Определение геодинамических параметров из долговременных рядов РСДБ наблюдений тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ АСТРОНОМИИ

На правах рукописи

СКУРИХИНА Елена Анатольевна

Определение геодинамических параметров из долговременных рядов РСДБ наблюдений

Специальность 01.03.01 Астрометрия и небесная механика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Институте прикладной астрономии РАН. Научный руководитель:

доктор физико-математических наук 3. М. Малкин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В. С. Губанов

доктор технических наук С. К. Татевян

Ведущая организация:

Главная астрономическая обсерватория РАН

Защита состоится 24 февраля 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 002.067.01 при Институте прикладной астрономии РАН по адресу: 191187 С.-Петербург, наб. Кутузова, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной астрономии РАН.

Автореферат разослан

" ¿ъ

января 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физ.-мат. наук

3. М. Малкин

2004-4 27652

Общая характеристика работы

Диссертация написана на основе многолетнего опыта работы службы ПВЗ (параметров вращения Земли) ИПА РАН. Определение ПВЗ из рациоинтерферометрических (РСДБ) наблюдений является одной из важных составляющих работы этой службы. Для послекорреляпионной обработки РСДБ наблюдений в рамках работы службы ПВЗ ИПА РАН используется пакет OCCAM. Это современный пакет, который является, наряду с CALC/SOLVE, одним из двух основных пакетов, используемых в мире для массовой обработки РСДБ наблюдений. Работа по его развитию ведется многими пользователями в разных странах. В ИПА РАН используется тщательно протестированная версия пакета, адаптированная для целей службы ПВЗ. Ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров получены в результате обработки всех суточных сессий РСДБ наблюдений, начиная с 1979 года.

Актуальность темы диссертации

Координатно-временное обеспечение является одной из основных задач астрометрии. Требования к точности определения земной и небесной систем отсчета и связи между ними постоянно растут по мере развития прикладных и фундаментальных исследований в области различных областей астрономии, геодинамики, геофизики, а также для многих практических приложений в геодезии, космонавтике, изучении природных катаклизмов и в климатологии.

РСДБ наблюдения являются одним из основных методов установления небесной и земной систем отсчета и определения связи между ними посредством определения из наблюдений параметров вращения Земли. РСДБ является также одним из важнейших инструментов для геодинамических исследований, позволяющим непосредственно измерять деформации земной коры на различных уровнях - локальном, региональном и глобальном. Он позволяет измерять скорость дрейфа материковых плит.

Метод РСДБ является единственным из современных методов космической геодезии, позволяющим определять нутацию (т.е. ориентацию оси Земли в пространстве) и всемирное время, обеспечивая таким образом полный набор параметров вращения Земли. В плане установления земной системы координат РСДБ дает наиболее высокую точность на масштабе длинных баз, а также позволяет более надежно определять скорости станций, имеющих достаточно длительную историю наблюдений, поскольку

регулярные РСДБ наблюдения ведутся с 1979 года.

Возросшие практические потребности ведут к повышению требований к точности и оперативности определения ПВЗ. Наиболее точные ряды ПВЗ получают в международной службе вращения Земли (IERS) из сводной обработки индивидуальных рядов ПВЗ, полученных в разных центрах анализа. Служба ПВЗ ИПА РАН является одним из таких центров, предоставляющим результаты как оперативного определения ПВЗ по мере поступления наблюдений, так и глобальные решения для международных служб, использующих эти данные для выведения сводных решений - IERS и IVS (Международная РСДБ служба). Поэтому анализ качества получаемых рядов ПВЗ и повышение их точности на основе совершенствования моделей редукции и технологии вторичной обработки РСДБ наблюдений находятся в центре внимания службы ПВЗ ИПА РАН.

В работе представлены долговременные ряды геодинамических параметров - ПВЗ, координат станций, длин баз и неравновесной составляющей тропосферной задержки в зените, представляющей большой интерес в климатологических исследованиях.

Временные ряды координат станций и длин баз позволяют проводить исследования движений земной коры на разных масштабах, позволяя изучать как тектонические движения плит, так и смещения земной коры на региональном и локальном уровнях.

Цели работы

♦ Модификация пакета OCCAM с целью расширения его возможностей, увеличения точности и повышения уровня автоматизации обработки РСДБ наблюдений.

♦ Организация регулярных оперативных вычислений ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров в рамках работы службы ПВЗ ИПА РАН и международных служб IERS и IVS.

♦ Вычисление и исследование долговременных высокоточных рядов ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров из обработки всех суточных сессий РСДБ наблюдений, анализ их точности и изучение закономерностей в их изменениях.

♦ Уточнение координат станции "Светлое" из наблюдений по международным РСДБ программам IVS.

Научная новизна работы

♦ Впервые в отечественной практике получены длительные 24-летние высокоточные ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров (задержка в зените, градиенты).

♦ Разработана новая версия пакета OCCAM, обладающая рядом преимуществ по сравнению с предыдущей.

♦ Предложена уточненная модель учета температурного расширения антенн.

♦ Исследовано влияние различных факторов на точность определения ПВЗ и координат станций (состав наблюдательной сети, модель редукции, состав определяемых параметров).

♦ Определены параметры линейного тренда и сезонной составляющей для неравновесной составляющей тропосферной задержки в зените, проведено сравнение со среднесуточными метеоданными.

♦ Определены скорости изменения длин баз. Для европейского региона проведено сравнение рядов длин баз, полученных из GPS и РСДБ данных на 6-летнем интервале наблюдений.

♦ Определены координаты станции "Светлое", наблюдения на которой по программам IVS начались в марте 2003 года.

Научная и практическая значимость работы

♦ Модифицированный пакет OCCAM применяется в регулярной работе службы ПВЗ ИПА РАН и полученные данные используются в работе международных служб IERS и IVS. Точность результатов находится на уровне лучших мировых центров анализа РСДБ наблюдений.

♦ Полученные долговременные ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров служат важным материалом для различных геофизических исследований, изучения деформаций земной коры и климатологических исследований.

♦ Результаты исследования различных факторов, влияющих на точность получаемых данных позволяют исследовать источники систематических ошибок.

♦ Предложенная модель температурных деформаций РСДБ антенн позволяет более корректно производить учет этого эффекта.

♦ Методика и программы прогнозирования ПВЗ используются в регулярной работе службы ПВЗ ИПА РАН с 1996 г.

На защиту выносятся

♦ Результаты определения и анализа долговременных рядов ПВЗ.

♦ Результаты определения и анализа долговременных рядов координат и скоростей станций, длин баз и скоростей их изменения, а также тропосферных параметров.

♦ Результаты определения координат станции "Светлое" из РСДБ наблюдений.

♦ Результаты модернизации пакета OCCAM для участия в отечественных и международных службах ПВЗ - повышение уровня автоматизации вычислений, возможность обработки всех имеющихся РСДБ наблюдений, доработка модели учета температурных деформаций антенн, возможность оценивания тропосферных градиентов.

Апробация работы

Результаты, полученные в диссертации, представлялись на семинарах и Ученых советах ИПА РАН, на отечественных и международных конференциях: "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики", Санкт-Петербург, 1996 г.; XXVII Всероссийская радиоастрономическая конференция, Санкт-Петербург, 1997 г.; "Радиоастрономия в космосе", Школа-семинар молодых радиоастрономов, Пущино, 1998 г.; IAU Coll. 178 "Polar Motion: Historical and Scientific Problems", Италия, 1999; IX Astronomical Data Analysis and Software Systems Conference, США, 1999; 1st IVS General Meeting, Германия, 2000; Астрометрия, небесная механика и геодинамика на пороге XXI века, Санкт-Петербург, 2000; Всероссийская астрономическая конференция, Санкт-Петербург, 2001 г.; 15th European VLBI Meeting, Испания, 2001; 2nd IVS General VLBI Meeting, Япония, 2002; EGU Meeting, Франция, 2002; OCCAM Workshop, Австрия, 2002; Journees 2003, Astrometry, Geodynamics and Solar System Dynamics: from Milliarseconds to Microarcseconds, Санкт-Петербург, 2003; 3nd IVS General VLBI Meeting, Канада, 2004.

