Джуман Б. Б. Моделювання регіональних геофізичних полів Землі для розв’язку геодезичних задач

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0523U100170

Облікова картка дисертації

0523U100170.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.24.01 - Геодезія та картографія

28-09-2023

Спеціалізована вчена рада

Д 35.052.12

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Розв’язування сучасних наукових і прикладних задач геодезії, геофізики, глобальної геодинаміки тощо тісно пов’язане із моделюванням різних полів Землі і планет. В наш час здійснюється активний розвиток нових геодезичних та геофізичних технологій, підвищується точність вимірювальних приладів. Відповідно технологічні виклики сучасності потребують удосконалення методів побудови моделей глобальних та регіональних полів Землі. В глобальному масштабі параметризація полів Землі з використанням кульових функцій Лежандра вважається стандартною, оскільки вони мають аналогічні властивості з даними полями. В регіональному масштабі для вирішення подібних задач використовують інші методи, які базуються на модельному та операційному підходах. У дисертаційній роботі опрацьовано загальні відомості з теорії моделювання використовуваних в геодезії регіональних полів Землі. Проведено аналіз сучасних методів моделювання, показано їх точність, недоліки та переваги. Запропоновано на основі сферичних функцій з дійсними індексами систему функцій на сферичній трапеції (STHA-функції), отримано розрахункові формули STHA-функцій через гіпергеометричний ряд, аналітичні формули для знаходження повної норми даних функцій, алгоритм знаходження кількості нулів STHA-функцій на сферичній трапеції в залежності від їх порядку та степеня. Здійснено адаптацію квадратурних формул Гауса до STHA-функцій. Знайдено формулу для обчислення розрізнювальної здатності STHA-моделі. Обґрунтовано переваги запропонованого методу порівняно із іншими методами. Отримано формули для розкладу трансформант геопотенціалу в ряд за STHA-функціями та адаптовані до програмування формули для обчислення моделі регіонального гравітаційного поля Землі STHA-методом за значеннями гравітаційних аномалій у вільному повітрі ∆g з використанням процедури «Вилучення-Обчислення-Відновлення». Також отримано формули розкладу компонент магнітного поля Землі в ряд за STHA-функціями та формулу розкладу параметру іоносфери VTEC в ряд за даними функціями. Запропоновано приймати STHA-поліноми як базову систему функцій для представлення локальної аналітичної коваріаційної функції. Для апробації даного підходу побудовано та порівняно ряд коваріаційних та кросковаріаційних функцій з використанням поліномів Лежандра та STHA-поліномів. Встановлено, що розбіжність між цими функціями становить не більше 5%. Такий підхід дасть можливість суттєво зменшити кількість коефіцієнтів розкладу в ряд аналітичної коваріаційної функції. Виконано апробацію запропонованої методики шляхом обчислення високоточної STHA-модель геоїда на території Вінницької та Одеської областей відносно еліпсоїда GRS80 та еліпсоїда Красовського для забезпечення потреб мережі «GeoTerrace». Здійснено оцінку точності отриманої моделі геоїда відносно даних GNSS-нівелювання на 485 пунктах висотної ДГМ. Стандартне відхилення склало ≈2.1 см. Практично підтверджено, що при моделюванні магнітного поля Землі кількість STHA-коефіцієнтів розкладу в ряд компонент магнітного поля є значно меншою порівняно із кількістю SСHA-коефіцієнтів без втрати точності. Точність обчислення кута магнітного схилення за (SHA+STHA)-моделлю склала ±5.5´, що дозволяє використовувати даний кут при проведенні відповідних геодезичних робіт. Застосовано методику просторово-часового STHA-моделювання параметру іоносфери VTEC в регіональному масштабі. Кожен коефіцієнт розкладено в ряд за степеневими поліномами. При цьому середня квадратична похибка за внутрішньою збіжністю склала 0.21 TECu, а середнє квадратичне відхилення отриманої моделі порівняно із моделлю GIM із IGS склало 1.05 TECu. Результати дисертаційної роботи отримали впровадження в рамках державного замовлення «Розбудова мережі активних перманентних станцій глобальної навігаційної супутникової системи в південно-західному транскордонному секторі України для розширення послуг точного позиціонування» (№ ДЗ / 102 – 2021 від 04 березня 2021 р.), виконаного згідно розпорядження Кабінету міністрів України «Про затвердження переліку найважливіших науково-технічних (експериментальних) розробок за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки в рамках виконання державного замовлення на найважливіші науково-технічні (експериментальні) розробки та науково-технічну продукцію у 2021-2022 роках» від 18 серпня 2021 р. № 950-р. Ключові слова: моделювання, регіональний масштаб, GNSS-нівелювання, гравітаційне поле Землі, геопотенціал, модель геоїда, магнітне поле Землі, компоненти магнітного поля, параметр іоносфери VTEC.

