The effect of anomalous global lateral topographic density on the geoid-to-quasigeoid separation

Abstract

Geoid lze vypočítat z kvazigeoidu pomocí aplikace separace geoid-kvazigeoid. Separace geoidu na kvazigeoid je také nutná pro sjednocení výškových systémů. Informace o skutečném rozdělení topografické hustoty jsou potřebné k přesnému určení geoidu a ortometrické výšky. V této studii odhadujeme účinek (laterální) anomální topografické hustoty na separaci geoid-kvazigeoid. To bylo možné po vydání prvního globálního modelu laterální topografické hustoty UNB_TopoDens. Tento model poskytuje také informace o nejistotách topografické hustoty. Podle našich odhadů pomocí modelu UNB_TopoDens se účinek anomální topografické hustoty na separaci geoid-kvazigeoid globálně pohybuje většinou v rozmezí +/- 0,02 m. V horských oblastech (zejména v Himalájích a Tibetu) by tento účinek mohl dosáhnout (nebo dokonce překročit) +/- 0,1 m. Analýza také odhaluje, že chyby ve vypočítaných hodnotách separace geoid-kvazigeoid připisované nejistotám hustoty UNB_TopoDens (poskytované ve smyslu standardních odchylek pro reprezentativní litologie) jsou celosvětově většinou v řádu několika centimetrů. V částech horských oblastí s velkou nejistotou topografické hustoty však mohou tyto chyby překročit +/- 0,1 m. Zde se zabýváme dalším zásadním aspektem. Podle modelu UNB_TopoDens je průměrná topografická hustota pro celou pevninu (kromě polárních ledovců) 2247 kg m^(-3). Tato průměrná hustota je podstatně menší než hodnota 2670 kg m^(-3), která se obvykle používá v geodetických a geofyzikálních aplikacích. Pokud bude tento nový odhad potvrzen nezávisle, může mít dopad na Helmertovy ortometrické výšky (přijatý v mnoha zemích pro realizaci vertikálního referenčního systému). Změny ortometrických výšek podle Helmerta v důsledku přijetí tohoto nového odhadu průměrné topografické hustoty jsou systematické a dosahují několika decimetrů. Proto navrhujeme použít gravimetrický model geoidu pro praktickou realizaci vertikálních systémů, která zahrnuje informace o topografické hustotě v zemích, kde jsou použity Helmertovy ortometrické výšky. Toto doporučení je plně kompatibilní s moderními koncepty realizace vertikálních systémů založených na použití gravimetrického geoidu a geodetických (elipsoidních) výšek. Rovněž řešíme nesrovnalosti ve výpočtech Helmertových ortometrických výšek a gravimetrických geoidů a navrhujeme použít pouze přesně vypočítané orthometrické výšky (včetně členu s proměnnou topografickou hustotou) ke kombinování (nebo přizpůsobení) gravimetrického geoidu s geometrickými výškami geoidu na srovnávacích bodech GPS-nivelace.