Публикации по теме диссертации и вклад автора:

Материалы диссертации опубликованы в 26 работах общим объемом 116 страниц, из которых 17 написаны совместно с другими авторами. В совместных работах [1-3] автору принадлежат результаты тестирования методов прогноза координат полюса и всемирного времени и выбор оптимальных параметров для комбинированной модели, а также участие в разработке матобеспечения. В работах [4,11,15,20,23] автором получены ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров из обработки РСДБ наблюдений. В работе [12] автору принадлежит адаптация пакета OCCAM для участия в службе ПВЗ ИПА РАН. В работах [9,10,13] автору принадлежат результаты определения ПВЗ в разных режимах с пакетом OCCAM, анализ полученных данных производился совместно. В работах [16, 19, 22] автором вычислены ряды длин баз по данным РСДБ наблюдений. В работе [24] автор принимал участие в организации и обработке РСДБ наблюдений с участием станции "Светлое" и в работе по уточнению ее координат. В работе [25] автором вычислены ряды длин баз по РСДБ данным и влияния атмосферной нагрузки на изменение длин баз, проведен спектральный анализ результатов.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Общий объем диссертации 127 страниц. Диссертация содержит 32 таблицы, 12 рисунков и список литературы из 100 названий.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы, указаны научная новизна, научная и практическая значимость результатов работы, перечислены результаты, выносимые на защиту, приведены структура и содержание диссертации, указаны печатные работы, в которых опубликованы основные результаты и определена доля участия автора в совместных публикациях.

В первой главе содержится описание программ РСДБ наблюдений, проводившихся с 1979 года по настоящее время. Указаны цели, количество сессий и состав наблюдательных сетей для основных типов РСДБ программ. Приведена статистика наблюдений по годам и статистика наблюдений для станций.

Во второй главе приведено описание версии пакета OCCAM, использующейся в службе ПВЗ ИПА РАН. За шесть лет эксплуатации пакета в службе ПВЗ ИПА РАН в нем произведены значительные изменения с целью приведения его в соответствие с IERS Conventions (2003), другими современными моделями редукции, расширения его возможностей и удобства в работе, а также автоматизации вычислений. В настоящее время пакет позволяет производить обработку отдельных сессий РСДБ наблюдений с точностью на уровне других ведущих центров анализа. В частности, автором произведены следующие доработки пакета:

— изменение кода для обеспечения возможности обработки сессий с большим количеством наблюдений;

- возможность определения горизонтального градиента тропосферы;

- учет эксцентриситетов мобильных станций, что дает возможность обрабатывать наблюдения всех станций международной РСДБ сети;

- доработка модели учета температурной деформации антенн для корректного учета этого эффекта для всех типов антенных монтировок;

— автоматическое обновление каталога радиоисточников, что значительно упрощает обработку наблюдений при регулярно появляющихся новых источниках;

— другие многочисленные улучшения в пакете.

Модель температурных деформаций РСДБ антенн, рекомендованная IERS Conventions (2003), пригодна только для антенных монтировок экваториального и азимутального типа с пересекающимися осями. Эта модель была расширена для всех типов монтировок, включая горизонтальные и любые монтировки со смещением осей. Величина геометрический задержки сигнала из-за изменения размеров антенны вследствие температурных деформаций может быть записана следующим образом:

Дто = ^ [7/ (Tf-T0){hf sin е) + 7а (Та - Т0) {hp sin е + hv - Fha)j, (2)

где Дто - общая для всех типов монтировок составляющая; F =0.9 - для первичного фокуса, F =1.8 - для вторичного фокуса, 7Л , 7/ - коэффициент температурного расширения для антенны и фундамента, h/ , hp , ha , hv - высота фундамента, расстояние от фундамента до горизонтальной оси телескопа, расстояние от основания до контррефлектора антенны, расстояние от горизонтальной оси до основания зеркала антенны; - опорная температура (мы используем среднюю температуру

для станции за все время наблюдений); Та,Т/ - температура антенны и фундамента (в настоящей версии принимаются равной температуре воздуха) ; Н0/{ - проекция смещения осей телескопа в направлении на источник (эта величина вычисляется в соответствии с типом антенной монтировки). Результаты исследования влияния этого эффекта на результаты определения ПВЗ и координат станций приводятся в следующих главах.

Третья глава посвящена вычислению и анализу рядов ПВЗ, полученных в настоящей работе. Служба ПВЗ призвана решать две основные взаимосвязанные задачи. Первая из них - оперативные определения, необходимые, в основном, для практических применений. Здесь важны как точность, так и оперативность и надежность результата. Вторая - получение значений ПВЗ как можно более высокой точности в результате обработки длительных рядов всех имеющихся наблюдений. В ИПА РАН вычисляются пять типов ПВЗ: координаты полюса Хр, Yp, всемирное время UT1, нутация. Дф, Де. ИПА РАН является одним из мировых центров анализа, регулярно предоставляющим данные по определению ПВЗ в IERS и IVS.

В качестве внешней оценки точности рядов ПВЗ обычно рассматривают величину среднеквадратичного отклонения вычисленных ПВЗ от ряда EOP(IERS)C04, который является основным продуктом IERS для изучения вращения Земли. В таблице 1 приведены оценки точности рядов ПВЗ, сделанные Центром Анализа РСДБ данных Парижской обсерватории.

Таблица 1. Точность рядов ПВЗ по оценкам Центра анализа IERS в Парижской обсерватории за последние 6 месяцев.

ПВЗ AUS BKG CSF IAA SPU USN MAO

Xp, Yp, fias 140 175 125 101 176 116 164

В таблицу включены: AUS - Центр наук о Земле Австралии, BKG -Федеральное агентство картографии и геодезии, Германия, GSFC - Год-дардский центр космических полетов НАСА, США, IAA - ИПА РАН, SPU - Санкт-Петербургский университет, USN - Морская обсерватория США, МАО - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины.

В таблице 2 приведены оценки точности результатов оперативных определений ПВЗ в трех центрах обработки, участвующих в работе службы оперативного вычисления ПВЗ IERS в USNO.

Таблица 2. Точность оперативных определений ПВЗ по оценкам Центра анализа IERS в USNO.

Центр ~Хр, fias Тр, fias ЦТ1, 0.1 fis"

Для исследования возможных источников систематических ошибок результатов определения ПВЗ и оценки их точности проведен сравнительный анализ ПВЗ, вычисленных с разными пакетами, каталогами и на разных сетях станций, а также в разных режимах обработки. Результаты всех перечисленных вариантов сравнения приведены в таблице 3.

Таблица 3. Исследование системтических ошибок рядов ПВЗ.

Гест Л„, fias Ур, fias UTl, fis d-ф, fias de, fias

ЛЕОН - СОЯЫ-А смещение адттз 11±3 278 9±3 235 -1±1 13 20±15 145 15±16 144

опорная станция смещение ТОТ ГИБ 20±4 45 28±5 46 7±3 20 3±5 30 3±5 30

температурные деформации смещение \vrms -2±4 45 -3±3 46 -2±1 20 -1 ±2 30 1±2 30

атмосферная нагрузка смещение \vrms -5±5 104 -2±5 90 -2±1 10 0±2 70 1 ±2 63

тропосферный градиент смещение ЛУГ ГЕЙ -29±7 182 27±7 162 0 ±1 12 6±2 66 -7±2 64

интерполяция 1ШЗ смещение оттз -11±4 85 5±3 68 0±1 10 -3±2 54 1 ±2 59

Многие исследователи отмечают систематические разницы в рядах ПВЗ, полученных на разных сетях РСДБ станций. Мы провели сравнение ПВЗ, полученных по программам NEOS-A и CORE-A для 80 сессий за период с 1997 по 2001 год (наблюдения по этим программам были организованы таким образом, что они производились одновременно на двух глобальных сетях, по 5-6 станций в каждой из них) которые показывали наличие систематической разности при обработке с помощью старой версии пакета OCCAM и пакета ЭРА в системе каталога станций ITRF97. При этом был обнаружены существенные систематические разности между результатами, полученными по программам NEOS-A и CORE-A [9,10].

Однако величина систематического сдвига оказывается практически незначимой при вычислениях с последней версией ОССАМа в системе каталога VTRF2003, полученного в Центре сводной обработки IVS (Геодезический институт Боннского университета). В ИПА РАН этот каталог был дополнен более точными координатами станций "Светлое" и GGAO (после ее перемещения на постоянный фундамент), и в настоящее время он используется для рабочих вычислений. Полученные результаты подтверждают предположение ряда авторов о том, что основная причина систематических различий между ПВЗ, полученных на разных сетях станций, заключается в ошибках опорной системы координат станций.

Исследование влияния выбора опорной станции на оценки ПВЗ проводилось для 83 сессий с одинаковым составом станций по программе NEOS-A а также для 14 сессий по программе CONT02. В этом тесте вычислялись ПВЗ с использованием каждой из станций в качестве опорных. Ряды разностей ПВЗ, вычисленных с разными опорными станциями, показывают значимые систематические различия для координат полюса.

