The influences of seismic processes, the Sun and the Moon on the small changes of coordinates of GNSS-station

Abstract

Для вдосконалення визначення змін координат GNSS-станцій важливо з’ясувати, як на значення цих змін впливають процеси, які відбуваються в навколоземному просторі. Для опису таких процесів можна використати показник сейсмічної активності, показник інфразвуку та щоденну кількість спалахів на Сонці. У зв'язку з цим метою даної роботи є дослідження впливу вищеперелічених процесів на малі зміни координат GNSS-станцій. Методика. Для розв’язання поставленої задачі нами було підібрано координати перманентної GNSS-станції, показники сейсмічної активності, показники інфразвуку та щоденну кількість спалахів на Сонці на одні і ті ж епохи на протязі 295 днів. Для моделювання впливу процесів у навколоземному просторі на визначення змін координат розроблено методику побудови макромоделі за усередненими даними з використанням методу регуляризації за допомогою редукції апроксимаційного базису поліномів багатьох аргументів. Аргументи поліномів при моделюванні вибрано так, щоб відобразити вплив зовнішніх чинників на координати. Параметри і відповідні їм мультиіндекси поліномів знайдено з ідентифікаційних задач, записаних регуляризаційними функціоналами Тіхонова. Результати. Побудовано макромодель, яка включає параметри сейсмічних процесів, Сонця, Місяця та координати GNSS-станції. Знайдено похідні та різні характеристики отриманої моделі. Для уточнення встановлених припущень застосовано кореляційний аналіз. Наукова новизна. Вперше отримано макромодель, що дозволяє обчислювати вплив показника сейсмічної активності, інфразвуку та сонячної активності на малі зміни координат GNSS-станцій. Практична значущість. Після дослідження цієї моделі отримано ряд результатів, які можна застосувати для підвищення точності координат, отриманих за допомогою GNSS спостережень.

In order to improve the definition of GNSS-stations coordinate changes, it is important to find out how the processes that occur in the near-Earth space influence the significance of these changes. To describe such processes we can use the seismic activity index, the infrasound rate, and the number of daily flashes in the Sun. In this regard the purpose of this work is to study the influence of the above processes on small changes in the coordinates of GNSS-stations. Method. To solve this problem we have selected the coordinates of permanent GNSS-station, seismic activity indicators, infrasound indicators and the number of daily flares in the Sun for the same 295 day epoch. For modeling the influence of processes in the near-Earth space on the definition of coordinate changes the method of constructing a macromodel is developed based on averaged data with the use of a regularization method and with help of the reduction of the approximation basis of many arguments of polynomials. The arguments of the polynomials in the modelling are chosen to reflect the influence of external factors on the coordinates. Parameters and their corresponding multidies of polynomials are found from the identification tasks recorded by the Tikhonov regularization functions. Results. We constructed a macromodel that includes parameters of seismic processes, the Sun, the Moon, and the coordinates of the GNSS-station. We have found derivatives and different characteristics of the obtained model. Correlation analysis we used to clarify the assumptions. Scientific novelty. For the first time a macromodel was obtained which allows to calculate the influence of the index of seismic activity, infrasound and solar activity on small changes in the coordinates of GNSS-stations. Practical significance. After studying this model we obtained results that can be used to increase the accuracy of coordinates obtained using GNSS observations.

Для совершенствования определения изменений координат важно выяснить, как на значение этих изменений влияют процессы, происходящие в околоземном пространстве. Для описания таких процессов можно использовать показатель сейсмической активности, показатель инфразвука и ежедневное количество вспышек на Солнце. В связи с этим целью данной работы является исследование влияния вышеперечисленных процессов на малые изменения координат GNSS-станций. Методика. Для решения поставленной задачи нами было подобрано координаты перманентной GNSS-станции, показатели сейсмической активности, показатели инфразвука и ежедневное количество вспышек на Солнце на одни и те же эпохи на протяжении 295 дней. Разработана методика построения макромодели по усредненным данным с использованием метода регуляризации с помощью редукции аппроксимационного базиса полиномов многих аргументов. Результаты. Построено макромодель, которая включает параметры сейсмических процессов, Солнца, Луны и координаты GNSS-станции. Найдено производные и различные характеристики полученной модели. Научная новизна. Впервые получено макромодель, что позволяет вычислять влияние показателя сейсмической активности, инфразвука и солнечной активности на малые изменения координат GNSS-станций. Практическая значимость. После исследования данной модели получен ряд результатов, которые можно применить для повышения точности координат, полученных с помощью GNSS наблюдений.