Výroční zpráva VÚGTK za rok 1997

V roce 1997 pokračovaly práce řešitelského týmu (24) na řešení vědeckého projektu "Časové změny geodetických bodových polí", tým zabezpečoval speciální práce v geodetických základech ČR a na Geodetické observatoři Pecný (GOPE) probíhala stálá vědecká pozorování. GOPE dovršila 40. rok své činnosti expe- rimentálního zařízení pro výzkum v oborech kosmické geodezie, geodetické gravimetrie a astronomie. Základní program observatoře v roce 1997 zůstal ve srovnání s předcházejícím rokem nezměněn. Těžiště práce spočívalo v účasti v me- zinárodních službách a v práci mezinárodních analytických center.

1.Stálá pozorování GPS na permanentní stanici Mezinárodní služby IGS pro geodynamiku

Jediným závažnějším problémem v činnosti stanice byla porucha GPS přijímače Trimble 4000SSI, k níž došlo 10. června 1997 při běžné manipulaci - kontrole stavu záložních baterií. Došlo k zablokování observace i všech ovládacích funkcí přijímače. Oprava byla provedena firmou Geoinvest. Do přijímače byla zapsána novější verze firmwaru, neboť se ukázalo, že závada je způsobena narušením tohoto vnitřního programu. Po dobu opravy byl ve dnech 11. až 19. června 1997 na GOPE provozován jako dočasná náhrada přijímač Geotracer 100, který ovšem nesplňuje přísné nároky geodynamické služby.

V reGIStraci meteorologických dat převodníkem Humistar HW 6 CP došlo během roku čtyřikrát k poruše čidla teploty (7. ledna, 3. května, 23. září a 14. října 1997).

Pokud jde o předávání dat a spojení sítí Internet, došlo v lednu 1997 ke změně čísel (jmen) počítačů v doméně Astronomického ústavu AV ČR (AsÚ). Od 2. července 1997 je Pecný připojen k počítačové síti AsÚ optickým kabelem, což znamenalo podstatné zrychlení přenosu dat. V listopadu 1997 došlo k výměně serveru SUN v kosmické laboratoři AsÚ. Nový server je výkonnější a má novější operační systém. Všechny tyto změny znamenaly jen krátkodobé (do 3 dnů) potíže s předáváním dat měření, která však přesto byla všechna odeslána do sítě IGS.

2.Práce lokálního analytického centra EUREF na GOPE

Zpracovávaná data jsou získávána prostřednictvím sítě Internet z regionálního datového centra IfAG (BKG) Frankfurt am Main, respektive z CDDIS (Greenbelt, Maryland). Centrum zahájilo zpracování z 11 permanentních evropských stanic, jejichž počet byl později rozšířen na 13. Ve druhém pololetí roku 1997 byla pro EUREF - LAC - GOP vytvořena domovská schránka na Internetu, jejíž adresa je http://gama.fsv.cvut.cz/-euref/gopmain.html.

3.Kontinuální měření gravimetry na stanici GOPE v r. 1997

Zejména bylo dokončeno, vyzkoušeno a uvedeno do běžného provozu zařízení pro zpětnou vazbu u gravimetru Gs15 No.228. Připojením zpětné vazby byly odstraněny některé nevhodné vlastnosti původní reGIStrace, kdy byla snímána výchylka vahadla gravimetru (vliv nelinearity kapacitního snímače a změny jeho citlivosti s časem), ale nebylo již možné zjišťovat měřítko záznamu pomocí elektromagnetického cejchovacího zařízení. To je zpětnou vazbou využíváno ke stálé kompenzaci výchylky vahadla gravimetru a předmětem reGIStrace je příslušný kompenzační proud. Zpětnovazební zařízení bylo v první třetině roku 1997 výrobcem (firma PaPouch - elektronika) instalováno, vyzkoušeno a ještě opatřeno pomocným zařízením "parallel adder" pro určení dynamických vlastností slapové aparatury.

