процедуру редукционных вычислений с разными значениями априорных поправок к модели редукций, вычисляет приращения задержки и частоты интерференции, добавляет шум к полученным "о-с", имитируя процесс наблюдений. Выполняются следующие тесты:

— Оценивание одиночных параметров.

— Оценивание группы параметров.

— Вращательный тест для координат источников.

— Вращательный тест для координат станций.

— Тест на оценивание сегментированных параметров, моделируемых линейным сплайном.

Было произведено сравнение редукционных вычислений пакета ВОРИН и пакета OCCAM версии 3.2, разработанного коллективом европейских радиоастрономов. При использовании одних и тех же моделей в одних и тех же априорных значений параметров максимальная разность предвычисления задержки составила 5.8 пикосекунды (2 мм). Был выявлен ряд расхождений. На основе исходного текста пакета OCCAM была выполнена частичная реконструкция алгоритма редукций. На основе проведённой реконструкции в программном комплексе ВОРИН были реализованы варианты процедур предвычисления задержки, которые позволили осуществить "режим совместимости" с OCCAM 3.2, то есть заставить программу редукций ВОРИН вычислять значения задержки как влажно близкие к тем, которые вычисляет OCCAM. Максимальная разность предвычисления задержки в режиме совместимости составила 0.2 пикосекунды (70 микрон). Список расхождений был передан разработчикам пакета OCCAM и начиная с версии 3.3 большая часть расхождений была mm исправлена.

IV. Результаты обработки рядов РСДБ наблюдений.

4.1 Обработка ряда наблюдений по программе IRIS.

В целях подробного исследования комплекса программ ВОРИН и проверка его работоспособности был обработан четырёхлетний ряд наблюдений, выполненных по программе IRIS в 1984-87 годах, содержащий

117 319 наблюдений, полученных в течение 289 суточных серий. В наблю-. дениях принимали участие каждые 5 дней четыре станции: Вестфорд, Ричмонд, Форт Дэвис (США), Веттцелл (Германия); станция Онсала (Швеция) наблюдала раз в месяц; станции Матера (Италия) и Мохаве (США) участвовали эпизодически.

Было выполнено несколько решений. Взвешенное среднеквадратиче-ское стандартное уклонение остаточных невязок для различных решений лежит в диапазоне 44-57 пикосекунд (1.3-1.7 см).

Из обработки были найдены серии параметров вращения Земли: UT1, координаты полюса, поправки к углам нутации. Проведённое сравнение результатов, найденных с помощью пакета ВОРИН, и результатов обработки этих же наблюдений, выполненных в HACA пакетом CALC/SOLVE, показало, что среднеквадратическое уклонение разности спрсдслсшхл угла щмащш и наклонными нпх.шиим м мпнпипяу м ñ-п н nias, а разнос ib определения других параметров вращения Земли лежит в диапазоне 1.0-1.5 mas. Дисперсия разностей определения ПВЗ, найденных в HACA, и ряда С04, выведенного международной службой вращения Земли, отличается от разностей ВОРИН - HACA не более, чем на 10%. Дисперсия разностей серий ПВЗ, найденных пакетом ВОРИН по одним и тем же наблюдениям, но при использовании разных моделей тропосферы, лежит в том же диапазоне. Это позволяет заключить, что указанные значения среднеквадратических уклонений разностей являются характеристикой точности определения параметров вращения Земли по РСДБ наблюдениям тех лет и что программный комплекс ВОРИН позволяет достичь этой точности.

Из обработки были также получены ряды измерений длин баз. По линейному тренду, выделенному из этих рядов, для трансатлантических баз уверенно определяется скорость перемещения Евразиатской плиты относительно Северо-Американской. Найденные значения скорости изменения длин баз хорошо согласуются как с результатами, полученными в HACA по этим же данным, так и с моделью NNR-NUVEL1A, построенной на основе геофизических данных.

Из глобального решения при совместной обработке более 100 тыс. наблюдений определены числа Лява для приливов в теле Земли второго порядка:

h2 = 0.596 ±0.005 i2 = 0.0825 ±0.0009

что достаточно близко к теоретическим значениям /12 = 0.609 и 1г = 0.0852.

Отдельно было проведено решение с целью определения полюсного прилива — деформации земной коры, вызванной изменением центробежной силы из-за движения полюса. Для этого при проведении редукций полюсный прилив не учитывался, но вычислялись частные производные от задержки по числам Лява для полюсного прилива. Из глобального решения были найдены следующие оценки:

hp = 0.65 ±0.20 £р = 0.11 ±0.05

Из теоретических соображений можно было ожидать, что числа Лява для полюсного прилива будут близки к числам Лява для приливов второго порядка. Следует подчеркнуть, что амплитуда изменения высоты станции вследствие полюсного прилива не превышала 25 мм, а амплитуда горизонтального смещения не превосходила 3 мм. Обнаружение такого тонкого эффекта может рассматриваться как генеральный тест предложенной методики обработки РСДБ наблюдений. '

4.2 Определение координат станции Симеиз.

