Regional quasigeoid solutions for the Ukraine area

Abstract

The UQG2012 regional quasigeoid solution of an accuracy better than 4 cm with respect to the GPS-levelling data of the 1st and 2nd order was constructed by means of the least squares collocation method. In the first iteration the gravimetry-only quasigeoid UQG2011 was developed from the gravity anomalies for the subsequent detection of gross errors in GPS-leveling data. All terrain reductions were based on the 3x3 digital terrain model SRTM3. Scientific significance. Thus, the final UQG2012 solution consists of gravity anomalies and quasigeoid heights at the points of a 23 grid evaluated by means of the collocation method applied to the set of 4070 GPS-leveling quasigeoid heights plus the above mentioned gravimetry data. After first iteration, the comparison of the UQG2012 solution with all іdependent GPS-leveling data (1st – 4th order networks given in the Baltic height system) shows a good agreement with rms < 4 cm. This noise level corresponds to an estimated accuracy of the quasigeoid UQG2012 for the Ukraine and Moldova area higher than 4–5 cm with respect to GPS-leveling points of different orders. The evaluation of the UQG2012 solution with independent GPS-leveling data of the 1st and 2nd orders gives a significantly better agreement with rms of about 1.5 cm. Finally, the comparison with the European quasigeoid EGG08 leads to differences of about 20-50 cm (with rms level about 10 cm) in certain areas and to the total mean shift of 25 cm caused by the different height systems used. Розв’язок UQG2012 регіонального квазігеоїда з точністю більше ніж 2 см щодо даних GPS-нівелювання 1-го і 2-го порядку побудовано за допомогою методу середньої квадратичної колокації. У першій ітерації гравіметричний квазігеоїд UQG2011 обчислено за даними аномалій Фая для подальшого виявлення грубих помилок у даних GPS-нівелювання. Редукція за рельєф обчислена на основі 33 цифрової моделі місцевості SRTM3. Наукова новизна та практична цінність. Так, остаточне рішення складається з UQG2012 аномалій сили тяжіння і квазігеоїда висот у вузлах 23 рівномірної сітки, оцінених за допомогою методу колокації, застосованого до набору 4070 GPS-визначених висот квазігеоїда, плюс зазначених вище гравіметричних даних. Порівняння квазігеоїда UQG2012 з усіма незалежними даними GPS-нівелювання (заданих у системі Балтійської 1977 висот) показує відповідність RMS < 4 см. Цей рівень шуму відповідає розрахунковій точності квазігеоїда UQG2012 для України та Молдови, ніж 4–5 см щодо GPS-нівелювання точок різних класів. Оцінка рішення UQG2012 з незалежними даними GPS-нівелювання 1 і 2 класів дає значно кращу згоду з середньоквадратичним відхиленням близько 1,5 см. Нарешті, порівняння з Європейським вазігеоїдом EGG08 призводить до відмінностей близько 20–50 см у деяких районах і загалом до середнього зсуву 25 см, викликаних різними системами висот, що використовуються. Решение UQG2012 регионального квазигеоида c точностью лучше, чем 2 см по отношению к данным GPS-нивелирования 1-го и 2-го порядка было построено с помощью метода средней квадратичной коллокации. В первой итерации гравиметрический квазигеоид UQG2011 был вычислен по данным аномалий Фая для дальнейшего выявления грубых ошибок в данных GPS-нивелирования. Редукция за рельеф основана на 33цифровой модели местности SRTM3. Научная новизна и практическая ценность. Таким образом, окончательное решение состоит из UQG2012 аномалий силы тяжести и квазигеоида высот в узлах 23 равномерной сетки, оцененных с помощью метода коллокации, примененного к набору 4070 пунктов GPS-нивелирования высоты квазигеоида, плюс указанных выше гравиметрических данных. Сравнение квазигеоида UQG2012 со всеми независимыми данными GPS-нивелирования (заданных в системе Балтийской +1977 высот) показывает хорошее согласие с RMS < 4 см. Этот уровень шума соответствует расчетной точности квазигеоида UQG2012 для Украины и Молдовы, чем 4–5 см по отношению к GPS-нивелированию точек разных классов. Оценка решения UQG2012 с независимыми данными GPS-нивелирования 1 и 2 классов дает значительно лучшее согласие с среднеквадратичным отклонением около 1,5 см. Наконец, сравнение с Европейским квазигеоидом EGG08 приводит к различиям около 20–50 см в некоторых районах и в общем к среднему сдвигу 25 см, вызванных различными системами используемых высот.