ReGIStrace signálu gravimetru LCR 137G sice probíhalo dále téměř po celý rok 1997, ale sloužilo především k rozlišení poruch, zda je jejich původ ve slapové aparatuře gravimetru Gs15 No.228 nebo mimo ni. Vzhledem k tomu, že gravimetr nemá zpětnou vazbu, není pro slapová pozorování vhodný. Analýzou dat naměřených v letech 1996-97 nebylo možné určit parametry slapových vln s dostatečnou přesností, i když data byla opravena o nelinearitu citlivého systému. Vybavení slapové stanice bylo doplněno o nové přístroje a SW.

Na absolutním bodě GOPE bylo provedeno již deváté absolutní tíhové měření, tentokrát v pořadí třetí měření absolutním gravimetrem ZZG (prof. Ząbek, Ústav geodezie a geodetické astronomie Varšavské polytechniky).

4.Astronomická pozorování

GOPE je definiční stanicí dvou mezinárodních astrometrických center - Gosstandardu Ruské federace a Šanghajské observatoře Čínské akademie věd. Do těchto center jsou zasílány výsledky, které jsou zpracovány a následně publikovány v "Report on Optical Astronomic observations" a "Vsemirnoje vremja a koordinaty poljusa". Jednou ročně tato centra hodnotí kvalitu jednotlivých observatoří, resp. přístrojů. Zásluhou originálního principu cirkumzenitálu a použité metody stejných výšek jsou jeho výsledky srovnatelné a v mnoha případech lepší výsledků ostatních přístrojů zapojených do služby optické astrometrie. O jeho kvalitě svědčí i to, že výsledky speciálně konstruovaných přístrojů (určují buď korekci času nebo pohyb pólu) jsou stejné nebo horší (zejména korekce času) než výsledky našeho přístroje. Cirkumzenitál určí z jednoho pozorování oba tyto parametry.

V prvé polovině roku byl dokončen převod grafického záznamu měřených dat získaných cirkumzenitálem VÚGTK 100/1000 v letech 1970 - 1997 na číselný. Data jsou archivována na magnetooptickém médiu.

5.Vědecký projekt: Časové změny geodetických bodových polí

• V podprojektu Studium recentních pohybů zemského povrchu v regionu střední Evropy a vybraných oblastech České republikybyla provedena analýza GPS pozorování souboru evropských permanentních stanic a příprava k navázání výsledků předcházejících rozborů (1996) a výsledků získaných v lokálním analytickém centru EUREF - GOP v roce 1997. Cílem bylo provedení souborné spektrální analýzy časové řady pozorování 1993 - 1997. Účast na mezinárodním geodynamickém projektu CERGOP pokračovala zpracováním výsledků kam- paně CEGRN-96 v analytickém centru na GOPE (Mervart, 1997a), účastí v me- zinárodní geodynamické kampani CEGRN-97 a zpracováním výsledků této kampaně (Mervart, 1997c). Příspěvkem ke zdokonalování metodiky zpracování GPS pozorování pro geodynamické účely bylo studium vlivu troposférické refrakce (Landsperský a Mervart, 1997), vlivu lokálního počasí (Karský, 1997) a analýza strategie zpracování (Mervart, 1997). Byla předložena závěrečná zpráva grantového projektu "Geodetický výzkum recentních pohybů zemského povrchu v seismoaktivní oblasti Západní Čechy-Vogtland", včetně zpracování třetí opakované GPS kampaně. Oponentura projektu proběhla úspěšně. Bylo provedeno společné zpracování opakovaných GPS měření prováděných v této oblasti VÚGTK a GFÚ (Lukeš, 1997). Byl proveden a vyhodnocen řízený experiment detekce malých pohybů metodou GPS v rámci sítě regionálního a místního rozsahu (VÚGTK, VUT Brno). Výzkum problematiky budování inte- grovaných geodetických sítí pokračoval ve spolupráci s VUT Brno realizací plánu kombinovaných GPS a přesných pozemních délkových měření. Astronomickým pozorováním na 3 bodech lokální geodynamické sítě Sněžník (včetně navazovacích měření na GOPE) byly určeny astronomické souřadnice za účelem vytvoření modelu místní hladinové plochy.