Исследование влияния на оценки ПВЗ учета температурных деформаций антенн, а также вычисление ПВЗ с регрессионной и численной моделями атмосферной нагрузки было проведено для всех сессий с 1979 по 2003 год. Аналогичное исследование проводилось для изучения влияния учета тропосферного градиента и метода интерполяции априорного ряда ПВЗ для двух вариантов вычислений (интерполяции при помощи сплайнов и методом Лагранжа по трем точкам, рекомендованным IERS). Значимых трендов не обнаружено ни для одного из видов ПВЗ. В этих тестах мы обнаружили значимые систематические различия для рядов координат полюса, полученных с оцениванием и без оценивания тропосферных градиентов, хотя обычно изучается это влияние на координаты станций и длины баз. Видно, что наибольший разброс имеют разности ПВЗ, полученные по разным наблюдательным программам; также боль-

шая величина дисперсии у рядов разностей ПВЗ, вычисленных с учетом и без учета тропосферного градиента.

В четвертой главе приводятся результаты определения координат и скоростей станций и длин баз. Координаты станций и длины баз вычисляются для каждой сессии, и затем полученные временные ряды используются для определения скоростей и нерегулярных изменений в положении станций. Для каждой сессии фиксируются координаты и часы одной опорной станции. Поскольку состав участников сетей РСДБ станций непостоянен, практически невозможно фиксировать координаты одной и той же станции для всех сессий. Поэтому при обработке наблюдений приходится для каждой сессии выбирать некоторую "оптимальную" опорную станцию, учитывая качество наблюдений на каждой станции.

Особое внимание было уделено определению координат станции "Светлое", первой из российских станций РСДБ сети Квазар, начавшей регулярные РСДБ наблюдения по программам ГУ8. Координаты станции "Светлое" определены по данным наблюдений 10 сессий за период с марта по ноябрь 2003 года. При этом, для повышения точности, координаты вычислялись с разными опорными станциями с последующим усреднением. Результаты приведены в таблице 4 вместе с другими имеющимися определениями, также полученными по 10-11 сессиям.

Таблица 4. Координаты станции "Светлое" на эпоху 2003.30.

Центр анализа center X, m Y, m Z, ш

IAA 2730173.850 1562442.667 5529969.064

±1 ±1 ±2

GSF .849 .666 .063

±1 ±1 ±2

МАО .838 .670 .070

±2 ±1 ±3

Как наглядный пример применения метода анализа изменений координат станций по отдельным сессиям для изучения деформаций земной коры рассмотрен временной ряд координат станции Gilmor Creek. Определено смещение станции Gilmor Creek и изменение ее скорости после землетрясения на Аляске 3 ноября 2002 года. Изменение координат станции приведено на рис. 1.

Рис. 1. Изменение координат станции Gilcreek вследствие землетрясения 3 ноября 2002 года.

Изменение координат и скорости станции после землетрясения составило (м, м/год):

X: 0.027 ± 0.002 АУХ: -0.010 ± 0.004

^ 0.071 ± 0.001 -0.022 ± 0.003

Z: 0.013 ± 0.003 АУг: -0.021 ± 0.006

Полученные ряды координат станций в общем позволяют судить о поведении опорной точки радиотелескопа, изучать влияние сезонных эффектов и локальные деформации земной коры, но для более тщательного изучения и для более строгого подхода они нуждаются в дальнейшей переработке для исключения влияния выбора опорной станции. Проведенные тесты показали, что вычисляемые координаты станций действительно зависят от выбора опорной станции. Тем не менее, при достаточно длинных рядах наблюдений эффект выбора опорной станции и сезонные эффекты усредняется и в результате получаются достаточно надежные оценки координат и скоростей станций. Проведены исследования влияния учета

тропосферного градиента и температурных деформаций антенн на оценки координат станций и длин баз. Показано, что эти эффекты проявляются в виде линейного тренда и сезонной составляющей в координатах станций и длинах баз на миллиметровом уровне точности.

Проведено сравнение длин баз для европейских сетей GPS и РСДБ станций. Для сравнения использовано 15 баз для всех 6 европейских станций: Wettzell, Medicina, Nyasezund, Noto, Matera и Onsala, имеющих долговременные ряды РСДБ и GPS наблюдений. Скорости изменения длин баз в основном хорошо согласуются для обоих методов, а амплитуды годовой и полугодовой гармоники заметно отличаются.

В 2004 г. начато представление координат станций, определенных по отдельным сессиям, в IVS для сводной обработки.

В пятой главе проводится анализ долговременных рядов неравновесной составляющей тропосферной задержки в зените. При моделировании РСДБ наблюдений вклад нейтральной атмосферы в общую геометрическую задержку является одним из самых больших источников ошибок. Общая задержка распространения радиоволн в нейтральной атмосфере обычно представляется как сумма равновесной компоненты (основная составляющая атмосферы, кислород и азот, находящиеся в состоянии гидростатического равновесия HZD - Hydrosatic Zenith Delay) и неравновесной компоненты, состоящей в основном из водяного пара и поэтому обычно называемой влажной составляющей WZD (Wet Zenith Delay). Общую задержку в нейтральной атмосфере представляют в виде суммы равновесной и неравновесной задержек в зените, умноженных на соответствующую картирующую функцию. Для учета несимметричности атмосферы в горизонтальных направлениях добавляют горизонтальный градиент. Отличия горизонтальных градиентов от модельных могут быть также оценены из анализа РСДБ наблюдений. Величина WZD плохо поддается моделированию и оценивается обычно как стохастический (методами фильтрации Калмана, среднеквадратической коллокации, среднеквадратичным информационным фильтром) или псевдостохастический параметр (в МНК анализе при моделировании кусочно-непрерывными полиномами или сплайнами).

В данном исследовании величина неравновесной составляющей тропосферной задержки оценивалась методом фильтрации Калмана с вычислением одного значения за сессию. Из обработки всех сессий получены временные ряды WZD для всех станций. Для станций с достаточно большим количеством наблюдений видно, что величина WTD изменяется с годовым периодом. Параметры линейного тренда и амплитуда сезонной

составляющей ((А) для 20 станций с достаточно длинной наблюдательной историей приведены в таблице 5.

Таблица 5. Параметры рядов тропосферной задержки.

