تعیین یک شبه‌زمین‌وار دقیق با استفاده از یکتاسازی سطوح مبنای ارتفاعی با روش تکرار: بررسی موردی برای ایران

Abstract

سطح مرجع قائم، سطحی است که برای اندازه‌گیری ارتفاع نقاط روی سطح زمین به‌کار می‌رود.یک سطح مرجع قائم را می‌‌توان با محاسبۀ عدد ژئوپتانسیل نقطۀ مشاهده (ایستگاه کشندسنج) با استفاده از ارتفاع بیضوی آن و مقدار گرانی مطلق تعیین کرد.در ایران مبنای سنجش ارتفاع، سطح آب­های آزاد فاو در دهانۀ اروندرود تعیین شده است. در این پژوهش ابتدا با استفاده از تعیین ژئوپتانسیل متوسط سطح دریا، سه سطح مبنای ارتفاعی در سواحل جنوبی ایران (ایستگاه‌های کشندسنج بوشهر، هرمزگان و چابهار) تعریف شده است که می‌توان از آنها درحکم سطوح مبنای ارتفاعی محلی استفاده کرد. به‌‌طور معمول به علت ثابت نبودن سطح دریا، سطوح هم‌پتانسیل که سطوح مبنای محلی را تشکیل می‌دهند بر هم منطبق نیستند و به مقدار نامشخصی از هم انحراف دارند. این انحراف‌ها با کاربرد یک گیرنده سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) با دانستن ارتفاع بیضوی، ارتفاع نرمال اورتومتری و بی‌هنجاری ارتفاعی مبدأ سطح مبنا محاسبه می‌شود. بدین‌‌ترتیب سطوح مبنای ارتفاعی محلی به هم مرتبط می‌شوند. یکی از هدف‌های ژئودزی نوین، یکتاسازی جهانی سطوح مرجع ارتفاعی است تا داده‌های ارتفاعی به‌طور صحیحی یکتاسازی شود. بنابراین این سه سطح با استفاده از یک مدل شبه‌زمین‌وار گرانی منطقه‌ای و ارتفاع بیضوی نقاط، یکتاسازی شده‌اند. برای این کار از محاسبۀ شبه‌زمین‌وار به روش تکرار استفاده شده است. با استفاده از دوراُفت (Offset) سطح مبنای موردنظر از شبه‌زمین‌وار، بی‌هنجاری‌های گرانی هر سطح مبنا به مدل شبه‌زمین‌وار برگردان شده است. به این منظور از دو مدل ژئوپتانسیل جهانی EGM96و EGM2008و داده‌های گرانی شبکه BGI(ادارۀ گرانی‌سنجی جهانی) برای ایران که شامل 8582 ایستگاه اندازه‌گیری است و مدل ارتفاعی دیجیتال (DEM) با دقت سه ثانیۀ قوسی استفاده شده است. برگردان‌‌هایی نیز به کار رفته است تا مشاهدات گرانی به بی‌هنجاری هوای آزاد و بوگه کامل تبدیل شوند. در خیلی از کشورها به علت فقدان مشاهدات گرانی در سراسر طول خطوط ترازیابی، محاسبۀ ارتفاع نرمال یا اورتومتری به‌طور صریح امکان‌پذیر نیست. برای غلبه بر این محدودیت، سامانه ارتفاعی نرمال-­اورتومتری توسعه یافته است. در این تحقیق نیز به‌منظور برگردان‌های گرانی از سطح زمین به شبه‌زمین‌وار، از سامانه ازتفاعی نرمال-­اورتومتری استفاده شده است و بدین‌‌منظور ارتفاع نرمال-‌اورتومتری همه نقاط شبکۀ BGIکه مربوط به ایران است و همچنین ایستگاه‌های کشندسنج بوشهر، هرمزگان و چابهار با استفاده از برنامه‌ای در محیط نرم‌افزار مَت‌لَب محاسبه شد. پس از سه مرتبه تکرار، دوراُفت سطوح مبنا همگرا شد و. با ایجاد این سطوح مبنا و یکتاسازی آنها، ارتفاع نقاط در محدودة این سه سطح را می‌توان از این سطوح محاسبه کرد. رابطه­ای نیز برای تعیین وابستگی این انحراف‌ها به ارتفاع سطوح مبنا داده شده است. باید خاطر‌نشان کرد که میانگین دوراُفت‌ها و اطلاعات مربوط به هر سطح مبنا، جداگانه حساب شده است. مبنای این محاسبه تعیین بی‌هنجاری‌های برگردان شده برای همه نقاط سطح مبنا و محاسبه دوراُفت‌های اولیه هر سطح مبنا بوده است. درنهایت نتیجه‌گیری شد که مدل شبه‌زمین‌وار حاصل از تکرار، نقشی اساسی در یکتاسازی سطوح مبنای ارتفاعی دارد. با مقایسۀ شبه­زمین‌وار به‌دست آمده از روش تکرار در این پژوهش، با شبه­زمین‌وارهای به‌دست آمده در تحقیقات قبلی و انحراف معیار 6/0 متر روشن می‌شود که روش تکرار می­تواند روشی مناسب برای تعیین شبه­زمین‌وار در مناطق ساحلی باشد. علاوه بر این ترکیب شبه‌زمین‌وار به‌دست آمده با دوراُفت‌های حاصل می‌تواند سطح بیضوی مرجع را به هریک از سطوح ارتفاعی محلی تبدیل کند.