• V podprojektu Zpřesňování parametrů charakterizujících detailní strukturu gravitačního pole bylo ve spolupráci VÚGTK, Astronomického ústavu AV ČR a NASA GSFC provedeno testování modelu geopotenciálu EGM96 (Klokočník et al., 1997). Pro symposium v Austrálii byl zpracován referát s tématem obecného využití altimetrických dat ke studiu různých geodynamických a oceánografických faktorů. Ve spolupráci výše uvedených institucí s DGFI München pokračovalo řešení úlohy využití "dual satellite crossovers" ke zpřesňování parametrů geopotenciálu. Ve spolupráci Astronomického ústavu AV ČR, VÚGTK a NOAA Silver Spring, Md. USA byla využita dvojitě diferencovaná altimetrická měření družic ERS-1, Geosat a TOPEX/Poseidon k řešení některých úloh družicové dynamiky. Konkrétně byla pomocí těchto dat testována přesnost modelu geopotenciálu JGM 3 a jeho možné využití při výpočtu polohy dráhy geodetických a oceánografických družic. Dále byla testována geocentricita souřadnicového rámce, používaného pro výpočet poloh družic s centimetrovou přesností.

• V rámci podprojektu Výzkum lokálních dlouhodobých variací tíhového zrychlení byly určovány konstanty aparatury se zpětnou vazbou (útlum a ne- linearita aparatury, měřítko záznamu), vypracována metodika kalibrace záznamu a zkoumán vliv teploty vznikajíci v Helmholtzových cívkách na ordináty a mě- řítko záznamu. Dále bylo pětkrát zkušebně reGIStrováno při různě velkém kom- penzačním proudu a měření analyzováno. Výsledné parametry slapových vln z reGIStrace, kdy kompenzační proud osciloval kolem nuly, jsou v dobré shodě s výsledky dřívějších dlouhodobých pozorování a jejich střední chyby svědčí o vysoké vnitřní přesnosti měření (viz tab.1, sloupec 3). Střední chyba jedné ordináty vyšla 0.84 nm.s^-2 (střední chyba jedné ordináty supravodivého gra- vimetru TT70 No.018 na stanici v Postupimi je 0.94 nm.s^-2). V první polovině roku bylo analyzováno měření gravimetru Gs15 No.228 z roku 1996 s digitální reGIStrací. Střední chyba jedné měřené ordináty při digitální reGIStraci byla 1.5 nm.s^-2(u analogové reGIStrace vycházela dříve 5 nm.s^-2). Z porovnání výsledků jednotlivých reGIStrací (analogové, digitální a se zpětnou vazbou) gravimetru Gs15 No.228 s výsledky supravodivého gravimetru TT70 No.018 na stanici v Postupimi, je zřejmé, jak se digitalizací záznamu a instalací zpětné vazby zvýšila vnitřní přesnost výsledků gravimetru Gs15 No.228. V me- zinárodním periodiku bylo uveřejněno pojednání "High Accurate Tidal Data from Gs 15 Gravimeter" (Brož et al., 1997). Bulletin des Marrées Terrestres.

• Podprojekt Řešení teoretických problémů detailního popisu tíhového pole pokračoval odvozením zpřesněného apriorního odhadu přesnosti slabého řešení geodetické okrajové úlohy. Odhad byl získán v rámci výzkumu aplikace variačních metod pro řešení geodetické okrajové úlohy. Dosažený výsledek využívá vlastností harmonických funkcí a poskytuje v obecném a pro reálnou situaci důležitém případě apriorní odhad řešení stejně efektivně jako pro jednoduchou sférickou variantu úlohy. Materiál je připraven k publikaci. Dále byl vypracován rukopis týkající se využití elementárních potenciálů (potenciálů bodových koncentrací hmot) jako alternativní funkcionální báze pro vyjádření řešení geodetické okrajové úlohy. Práce zahrnuje i odvození rovnic pro přechod mezi různými funkcionálními bázemi se specifikací na vztah ke struktuře harmonických koeficientů geopotenciálu. Tento vztah je současně využit pro formulaci dodatečných podmínek plynoucích z globálních geopotenciálních modelů. Do řešení je zahrnut pomocí klasické metody Lagrageových multiplikátorů.