Станция Число Tbeg Tend Смешение, Тренд, А, Фаза, wrms,

иабл. мм мм/год мм градус мм

WETTZELL 1584 1984.0 2003.8 89.5±1.5 0.1±0.2 39.6±1.6 277 ±2 35

GILCREEK 929 1984.5 2003.8 52.3±1.1 0.0±0.2 49.0±1.5 251 ±2 28

КОКЕЕ 859 1993.4 2003.8 89.4±1.3 -0.3±0.4 17.6±1.9 238 ±6 35

WESTFORD 830 1981.3 2003.8 101.6±2.4 0.9±0.4 68.6±3.1 262 ±3 56

RICHMOND 646 1984.0 1992.6 212.0±2.3 2.8±1.0 73.8±3.3 229 ±3 57

FORTLEZA 622 1993.3 2003.8 255.9±1.7 -0.0±0.6 63.3±2.4 358 ±3 41

HRAS 085 480 1980.5 1990.8 94.4±2.5 -0.6±1.2 53.1±3.4 236 ±4 48

HARTRAO 459 1986.0 2003.8 86.4±2.4 3.6±0.5 54.2±3.3 82 ±4 42

MOJAVE12 447 1983.4 1992.6 67.6±2.3 -0.4±0.9 13.3±3.3 278 ±14 35

ALGOPARK 429 1992.4 2003.8 83.5±2.5 0.3±0.6 66.8±3.4 253 ±3 46

NRA020 173 1995.1 -2000 4 88.8±3.5 4.0±2.5 51.8±4.9 267 ±6 48

NRA085 3 374 1989.2 1996.6 91.8±2.7 -4.6±1.4 58.6±3.7 247 ±4 52

MATERA 382 1990.7 2003.8 100.7±1.6 0.3±0.4 47.4±2.2 237 ±3 31

KAUAI 345 1987.5 1994.2 106.2±2.4 -6.5±1.3 17.6±3.3 223 ±10 84

ONSALA6O 332 1980.5 2003.5 86.7±2.3 -0.7±0.3 37.9±3.3 322 ±5 38

NYALES20 328 1994.7 2003.7 42.6±1.2 1.1 ±0.5 29.6±1.7 250 ±4 21

HOBART26 251 1989.9 2003.8 93.1±3.8 -1.7±0.9 36.8±5.1 149 ±14 42

KASHIMA 185 1984.5 2002.4 129.7±8.0 -2.1±1.4 66.6±11.2 252 ±6 84

MEDICINA 142 1987.3 2003.3 115.4±3.7 -0.0±0.7 51.9±5.9 247 ±5 43

FD-VLBA 98 1992.0 2003.5 84.7±4.2 -0.2±1.2 80.8±5.5 262 ±6 38

TSUKUB32 86 1998.5 2003.8 167.5±22.0 -4.9±4.5 121.8±9.0 249 ±4 58

SANTIA12 87 1991.9 1996.9 65.1±6.7 -3.1±2.1 22.8±4.5 55 ±12 30

LA-VLBA 91 1991.4 2003.4 56.8±3.4 -1.3±1.0 34.4±4.2 256 ±8 29

SC-VLBA 84 1993.5 2003.5 215.7±5.3 -0.7±1.8 28.6±6.8 262 ±16 47

Данные об изменении тропосферной задержки представляют большой интерес для изучения общих закономерностей изменения состояния атмосферы и климатологических исследований. В 2004 г. предполагается начать представление результатов определения тропосферных параметров в ГУ8 в рамках проекта по изучению этих проблем.

В приложении 1 приводятся статистические данные о количестве РСДБ наблюдений и составе различных сетей РСДБ станций.

В приложении 2 приведены сведения о РСДБ станциях, характеризующие географическое положение, геометрию антенн, а также их активность в процессе РСДБ наблюдений.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Malkin, Z., Skurikhina, E. On Prediction of EOP. Communications of IAA, 1996, N 93, - 12 с

2. Малкин, 3. M., Скурихина, Е. А. О прогнозировании параметров вращения Земли. В кн.: Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики, Труды конф., СПб., 1996, 336-343.

3. Малкин, 3. М., Петров, Л. Ю., Финкелыптейн, А. М., Воинов, А. В, Скурихина, Е. А. Служба ПВЗ ИПА РАН. Труды ИПА РАН, 1997, вып. 1, 101-112.

4. Титов, О. А., Скурихипа, Е. А. Оперативное определение ПВЗ по данным РСДБ наблюдений. В кн.: Проблемы современной радиоастрономии. XXVII радиоастрономической конференции, т. 2, СПб., 1997, 266-267.

5. Скурихина, Е. А. Оперативное определение ПВЗ по данным РСДБ наблюдений. Сборник тезисов "Радиоастрономия в космосе", Пущи-но, 1998, 35-36.

6. Skurikhina, E. Determination of EOP from VLBI in IAA. ASP Conf. Ser., v. 208, Polar Motion: Historical and Scientific Problems, Proc. IAU Coll. 178, Cagliari, Italy, 1999, 261-265.

7. Скурихина, Е. А. Определение ПВЗ из РСДБ наблюдений для службы ПВЗ ИПА РАН. Труды ИПА РАН, 1999, вып. 4, 5-11.

8. Skurikhina, E. EOP and station positions determined with OCCAM Package. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, Koetzting, Germany, 2000, 350-354.

9. Sokolskaya, M, Skurikhina, E. EOP determination with OCCAM and ERA Packages. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, Koetzting, Germany, 2000, 309-313.

10. Сокольская, М. Ю., Скурихина, Е. А Сравнение рядов ПВЗ, полученных по РСДБ наблюдениям. Труды ИПА РАН, 2000, вып. 5, 45-57.

11. Malkin, Z., Skurikhina, E, Krasinsky, G., Gubanov, V., Surkis, I., Stotskii, A. IAA VLBI Analysis Center Report for 1998-1999. In: IVS 1999 Annual Report, 1999, 209-212.

12. Malkin, Z., Voinov, A., Skurikhina, E. Software for Geodynamical Researches Used in the LSGER IAA. ASP Conf. Ser., v. 216, Astronomical Data Analysis Software and Systems IX, eds. N. Manset, C. Veillet, D. Crabtree, 2000, 632-635.

13. Малкин, З. M., Скурихина, E. А., Сокольская, М. Ю. Сравнение рядов ПВЗ, полученных по программам NEOS-A и CORE-A с разными пакетами. В кн.: Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века, СПб.: ИПА РАН, 2000, 104-105.

14. Скурихина, Е. А. Определение ПВЗ и координат станций из РСДБ наблюдений. В кн.: Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века, СПб.: ИПА РАН, 2000, 112-113.

15. Malkin, Z., Skurikhina, E., Sokolskaya, М., Krasinsky, G., Gubanov, V., Surkis, L, Kozlova, I., Rusinov, Yu. IAA VLBI Analysis Center Report for 2000. In: 2000 IVS Annual Report, 2001, 232-235.

16. Малкин, 3. M., Панафидина, Н. А., Скурихина, Е. А. Сравнение длин баз, полученных из GPS и VLBI наблюдений на европейской сети станций. В кн.: Всероссийская астрономическая конференция, С.-Петербург, 2001, Тезисы докладов, 119.

17. Скурихина, Е. А. Температурные деформации РСДБ антенн. В кн.: Всероссийская астрономическая конференция, С.-Петербург, 2001, Тезисы докладов, 162.

18. Skurikhina, E. On Computation of Antenna Thermal Deformation in VLBI Data Processing, Proceedings of the 15th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, 2001, Barselona, Spain, 116-121.

19. Malkin, Z., PanaGdina, N., Skurikhina, E. Length Variations of European Baselines Derived from VLBI and GPS Observations Proceedings of the 15th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, 2001, Barselona, Spain, 124-130.

20. Malkin, Z., Skurikhina, E., Sokobkaya, M., Krasinsky, G., Vasilyev, M., Gubanov, V., Surkis, I., Kozlova, I., Rusinov, Yu. IAA VLBI Analysis Center Report 2001. In: IVS 2001 Annual Report, 2002, 220-223.

21. Skurikhina, E. Influence of Antenna Thermal Deformations on Estimation of Seasonal Variations in Baseline Length, In: IVS 2002 General Meetings Proceedings, 310-314.

22. Malkin, Z., Panafidina, N., Skurikhina, E. Variations of European Baseline Lengths Derived from VLBI and GPS Data. In: 2002 IVS General VLBI Meeting Proceedings, 2002, Tsukuba, Japan, 309.

23. Malkin, Z., Skurikhina, E., Krasinsky, G., Gubanov, V., Kozlova, I., Rusinov Yu. IAA VLBI Analysis Center Report 2002. In: IVS 2002 Annual Report, 2003, 265-268.

24. Finkellstein, A., Grachev, V., Ipatov, A., Malkin, Z., Rahimov, L, Skurikhina, E., Smolentsev, S. The first results of VLBI observations at the Svetloe observatory wihin the framework of the IVS observing programs, In: Astrometry, Geodynamics and Solar System Dynamics: from Milliarseconds to Microarcseconds, 2003, St. Petersburg, 21.

25. Panafidina, N., Skurikhina, E., Sokolova, Y. Comparison of baseline time series from GPS and VLBI. In: Journees 2003, Book of Abstracts, Astrometry, Geodynamics and Solar System Dynamics: from Milliarseconds to Microarcseconds, 2003, St. Petersburg, 52.

26. Skurikhina, E., Long time WTD series for some stations. In: TVS 2004 General Meeting Abstracts, 2004, 54.

Подписано к печати 19.01.2004. Формат 60 х 90/16. Офсетная печать. Печ. л. 1 Уч.-изд. л. 1 Тираж 100 Заказ 17 бесплатно

Отпечатано в типографии "Август" 193148, С.-Петербург, ул. Крупской, д. 55

ИПА РАН, 191187, С.-Петербург, наб. Кутузова, д. 10

>-2308

РНБ Русский фонд

2004-4 27652

Введение

Глава 1. Характеристика использованных данных

1.1. Введение.

1.2. Описание РСДБ программ.

1.3. РСДБ станции.

Глава 2. Пакет OCCAM, адаптация для службы ПВЗ

2.1. Введение.

2.2. Обмен данными для службы ПВЗ.

2.3. Изменения в модели редукции.

2.4. Расширение возможностей пакета.

2.5. Температурное расширение антенн.

