TropoGNSS

TropoGNSS - программный продукт для мониторинга параметров атмосферы и движений земной коры, рассчитываемых по измерениям сигналов Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС). Данное приложение разработано в Казанском федеральном университете и является одним из немногих примеров российских научных программных продуктов в этой сфере. В TropoGNSS реализован абсолютный метод обработки данных ГНСС, называемый технологией PPP (Precise Point Positioning). Эта технология предполагает получение высокоточных результатов по данным одиночной станции. Применяемый в программе алгоритм основан на сравнении длин геометрического и фазового пути радиоволн от спутников ГНСС до наземного приемника. Уравнивание измерений производится с помощью фильтра Калмана. В настоящее время приложение поддерживает обработку данных американской системы GPS, российской системы ГЛОНАСС и европейской системы Galileo.

Выходными параметрами приложения являются высокоточные координаты станции ГНСС, ошибки часов приемника радиосигналов ГНСС, временные ряды зенитной тропосферной задержки и градиентных тропосферных параметров. Точность оценки всех выходных параметров зависит от продолжительности измерений, а также от числа использованных в обработке навигационных систем. При обработке измерений суточной продолжительности точность определения координат составляет 1-3 мм. Дискретность выходных рядов зенитной тропосферной задержки и градиентных тропосферных параметров может достигать 30 с.

С помощью параметров, оцениваемых TropoGNSS, ведутся исследования в области геодинамики, климатологии и физики атмосферы. Например, оценки зенитной тропосферной задержки могут быть далее конвертированы в интегральное содержание водяного пара в атмосфере (IWV). На рисунке 1 показан пример сравнения IWV из данных реанализов NCEP/NCAR и ERA-Interim с IWV, полученным по результатам обработки измерений радиосигналов с ГНСС станции в г.Байконур.

Рис. 1. Ход IWV в г. Байконур по данным ГНСС, NCEP/NCAR и ERA-Interim

Высокодискретные ряды IWV по данным ГНСС позволяют изучать суточный ход содержания водяного пара в атмосфере (рисунке 2).

Рис.2. Амплитуды суточного хода IWV по каждому сезону согласно данным ГНСС станций в Волго-Уральском регионе

При дополнительных измерениях приземной влажности ГНСС позволяет изучать суточный ход масштаба высоты водяного пара, характеризующего его вертикальное распределение (рисунок 3).

Рис. 3. Сравнение летнего суточного хода масштаба высоты для Казани, Самары и Оренбурга

Изменения высокоточных координат, получаемых с помощью технологии PPP реализованной в TropoGNSS, могут быть использованы для изучения состояния зданий и сооружений. На рисунке 4 показан пример изменений положения ГНСС станции на гребне плотины Саяно-Шушенской ГЭС под воздействием изменений уровня воды в верхнем бьефе.

Рис. 4. Изменение восточной и северной координаты ГНСС станции мониторинга на гребне плотины Саяно-Шушенской ГЭС под действием изменения уровня воды в водохранилище