• Řešení podprojektu Referenční model kvazigeoidu pokračovalo zpracováním SW zabezpečení numerického řešení Stokesova vzorce metodou diskrétní Fourierovy transformace a bylo provedeno jeho testování na tíhových datech z území ČR, která jsou momentálně k dispozici (Pešek, 1997). Dále bylo prove- deno testování současného modelu kvazigeoidu pro ČR pomocí nového geopo- tenciálního modelu EGM96, pomocí GPS a nivelačních měření v Základní geodynamické síti a lokální testování pomocí GPS a nivelace. Výsledky byly shrnuty v referátu předneseném na 4. Mezinárodním semináři GPS in Central Europe, Budapest/Penc, květen 1997 (Šimek, 1997). Tíhová data z mapování 1:25 000 se v roce 1997 pro řešení úkolu nepodařilo zajistit. Podle výsledků posledního jednání (25.11.1997) je reálné získat data do konce 1. čtvrtletí 1998. S využitím SW, vyvinutého v 1. pololetí 1997, a dat z mapování 1 : 200 000 byl proveden výpočet gravimetrického kvazigeoidu kombinovaným řešením z pozemních tíhových dat a modelu geopotenciálu EGM96 s rozlišitelností okolo 1 km. Dále byla testována přesnost souborů bodových a středních hodnot tíhových dat z území ČR, využitelných pro výpočty.

6. Speciální práce v geodetických základech

• V dílčím úkolu Účast na budování Základní geodynamické sítě ČR se z rozhodnutí koordinátora jarní kampaň GEODYN neuskutečnila. Namísto toho se ZÚ a VÚGTK aktivně zúčastnil mezinárodní GPS kampaně EUVN97 observacemi na vybraných nivelačních bodech (květen 1997). O přípravě kam-paně EUVN97 bylo referováno na mezinárodní pracovní poradě, konané v dub-nu 1997 ve Frankfurtu am Main (Beneš et al., 1997). Ve VÚGTK bylo zřízeno předzpracovatelské a analytické centrum mezinárodního projektu EUVN 97, které do 3.9. 1997 provedlo předzpracování bloků Dánska, ČR, SR, Maďarska a Slovinska podle technických specifikací stanovených mezinárodní koordinační skupinou projektu EUVN. Výsledky byly předloženy na pracovním jednání předzpracovatelských a analytických center EUVN, Leipzig, 17. - 18.9. 1997 (Karský a Šimek, 1997). Následovala příprava dat a zahájení zpracování subsítí EUVN Španělska a Portugalska s připojovacími body Francie a Itálie podle propozic mezinárodní koordinační skupiny. Časový skluz v dodání příslušných dat mezinárodnímu datovému centru, způsobený pořizovateli (Španělsko, Portugalsko, Francie), byl asi 2 měsíce. První verze výpočtu byla dokončena do 31.12.1997. V září 1997 byla ve spolupráci s ČVUT zorganizována meziresortní pracovní porada o rozvoji polohových a výškových základů ČR v návaznosti na mezinárodní spolupráci. Pracovníci VÚGTK se aktivně zúčastnili pracovní porady o budování geodynamické sítě ČR a souvisejících projektech (ZÚ, 30.10. 1997) a semináře o možnosti využití DGPS v resortu ČÚZK (ČVUT, 23.10. 1997). Podzimní kampaň GEODYN-96-2 byla zpra-cována a dokumentována výzkumnou zprávou č.977/1997 (Kostelecký et al., 1997).

• V rámci dílčího úkolu Připojení lokalit zhuštění polohového bodového pole na síť DOPNUL se řešitelé účastnili pracovní porady se zástupci KÚ k proble- matice zhušťování bodového pole metodou GPS (ZÚ, Praha, leden 1997). Poté bylo zajištěno technologické a SW vybavení pro zpracování pozorování aparaturami GPS Leica (ČÚZK a ČVUT), proveden průzkum u všech KÚ I o metodice připojování lokalit zhuštění na DOPNUL a o dosahované přesnosti. Ve spolupráci s KÚ v Liberci a KÚ v Českých Budějovicích bylo zahájeno přebírání výsledků lokalit. Byl proveden převod dat z binárního výstupního formátu programu SKI do formátu RINEX a editace souborů pro výpočet vědeckým SW Bernese a zahájeny výpočty.