3.2. Оценки точности ПВЗ .43

3.3. Сравнение рядов ПВЗ .48

3.4. Влияние различных факторов на оценки ПВЗ.54

3.5. Прогноз параметров вращения Земли .59

3.6. Заключение .66

Глава 4. Результаты определения координат станций и длин баз 68

4.1. Введение.68

4.2. Определение координат станций .68

4.3. Анализ рядов длин баз.73

4.4. Координаты станции "Светлое".81

4.5. Заключение.83

Глава 5. Оценки тропосферных параметров 88

5.1. Введение.88

5.2. Тропосферная задержка в зените.89

5.3. Тропосферный градиент.90

5.4. Заключение .91

Заключение 96

Литература 98

Список таблиц

1.1 Статистика наблюдений.23

1.2 Сравнение рядов ПВЗ, полученных по разным программам РСДБ наблюдений.25

1.3 Статистика наблюдений для РСДБ станций.26

1.4 Среднесуточные метеоданные для РСДБ станций. . 27

2.1 Статистика наблюдений. 35

2.2 Величина геометрической задержки из-за температурных деформаций РСДБ антенн. 39

2.3 Величина геометрической задержки из-за температурных деформаций РСДБ антенн с учетом антенного выноса. . 40

3.1 Точность рядов ПВЗ ИПА РАН. 44

3.2 Точность рядов ПВЗ по оценкам Центра анализа IERS в Парижской обсерватории за последние 6 месяцев. . 44

3.3 Точность рядов ПВЗ, по данным годового отчета IERS 2002 г. 45

3.4 wrms рядов ПВЗ Центров Анализа IVS относительно комбинированного ряда ПВЗ IVS. 46

3.5 Точность оперативных определений ПВЗ по оценкам Центра анализа IERS в USNO. 47

3.6 Точность оперативных данных для еженедельных РСДБ серий по данным годового отчета IERS 2002 за год. . 48

3.7 Статистика наблюдений. 49

3.8 rms разностей ПВЗ (ERA - OCCAM) до и после устранения линейного тренда. 50

3.9 Линейные тренды разностей ПВЗ (ERA - OCCAM). . . 51

3.10 wrms разностей ПВЗ (NEOS-A - CORE-A) до и после устранения линейного тренда. 51

3.11 Линейные тренды разностей (NEOS-A - CORE-А). . 52

3.12 Линейные тренды и rms (до и после устранения тренда) разностей ПВЗ (NEOS-A - CORE-A) для 15 избранных сессий. Т0 = 51072.25 MJD. 53

3.13 rms разностей ПВЗ (IAA - ICRF) до и после устранения линейного тренда. 54

3.14 Исследование систематических ошибок рядов ПВЗ. . 55

3.15 Линейные тренды для подсетей. 58

3.16 Ср. кв. ошибки прогноза координат полюса. 62

3.17 Максимальные ошибки прогноза координат полюса. . . 63

3.18 Влияние ошибок последних значений на результаты прогноза координат полюса.64

3.19 Ср. кв. ошибки прогноза UT1-UTC.65

3.20 Максимальные ошибки прогноза UT1-UTC.65

3.21 Влияние ошибок последних значений на результаты прогноза UT1-UTC.67

4.1 Влияние учета температурных деформаций антенн на оценки длин баз. 84

4.2 Амплитуда сезонных составляющих в рядах длин баз с учетом температурных деформаций и без. 85

4.3 Результаты определения вариаций длин баз: длина базы (L), км, число эпох (N), линейный тренд (Rate), мм, амплитуда годового члена (As), мм, амплитуда полугодового члена (Asa), мм. 86

4.4 Координаты станции "Светлое" на эпоху 2003.30. 87

4.5 Зависимость результатов обработки от состава наблюдательной сети ( (тХр, aYp — ошибка определения координат полюса, сгUT1 — ошибка определения всемирного времени, <тАф, аАе — ошибка определения углов нутации, о"о — ошибка единицы веса, Стах — максимальная корреляция между ПВЗ). 87

5.1 Параметры рядов тропосферной задержки. 91

5.2 Параметры рядов тропосферного градиента. 92

Список иллюстраций

2.1 Схемы азимутальной и полярной монтировок. 37

3.1 Влияние учета температурных деформаций антенн на оценки ПВЗ (в смысле разности с учетом - без учета). . 57

4.1 Изменение координат станции Gilcreek вследствие землетрясения 3 ноября 2002 года. 70

4.2 Влияние учета температурных деформаций антенн на оценки координат станций (в смысле разности с учетом

- без учета). 71

4.3 Влияние учета температурных деформаций антенн на оценки длин баз (в смысле разности с учетом - без учета) 72

4.4 Вариации длин баз между РСДБ станциями, мм. 76

4.5 Вариации длин баз между GPS станциями, мм. 78

4.6 Вариации длин баз, обусловленные переменной атмосферной нагрузкой, мм. 79

4.7 Зависимость ошибки определения тренда (мм/год) от длины базы (км): светлые кружки — РСДБ, 1996-2001, черные кружки — РСДБ, 1984-2001, квадраты — GPS. . . 80

5.1 Тропосферная задержка в зените . 93

5.2 Тропосферная задержка в зените . 94

5.3 Тропосферная задержка в зените . 95

Введение

Координатно-временное обеспечение является одной из основных задач астрометрии со времени ее возникновения. Требования к точности определения земной и небесной систем отсчета и связи между ними постоянно растут по мере развития прикладных и фундаментальных исследований в области различных областей астрономии, геодинамики, геофизики, а также для многих практических приложений в геодезии, космонавтике, изучении природных катаклизмов и в климатологии.

Диссертация написана на основе многолетнего опыта работы службы ПВЗ (параметров вращения Земли) ИПА РАН. Определение ПВЗ из радиоинтерферометрических (РСДБ) наблюдений является одной из важных составляющих работы этой службы. Для послекорреляционной обработки РСДБ наблюдений в рамках работы службы ПВЗ ИПА РАН используется пакет OCCAM. Это современный пакет, который является, наряду с CALC/SOLVE, одним из двух основных пакетов, используемых в мире для массовой обработки РСДБ наблюдений. Работа по его развитию ведется многими пользователями в разных странах. В ИПА РАН используется тщательно протестированная версия пакета, адаптированная для целей службы ПВЗ. Ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров получены в результате обработки всех суточных сессий РСДБ наблюдений, начиная с 1979 года.

РСДБ наблюдения, ведущиеся уже около 25 лет, вошли в арсенал основных средств современной астрометрии и являются одним из основных методов установления небесной и земной систем отсчета и связи между ними посредством определения из наблюдений параметров вращения Земли. РСДБ является также одним из важнейших инструментов для геодинамических исследований, позволяющим непосредственно измерять деформации земной коры на различных уровнях - локальном, региональном и глобальном. Он позволяет измерять скорость дрейфа материковых плит.

Возросшие практические потребности ведут к необходимости повышения требований к точности и оперативности определения параметров вращения Земли. Наиболее точные ряды ПВЗ получают в международной службе вращения Земли (1Е118) из сводной обработки индивидуальных рядов ПВЗ, полученных в разных центрах анализа.

Служба ПВЗ ИПА РАН является одним из таких центров анализа, предоставляющим результаты как оперативного определения ПВЗ по мере поступления наблюдений, так и глобальные решения для международных служб, использующих эти данные для выведения сводного решения - ГОЯБ и ГУБ (международная служба РСДБ для астрометрии и геодезии). Ряды ПВЗ, полученные в ИПА РАН из обработки РСДБ наблюдений в рамках работы службы ПВЗ, имеют высокую точность и используются при выведении сводных рядов ПВЗ 1ЕКБ с 1996 года. Поэтому анализ точности получаемых рядов ПВЗ и повышение точности определения ПВЗ на основе усовершенствования моделей редукции и технологии вторичной обработки данных РСДБ (работа над развитием программного обеспечения, выбор стратегии обработки) наблюдений находятся в центре внимания службы ПВЗ ИПА РАН.

Фундаментальная роль РСДБ технологии обусловлена тем, что это единственная техника, позволяющая установить квазиинерциальную небесную систему отсчета путем непосредственного определения координат внегалактических радиоисточников и это единственный из современных методов космической геодезии, позволяющий определять нутацию и всемирное время, обеспечивая таким образом полный набор параметров вращения Земли. В плане установления земной системы координат РСДБ дает наиболее высокую точность на масштабе длинных баз, а также позволяет более надежно определять скорости станций, имеющих достаточно длительную историю наблюдений, поскольку регулярные РСДБ наблюдения ведутся с начала 80-х годов.

В работе представлены долговременные ряды геодинамических параметров - ПВЗ, координат станций, длин баз и неравновесной составляющей тропосферной задержки в зените, которая считается плохо поддающейся моделированию величиной, являющейся одним из самых больших источников ошибок, а также представляющей особенный интерес в климатологических исследованиях.