С лета 1994 года в тесной кооперации между HACA, Крымской Астрофизической обсерватории, Институтом прикладной астрономии и другими организациями проводятся геодезические РСДБ эксперименты с участием станции Симеиз (Крым). Важность этих наблюдений определяется тем, что они являются одними из первых проводимых на территории стран СНГ наблюдений такого рода, и также тем, что в них частично используется отечественная аппаратура.

Для определения координат станции Симеиз из 9 суточных серий наблюдений, для которых к моменту подготовки диссертации была выполнена первичная обработка, отобраны серии, где участвовало не менее 4-х станций и в Симеизе выполнено не менее 20 наблюдений. Координаты всех станций, кроме станции Симеиз и недавно начавшей эксплуатироваться антенны Ни Алесунд (Шпицберген), считались известными. В качестве априорной использовалась система координат G94, выведенная в HACA по более, чем одному миллиону РСДБ наблюдений. Кроме координат станций оценивались также параметры вращения Земли: UT1, угловая скорость вращения Земли, координаты полюса, поправки к углам

нутации, а также тропосферная задержка в зените и функция часов. По 6 обработанным сериям взвешенное среднеквадратическое уклонение остаточных невязок составило от 33 до 65 пикосекунд (1-2 см). Формальная оценка ошибки определения положения станции составила 1-1.5 см для вертикальной координаты и 0.2-0.3 см для горизонтальной координаты для всех серий, кроме серии за 23 января 1995 года. В тот день из-за нештатной работы стандарта частоты было получено менее 25% наблюдений от запланированных.

По имеющимся результатам обработки 6 серий РСДБ наблюдений выведены следующие поправки положения станции Симеиз — вертикальная, восточная и северная компонента относительно положения станции п гигтеме 091:

V — С.7 А. 1 см Е = -0.1 ±0.8 см N = —0.2 ±0.4 см

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Развит алгоритм обработки РСДБ наблюдений для определения небесной и земной систем координат, а также поля скоростей станций, параметров вращения Земли, чисел Лява.

2. Создан полностью независимый комплекс программ ВОРИГ1. решающий широкий класс задач обработки рплноинтерферо.метрнческих наблюдений. Программы отлажены и. начиная со 2-го квартала 1994 года, работают в Институте прикладной астрономии ь кале-• гие штатного средства ана.ыза РОЛЕ измерений. Проведено мно-¡ опхшиешк; тестировшшг комплекса. показана его пригодность для массовой обработки наблюдений.

3. Обработан четырёхлетний ряд РСДБ наблюдений, выполненных по программе IRIS. Определены серии поправок к углам нутации, координатам полюса, UT1, определены скорости изменения длин баз. числа Лява. Найдена оценка чисел Лява для полюсного прилива. Впервые экспериментально подтверждён эффект полюсного прилива.

4. Обработан ряд наблюдений, выполненных на станции Симеиз в 1994-95 годах. Уточнено положение этой станции.

ПЕЧАТНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

[1] Петров Л.Ю. Программный комплекс вторичной обработки радио-интерферометрических наблюдений внегалактичеческих источников (ВОРИН). Препринт Af 48, Институт прикладной астрономии, Санкт-Петербург, 1992, 19 стр.

[2] Петров Л.Ю. Применение программного комплекса обработки РСДБ-наблюдений "ВОРИН" для определения параметров вращения Земли. В Изучение Земли как планеты методами астрономии, геофизики и геодезии. Труды III Орловской конференции, Яцкив Я.С., ред., стр. 146-151. Киев, 1994.

[3] L. Petrov. Software VORIN for secondary data analysis of geodetic VLBI observations. In The sixth General Assebly of Wegener, St. Petersburg, June 20th — June 24th, pp. 51-56. Smithsonian Astrophysics Observatory, 1994.

[4] Петров Л.Ю. Вторичная обработка геодезических РСДБ наблюдений. I. Модель редукции. Сообщения ИПА N 74, Институт прикладной астрономии, Санкт-Петербург, 1995, 56 стр.

[5] Петров Л.Ю. Вторичная обработка геодезических РСДБ наблюдений. И. Модель редукции. Сообщения ИПА N 75, Институт прикладной астрономии, Санкт-Петербург, 1995, 61 стр.

[6] Петров Л.Ю. Вторичная обработка геодезических РСДБ наблюдений. Оценивание параметров модели. Сообщения ИПА N 76, Институт прикладной астрономии, Санкт-Петербург, 1995, 47 стр.