تعيين يك شبه‌زمين‌وار دقيق با استفاده از يكتاسازي سطوح مبناي ارتفاعي با روش تكرار: بررسي موردي براي ايران

Determination of a precise quasigeoid using the unification of the vertical datum and the iteration method: A case study for Iran

سطح مرجع قايم، سطحي است كه براي اندازه‌گيري ارتفاع نقاط روي سطح زمين به‌كار مي‌رود. يك سطح مرجع قايم را مي‌‌توان با محاسبه عدد ژيوپتانسيل نقطه مشاهده (ايستگاه كشندسنج) با استفاده از ارتفاع بيضوي آن و مقدار گراني مطلق تعيين كرد. در ايران مبناي سنجش ارتفاع، سطح آب هاي آزاد فاو در دهانه اروندرود تعيين شده است. در اين پژوهش ابتدا با استفاده از تعيين ژيوپتانسيل متوسط سطح دريا، سه سطح مبناي ارتفاعي در سواحل جنوبي ايران (ايستگاه‌هاي كشندسنج بوشهر، هرمزگان و چابهار) تعريف شده است كه مي‌توان از آنها درحكم سطوح مبناي ارتفاعي محلي استفاده كرد. به‌‌طور معمول به علت ثابت نبودن سطح دريا، سطوح هم‌پتانسيل كه سطوح مبناي محلي را تشكيل مي‌دهند بر هم منطبق نيستند و به مقدار نامشخصي از هم انحراف دارند. اين انحراف‌ها با كاربرد يك گيرنده سامانه ماهواره‌اي ناوبري جهاني (GNSS) با دانستن ارتفاع بيضوي، ارتفاع نرمال اورتومتري و بي‌هنجاري ارتفاعي مبدا سطح مبنا محاسبه مي‌شود. بدين‌‌ترتيب سطوح مبناي ارتفاعي محلي به هم مرتبط مي‌شوند. يكي از هدف‌هاي ژيودزي نوين، يكتاسازي جهاني سطوح مرجع ارتفاعي است تا داده‌هاي ارتفاعي به‌طور صحيحي يكتاسازي شود. بنابراين اين سه سطح با استفاده از يك مدل شبه‌زمين‌وار گراني منطقه‌اي و ارتفاع بيضوي نقاط، يكتاسازي شده‌اند. براي اين كار از محاسبه شبه‌زمين‌وار به روش تكرار استفاده شده است. با استفاده از دوراُفت (Offset) سطح مبناي موردنظر از شبه‌زمين‌وار، بي‌هنجاري‌هاي گراني هر سطح مبنا به مدل شبه‌زمين‌وار برگردان شده است. به اين منظور از دو مدل ژيوپتانسيل جهاني EGM96 و EGM2008 و داده‌هاي گراني شبكه BGI (اداره گراني‌سنجي جهاني) براي ايران كه شامل 8582 ايستگاه اندازه‌گيري است و مدل ارتفاعي ديجيتال (DEM) با دقت سه ثانيه قوسي استفاده شده است. برگردان‌‌هايي نيز به كار رفته است تا مشاهدات گراني به بي‌هنجاري هواي آزاد و بوگه كامل تبديل شوند. در خيلي از كشورها به علت فقدان مشاهدات گراني در سراسر طول خطوط ترازيابي، محاسبه ارتفاع نرمال يا اورتومتري به‌طور صريح امكان‌پذير نيست. براي غلبه بر اين محدوديت، سامانه ارتفاعي نرمال- اورتومتري توسعه يافته است. در اين تحقيق نيز به‌منظور برگردان‌هاي گراني از سطح زمين به شبه‌زمين‌وار، از سامانه ازتفاعي نرمال- اورتومتري استفاده شده است و بدين‌‌منظور ارتفاع نرمال-‌اورتومتري همه نقاط شبكه BGI كه مربوط به ايران است و همچنين ايستگاه‌هاي كشندسنج بوشهر، هرمزگان و چابهار با استفاده از برنامه‌اي در محيط نرم‌افزار مَت‌لَب محاسبه شد. پس از سه مرتبه تكرار، دوراُفت سطوح مبنا همگرا شد و. با ايجاد اين سطوح مبنا و يكتاسازي آنها، ارتفاع نقاط در محدوده اين سه سطح را مي‌توان از اين سطوح محاسبه كرد. رابطه اي نيز براي تعيين وابستگي اين انحراف‌ها به ارتفاع سطوح مبنا داده شده است. بايد خاطر‌نشان كرد كه ميانگين دوراُفت‌ها و اطلاعات مربوط به هر سطح مبنا، جداگانه حساب شده است. مبناي اين محاسبه تعيين بي‌هنجاري‌هاي برگردان شده براي همه نقاط سطح مبنا و محاسبه دوراُفت‌هاي اوليه هر سطح مبنا بوده است. درنهايت نتيجه‌گيري شد كه مدل شبه‌زمين‌وار حاصل از تكرار، نقشي اساسي در يكتاسازي سطوح مبناي ارتفاعي دارد. با مقايسه شبه زمين‌وار به‌دست آمده از روش تكرار در اين پژوهش، با شبه زمين‌وارهاي به‌دست آمده در تحقيقات قبلي و انحراف معيار 6/0 متر روشن مي‌شود كه روش تكرار مي تواند روشي مناسب براي تعيين شبه زمين‌وار در مناطق ساحلي باشد. علاوه بر اين تركيب شبه‌زمين‌وار به‌دست آمده با دوراُفت‌هاي حاصل مي‌تواند سطح بيضوي مرجع را به هريك از سطوح ارتفاعي محلي تبديل كند.