Актуальность работы обусловлена спецификой метода РСДБ, которая позволяет, в отличие от остальных методов космической геодезии, определять все виды параметров вращения Земли, которые реализуют связь между земной и небесной системами отсчета и используются как фундаментальных исследований вращения Земли, так и в прикладных целях - для редукционных вычислений и навигации. Временные ряды координат станций и длин баз позволяют проводить исследования движений земной коры на разных масштабах, позволяя изучать как тектонические движения плит, так и смещения земной коры на региональных и локальных уровнях.

Характеристики неравновесной компоненты тропосферной задержки в зените полезны для моделирования этой части групповой задержки, которая составляет самую большую величину (около 20 мм) [73] в бюджете ошибок для задержки и оценивается чаще всего как стохастическая или псевдостохастическая величина.

Для обработки РСДБ наблюдений разработана новая версия пакета OCCAM, обладающая более высокой гибкостью и позволяющая с высокой точностью вычислять параметры вращения Земли, координаты станций и длины баз, а также тропосферные параметры.

Цели работы

• Модификация пакета OCCAM с целью увеличения точности и повышения уровня автоматизации обработки РСДБ наблюдений.

• Организация регулярных оперативных вычислений ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров в рамках работы службы ПВЗ ИПА РАН и международных служб IERS и IVS.

• Вычисление и исследование долговременных высокоточных рядов ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров из обработки всех имеющихся в наличии суточных сессий РСДБ наблюдений, анализ их точности и выявление основных закономерностей.

Научная новизна работы

• Впервые в отечественной практике получены длительные 24-летние высокоточные ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров (задержка в зените, градиенты).

• Разработана новая версия пакета OCCAM, обладающая рядом преимуществ по сравнению с предыдущей.

• Предложена уточненная модель учета температурного расширения антенн.

• Исследовано влияние различных факторов на точность определения ПВЗ и координат станций (состав наблюдательной сети, модель редукции, состав определяемых параметров).

• Определены параметры линейного тренда и сезонной составляющей для неравновесной составляющей тропосферной задержки в зените, проведено сравнение со среднесуточными метеоданными.

• Определены скорости изменения длин баз. Для европейского региона проведено сравнение рядов длин баз, полученных из GPS и PC ДБ данных на 6-летнем интервале наблюдений.

• Определены координаты станции "Светлое", наблюдения на которой по программам IVS начались в марте 2003 года.

Научная и практическая значимость работы

• Модифицированный пакет OCCAM применяется в регулярной работе службы ПВЗ ИПА РАН и полученные данные используются в работе международных служб IERS и IVS. Точность результатов находится на уровне лучших мировых центров анализа РСДБ наблюдений.

• Полученные долговременные ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров служат важным материалом для многих геофизических исследований, изучения деформаций земной коры и климатологических исследований.

• Результаты исследования различных факторов, влияющих на точность получаемых данных позволяют исследовать источники систематических ошибок.

• Предложенная модель температурных деформаций РСДБ антенн позволяет более корректно производить учет этого эффекта.

• Методика и программы прогнозирования ПВЗ используются в регулярной работе службы ПВЗ ИПА РАН с 1996 г.

Апробация работы

Результаты, полученные в диссертации, представлялись на семинарах и Ученых советах ИПА РАН, на отечественных и международных конференциях:

Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики", Санкт-Петербург, 1996 г.;

XXVII Всероссийская радиоастрономическая конференция, Санкт-Петербург, 1997 г.;

Радиоастрономия в космосе", Школа-семинар молодых радиоастрономов, Пущино, 1998 г.;

IAU Coll. 178 "Polar Motion: Historical and Scientific Problems", Италия, 1999; IX Astronomical Data Analysis and Software Systems Conference, США, 1999; 1st IVS General Meeting, Германия, 2000;

Астрометрия, небесная механика и геодинамика на пороге XXI века, Санкт-Петербург, 2000;

Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2001, Санкт-Петербург, 2001 г.;

15th European VLBI Meeting, Испания, 2001;

2nd IVS General VLBI Meeting, Япония, 2002;

EGU Meeting, Франция, 2002;

OCCAM Workshop, Австрия, 2002;

Journees 2003, Astrometry, Geodynamics and Solar System Dynamics: from Milliarseconds to Microarcseconds, Санкт-Петербург, 2003;

3nd IVS General VLBI Meeting, Канада, 2004.

Публикации по теме диссертации и вклад автора:

Материалы диссертации опубликованы в 26 работах [35-46,60-71, 93,97] общим объемом 116 страниц, из которых 17 написаны совместно с другими авторами. В совместных работах [35-37] автору принадлежат результаты тестирования методов прогноза координат полюса и всемирного времени и выбор оптимальных параметров для комбинированной модели, а также участие в разработке матобеспечения. В работах [38,40,44,46,71] автором получены ряды ПВЗ, координат станций, длин баз и тропосферных параметров из обработки РСДБ наблюдений. В работе [41] автору принадлежит адаптация пакета OCCAM для участия в службе ПВЗ ИПА РАН. В работах [42,69, 70] автору принадлежат результаты определения ПВЗ в разных режимах с пакетом OCCAM, анализ полученных данных производился совместно. В работах [39,43,45] автором вычислены ряды длин баз по данным РСДБ наблюдений. В работе [97] автор принимал участие в организации и обработке РСДБ наблюдений с участием станции "Светлое" и в работе по уточнению ее координат. В работе [93] автором вычислены ряды длин баз по РСДБ данным и влияния атмосферной нагрузки на изменение длин баз, проведен спектральный анализ результатов.

Структура и краткое содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем диссертации составляет 127 страниц. Диссертация содержит 32 таблиц, 12 рисунков и список литературы из 100 названий.

Заключение

На защиту выносятся

• Результаты определения и анализа долговременных рядов ПВЗ.

• Результаты определения и анализа долговременных рядов координат и скоростей станций, длин баз и скоростей их изменения, а также тропосферных параметров.

• Результаты определения координат станции "Светлое" из PC ДБ наблюдений.

• Результаты модернизации пакета OCCAM для участия в отечественных и международных службах ПВЗ - повышение уровня автоматизации вычислений, возможность обработки всех имеющихся РСДБ наблюдений, доработка модели учета температурных деформаций антенн, возможность оценивания тропосферных градиентов.

В диссертации приведены результаты обработки всех суточных сессий РСДБ наблюдений, получены долговременные высокоточные ряды параметров вращения Земли, координат станций, длин баз и тропосферных параметров. Приведены оценки точности рядов ПВЗ, исследовано влияние различных факторов на точность определения ПВЗ и координат станций. Произведено сравнение рядов длин баз, полученных методом РСДБ и GPS. Проанализированы долговременные ряды неравновесной компоненты тропосферной задержки в зените, определены коэффициенты линейного тренда и амплитуда сезонной составляющей.

• Для получения высокоточных и надежных результатов подготовлена и протестирована версия пакета OCCAM для службы ПВЗ ИПА РАН. Выработана общая стратегия вычисления ПВЗ.

• Создана структура службы определения ПВЗ ИПА, решающая вопросы обмена данными, автоматизации оперативных вычислений, получение суточных рядов ПВЗ, прогноз и др. Работа службы в течение двух лет показала высокую степень точности и надежности применяемых алгоритмических и программных решений. Результаты определения ПВЗ используются для вывода сводных глобальных и оперативных рядов международных служб - ШИЗ и 1УБ.

• Отработана процедура тестирования методов прогноза ПВЗ по трем параметрам: среднеквадратическое отклонение прогнозированных от наблюденных ПВЗ, максимальное (по модулю) отклонение прогнозированных от наблюденных ПВЗ, влияние возможных ошибок в последних наблюдениях ПВЗ на результат прогноза (что важно для практической службы ПВЗ, когда точность последних оперативных определений ниже, чем более старых данных). Первый из этих критериев является стандартным практически для всех работ, посвященных прогнозированию ПВЗ. Последние два критерия предложены впервые и их применение необходимо для более полной оценки точности прогнозирования. С использованием предложенной методики исследованы методы прогноза ПВЗ, применяющиеся в 1ЕКБ, и предложен комбинированный метод прогноза, используемый в службе определения ПВЗ ИПА.

• Создана структура службы определения ПВЗ ИПА, решающая вопросы обмена данными, автоматизации оперативных вычислений, получение суточных рядов ПВЗ, прогноз и др. Работа службы в течение двух лет показала высокую степень точности и надежности применяемых алгоритмических и программных решений. Впервые за время работы 1ЕКБ отечественные результаты определения ПВЗ используются для вывода сводных глобальных и оперативных рядов.

Таким образом, практическое применение предлагаемых автором новых методических, алгоритмических и программных решений позволяет получать данные о параметрах вращения Земли и координатах станций, по точности не уступающие результатам мировых обрабатывающих центров.

1. Altamimi, Z., Sillard, P., Bouher, C. 1.RF2000: A new release of the International Terrestrial Reference Frame for Earth Applications, JSR.

2. Boehm, J., Shuh, H., Tesmer, V., Scmitz-Huebsch, H. Determination of Tropospcheric Parameters by VLBI as Contribution to Climatolo-gial Studies. Vermessung & Geoinformation, VGI, 1/2003, 21-28.

3. Балакришнан, А. В. Теория фильтрации Калмана. M., "Мир", 1988.

4. Браммер, К., Зиффлинг, Г. Фильтр Калмана-Бьюси. М., Наука, 1982.

5. Воинов, А. В. Специализированные программы обмена данными по сети Internet в рамках службы ПВЗ ИПА РАН. Труды ИПА РАН, вып. 1, 1997, 145-154.

6. Campbell, J. The European Geodetic VLBI Project — An Overview. In: Tomasi, P., Mantovani, F., Pérez-Torres, M.(eds.) Proc. 14th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, Castel San Pietro Terme, 8-9 Sep 2000.

7. Campbell, J., Nothnagel, A. European VLBI for crustal dynamics. J. of Geodynamics, 2000, 30, 321-326.

8. Ray, J. R., Corey, В. E. Current precision of VLBI Multy Band Delay Observables. In: Proceedings of the AGU Chapman Conference on Geodetic VLBI: Monitoring Global Change, NOAA Technical Report NOS 137, NGS 49, 123-134, Washington, D.C., 1991

9. Campbell, J. From Quasars to Benchmarks: VLBI Links Heaven and Earth. Packages. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, NASA/CP-2000-209893, Koetzting, Germany, 2000, 310-314.

10. Васильев, М. В., Красинский, Г. А. Универсальная система программирования для эфемеридной астрономии. Труды ИПА РАН, вып. 1 "Астрометрия и геодинамика", 1997, 228-248.

11. Губанов В. С., Финкельштейн А. М., Фридман П. А. Введение в радиоастрометрию. "Наука", 1983.

12. Губанов, В. С. Обобщенный метод наименьших квадратов. Теория и применение в астрометрии. СПб, Наука, 1997.

13. Губанов, В. С., Суркис, И. Ф. Программный пакет QUASAR. Редукция данных наблюдений. Сообщения ИПА РАН, СПб, 2002.

14. Губанов В. С., Козлова И. А., Суркис И. Ф. Программный пакет QUASAR. Методы анализа данных. Сообщения ИПА РАН, СПб, 2002.

15. Fong Chao, B. Predictability of the Earth Polar Motion. Bull. Geod., 1985, 59, No 1, 81-93.

16. Haas, R., Nothnagel, A. A two-step approach to analyse European geodesic Very Long ase Interferometry (VLBI) data. Proceedings of 13th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrome-try, Viechtach, 1999, p. 108-114.

17. Herring, Т., Davis, J. L., Shapiro, I. I. Geodesy by Radioastronomy: The Application of Kalman Filter Analysis of Very Long Baseline Interferometry Data. Journal of Geophysical Rrsearch. Vol. 95, N0.B8, pp.12, 561-12, 581, Aug. 10, 1990.

18. Haas, R., Nothnagel, A., Schuh, H., Titov, O. Explanatory Supplement to the Section "Antenna Deformation" of IERS Conventions (1996).

19. IERS Annual Report 2001, ed. by W. R. Dick, B. Richer, 37.

20. IERS Annual Report 2002. (Ed. Wolfgang R. Dick and Bernd Richter). International Earth Rotation and Reference Systems Service, Central Bureau. Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts fur Kartographie und Geodäsie, 2003, 132, ISBN 3-89888-875-4.

21. Klioner, S. A. General relativistic model of VLBI observations. In: Proceedings of the AGU Chapman Conference on Geodetic VLBI: Monitoring Global Change, NOAA Technical Report NOS 137, NGS 49, 188-202, Washington, D.C., 1991

22. Kosek, W. Short Periodic Autoregressive Prediction of the Earth Rotation Parameters. Artificial Satellites, Planetary Geodesy No 17, 1992, 27, No 2, 9-17.

23. Kosek, W. The Autocovariance Prediction of the Earth Rotation Parameters. In: H.Montag, C.Reigber (eds.), Proc. 7th Int. Symp. "Geodesy and Physics of the Earth", Potsdam, Oct 5-10 1992, Springer-Verlag, 1993, 443-446.

24. Kosek, W., McCarthy, D. D., Luzum, B. Possible Improvement of Polar Motion Prediction Using Autocovariance Prediction Procedures. In: Proc. Journées 1995 "Systèmes de Référence Spatio-Temporels", Warsaw, Poland, 1995, 113-116.

25. Krasinsky, G. A., Vasyliev, M. ERA: Knowledge base for ephemeris and dynamical astronomy. Proc. IAU Coll. 165, Poznan, Poland, Kluwer Acad. Publ., 1996.

26. Красинский, Г. A. Влияние океанических приливов на всемирное время по РСДБ наблюдениям за 1984-1998 гг. В кн.: Труды ИПА РАН вып. 4, СПб, 1999, 12-21.

27. Kudryashova, M., Vityazev, V. Analysis Center ot Saint-Petersburg University. In: IVS 2002 Annual Report, 2003, 221-224.

28. Ma, C., Feissel, M. (eds.) Definition and Fealization of the International Celesial Reference System by VLBI Astrometry of Extragalactic Objects. IERS Technical Note 23, Observatoire de Paris, Paris, 1997.

29. Малкин, 3. М. Служба ПВЗ ИПА РАН. В кн.: Конференция "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики", Тезисы докладов, СПб., 1996, 114-115.

30. Malkin, Z.M., Voinov, A.V. The First Results of Processing EUREF observations using non-fiducial strategy. Труды ИПА РАН, 2001, вып. 6, 255-270.

31. Malkin, Z.M., Voinov, A.V. Preliminary Results of Processing EUREF Network Observations Using a Non-Fiducial Strategy. Phys. Chem. Earth (A), 2001, 26, No 6-8, 579-583.

32. Malkin, Z., Skurikhina, E. On Prediction of EOP. Communicaions of IAA, 1996, N 93, 12 c.

33. Малкин, 3. M., Скурихина, E. А. О прогнозировании параметров вращения Земли. В кн.: Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики, Труды конф., СПб., 1996, 336-343.

34. Малкин, 3. М., Петров, Л. Ю., Финкельштейн, А. М., Воинов, А. В, Скурихина, Е. А. Служба ПВЗ ИПА РАН. Труды ИПА РАН, 1997, вып. 1, 101-112.

35. Malkin, Z., Skurikhina, Е., Sokolskaya, М., Krasinsky, G., Gubanov, V., Surkis, I., Kozlova, I., Rusinov, Yu. IAA VLBI Analysis Center Report for 2000. In: 2000 IVS Annual Report, 2001, 232-235.

36. Малкин, 3. M., Панафидина, H. А., Скурихина, E. А. Сравнение длин баз, полученных из GPS и VLBI наблюдений на европейской сети станций. В кн.: Всероссийская астрономическая конференция,

37. C.-Петербург, 2001, Тезисы докладов, 119.

38. Malkin, Z., Skurikhina, Е., Krasinsky, G., Gubanov, V., Surkis, I., Stotskii, A. IAA VLBI Analysis Center Report for 1998-1999. In: IVS 1999 Annual Report, 1999, 209-212.

39. Malkin, Z., Voinov, A., Skurikhina, E. Software for Geodynamical Researches Used in the LSGER IAA. ASP Conf. Ser., v. 216, Astronomical Data Analysis Software and Systems IX, eds. N. Manset, C. Veillet,

40. D. Crabtree, 2000, 632-635.

41. Малкин, 3. M., Скурихина, E. А., Сокольская, M. Ю. Сравнение рядов ПВЗ, полученных по программам NEOS-A и CORE-A с разными пакетами. В кн.: Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века, СПб.: ИПА РАН, 2000, 104-105.

42. Malkin, Z., Panaßdina, N., Skurilchina, E. Length Variations of European Baselines Derived from VLBI and GPS Observations Proceedings of the 15th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, 2001, Barselona, Spain, 124-130.

43. Malkin, Z., Skurikhina, E., Sokolskaya, M., Krasinsky, G., Vasi-lyev, M., Gubanov, V., Surkis, I., Kozlova, I., Rusinov, Yu. IAA VLBI Analysis Center Report 2001. In: IVS 2001 Annual Report, 2002, 220223.

44. Malkin, Z., Panaßdina, N., Skurikhina, E. Variations of European Baseline Lengths Derived from VLBI and GPS Data. In: 2002 IVS General VLBI Meeting Proceedings, 2002, Tsukuba, Japan, 309.

45. Malkin, Z., Skurikhina, E., Krasinsky, G., Gubanov, V., Kozlova, I., Rusinov Yu. IAA VLBI Analysis Center Report 2002. In: IVS 2002 Annual Report, 2003, 265-268.

46. McCarthy, D. D. Predicting Earth Orientation. In: Babcock, A. K., Wilkins, G. A. (eds.), The Earth's Rotation and Reference Frames for Geodesy and Geodynamics, 1988, 275-280.

47. McCarthy, D. D., Luzum, B. J. Prediction of Earth Orientation. Bull. Geod., 1991, 65, 18-21.

48. McCarthy, D. D. (ed.) IERS TECHNICAL NOTE 21, 1996, Obs. de Paris.

49. McCarthy, D. D., Petit, G.(eds.) IERS TECHNICAL NOTE 32, IERS Conventions (2003).

50. Мориц, Г., Мюллер, А. Вращение Земли: теория и наблюдения. Киев, Наукова думка, 1992.

51. Panaßdina, N., Malkin, Z. On Computation of An Homogeneous EUREF Coordinate Time Series. "Vistas for Geodesy in the New Millennium", IAG 2001 Scientific Assembly, Budapest, Hungary, 2001.

52. Nothnagel, A., Steinforth, С. Anaisis Coordinator Report. In: 2000 IVS Annual Report, NASA/TP-2001-209979, 2001, 55-64.

53. Панафидина, H. А., Малкин, 3. M. Вычисление однородного ряда координат европейских GPS-станций из переработки недельных решений EPN. Труды ИПА РАН, вып. 9, 2003.

54. Петров, JI. Ю. Вторичная обработка геодезических РСДБ наблю-дений.Н. Модель редукции. Сообщение ИПА РАН N 75, ИПА, СПб, 1995.

55. Петров, Л.Ю. Комплекс программ вторичной обработки РСДБ наблюдений ВОРИН. Труды ИПА РАН, вып. 1, 1997, 133-144.

56. Petrov, S., Brzezinski, A., Gubanov, V. On Application of the Kalman Filter and the Least Squares Collocation in Earth Rotation Investigations. In: Proc. Journées 1995 "Systèmes de Référence SpatioTemporels", Warsaw, Poland, 1995, 121-124.

57. Petrov, S., Brzezinski, A., Gubanov, V. A Stochastic Model for Polar Motion with Application to Smoothing, Prediction, and Combining. Artificial Satellites, Planetary Geodesy No 26, 1996, 31, No 1, 51-70.

58. Рыхлова, Л.В., Курбасова, Г.С., Тайдакова, Т.А. Прогнозирование параметров вращения Земли. Астрон. Журн., 1990, 67, If 1, 151159.

59. Скурихина, Е. А. Оперативное определение ПВЗ по данным РСДБ наблюдений. Сборник тезисов "Радиоастрономия в космосе", Пу-щино, 1998, 35-36.

60. Skurikhina, Е. Determination of ЕОР from VLBI in IAA. ASP Conf. Ser., v. 208, Polar Motion: Historical and Scientific Problems, Proc. IAU Coll. 178, Cagliari, Italy, 1999, 261-265.

61. Скурихина, E. А. Определение ПВЗ из РСДБ наблюдений для службы ПВЗ ИПА РАН. Труды ИПА РАН, 1999, вып. 4, 5-11.

62. Skurikhina, Е. ЕОР and station positions determined with OCCAM Package. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, Koetzting, Germany, 2000, 350-354.

63. Скурихина, E. А. Определение ПВЗ и координат станций из РСДБ наблюдений. В кн.: Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века, СПб.: ИПА РАН, 2000, 112-113.

64. Скурихина, Е. А. Температурные деформации РСДБ антенн. В кн.: Всероссийская астрономическая конференция, С.-Петербург, 2001, Тезисы докладов, 162.

65. Skurikhina, E. On Computation of Antenna Thermal Deformation in VLBI Data Processing, Proceedings of the 15th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, 2001, Barselona, Spain, 116-121.

66. Skurikhina, E., Long time WTD series for some stations. In: IVS 2004 General Meeting Abstracts, 2004, 54.

67. Skurikhina, E. Influence of Antenna Thermal Deformations on Estimation of Seasonal Variations in Baseline Length, Packages. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, NASA/CP-2000-209893, Koetzt-ing, Germany, 2000, 310-314.

68. Sokolskaya, M., Skurikhina, E. EOP determination with OCCAM and ERA Packages. In: IVS 2000 General Meeting Proceedings, NASA/CP-2000-209893, Koetzting, Germany, 2000, 309-313.

69. Сокольская, M. Ю., Скурихина, E. А Сравнение рядов ПВЗ, полученных по РСДБ наблюдениям. Труды ИПА РАН, 2000, вып. 5, 45-57.

70. Титов, О. А., Скурихина, Е. А. Оперативное определение ПВЗ по данным РСДБ наблюдений. В кн.: Проблемы современной радиоастрономии. XXVII радиоастрономической конференции, т. 2. СПб., 1997, 266-267.

71. Sovers, О. J. Observation Model and Parameter Partíais for the JPL VLBI Parameter Estimation Software "Modest" 1991, 991, JPL, 51-52.

72. Sovers, O. J., Fanselow, J. L., Jacobs, C. S. Astrometry and geodesy with radio interferometry: experiments, models, results. Rewiews of Modern Physics, Vol.70, No.4, October 1998. The American Physical Society.

73. Суркис, И. Ф. Структура файлов "MARK-3 DBH" и системы их декодировки. Сообщения ИПА РАН N 104, 1997.

74. Титов, О. А. Применение метода среднеквадратической коллока-ции для обработки РСДБ наблюдений. Кандидатская диссертация, СПб, ИПА РАН, 1996, 50-61.

75. Titov, О., Zarraoa, N OCCAM 3.4 User's Guide. Communications of the IAA N 69, 1997.

76. Titov, O., Tesmer, V., Boem, Y. OCCAM 5.1 User's Guide. AGU, 2002.

77. Haas, R., Gueguen, E., Scherneck, H.-G., Nothnagel, A., Campbell, J. Crustal motion results derived from observations in the European geodetic VLBI network. Earth Planets Space, 2000, 52, 759-764.

78. Titov, O. Tectonic Motion of European VLBI Sites. In: W. Schlueter, H. Hase (eds.) Proc. 13th Working Meeting on European VLBI for Geodesy and Astrometry, Viechtach/Wettzell, 1999, 186-191.

79. Titov, O., Yakovleva, H. Seasonal variations in radial components of VLBI stations, Astronomical and Astrophisical Transactions, 2000, Vol.18, 591-603

80. Panafidina, N. IAA combined EUREF weekly coordinate time series. Proceedings of the Symposium of the IAG subcommission for Europe, June 5-8, 2002, Ponta Delgada, Azores, Portugal.

81. Панафидина, H. А., Малкин, 3. M. О вычислении однородного ряда координат европейской GSP-сети. В кн.: Всероссийская астрономическая конференция, С.-Петербург, 6-12 августа 2001, Тезисы докладов, 139.

82. Сидоренков, H. С. Физика нестабильностей вращения Земли. ФИЗ-МАТЛИТ, 2002.

83. Ulrich, Т. J., Smylie, D. Е., Jensen, О. G., Clarke, G. К. С. Predictive Filtering and Smoothing of Short Records by Using Maximum Entropy. J. of Geophys. Res., 1973, 78, No 23, 4959-4964.

84. Чолий, В.Я. Сравнение и объединение различных рядов определений параметров вращения Земли. Дисс. . канд. физ.-мат. наук, Киев, 1991.

85. Zhu, Sheng-Yuan Prediction of Polar Motion. Bull. Geod., 1982, 56, 258-273.

86. Zhu, S.Y., Mueller, I.I. Effects of adopting new precession, nutation and equinox corrections on terrestrial reference frames, Bull. Geod. 54, 29, 1983.