Читати повністю

Публікації

Dzhuman B. Gravimetric geoid model determination of Central Ukraine area using combination of LSC and truncated SHA methods. Acta Geodyn. Geomater., 20, No. 1 (209), 1–9, 2023. DOI: 10.13168/AGG.2023.0001

Zablotskyi F., Maksymchuk V., Dzhuman B. On construction of gravimetric geoid model on the Lviv region area. Geofizicheskiy Zhurnal. 2022. vol. 44. № 1(2022). P. 124-130. https://doi.org/10.24028/gzh.v44i1.253714.

Serant, O., Sidorov, I., Balyan, A., Kubrak, O., Yarema, N., & Dzhuman, B. (2022). Determination of mall building vertical displacements by sedimentary marks. Geodesy and Cartography, 48(3), 144–149. https://doi.org/10.3846/gac.2022.14597

Сумарук Ю. П., Янків-Вітковська Л. М., Джуман Б. Б. Моделювання регіонального магнітного поля з використанням сферичних функцій: теоретичний аспект. Геофиз. журн. 2019. Т. 41. № 1. С. 180—191. https:// doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i1.2019. 158872.

Сумарук Ю. П., Янків-Вітковська Л. М., Джуман Б. Б. Моделювання регіонального магнітного поля з використанням сферичних функцій: практичний аспект. Геофиз. журн. 2019. Т. 41. № 6. С. 165—172. DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i6.2019.190073.

Янків-Вітковська Л. М., Джуман Б. Б. Апроксимація параметрів іоносфери з використанням сферичних функцій. Космічна наука і технологія. 2018. №6 (115). DOI: https://doi.org/10.15407/knit2018.06.074

Savchuk S., Yankiv-Vitkovska L., Dzhuman B. The influences of seismic processes, the Sun and the Moon on the small changes of coordinates of GNSSstations. Geodynamics = Геодинаміка. – 2018. – № 2 (25). – P. С. 15–26.

Заблоцький Ф., Джуман Б. Побудова геометричної STHA-моделі геоїда на територію Львівської області. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. 2021. Вип. ІІ (42). С. 49–56.

Заблоцький Ф., Джуман Б., Брусак І. Про точність моделей (квазі)геоїда відносно системи висот UELN/EVRS2000. // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. 2021. № І(41). С. 29–36.

Тревого І., Заблоцький Ф., Піскорек А., Джуман Б., Вовк А. Про модернізацію Української висотної системи // Геодезія, картографія і аерофотознімання : міжвідом. наук.-техн. зб. / М-во освіти і науки України, Нац. ун-т "Львів. політехніка" ; відп. ред. К. Р. Третяк. Львів : Вид-во Львів. політехніки, 2021. Вип. 93. С. 13–26.

Паляниця Б.Б., Джуман Б.Б., Сідоров І.С. (2019). Гравіметричні роботи на території Дністровської ГАЕС. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, Вип. ІІ (38), С. 24–31.

Dzhuman, B. B. (2018). Modeling of the regional gravitational field using first and second derivative of spherical functions. Geodesy, cartography and aerial photography, (88), 5—12. https://doi.org/10.23939/istcgcap2018.02.005

Джуман Б. Б. (2018). Зв’язок між глобальним та регіональним гравітаційним полем. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, Вип. І (35), С. 79–82.

Джуман Б. Б. (2018). Про перехід від глобальних до локальних сферичних гармонік. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва, Вип. І (39), С. 57–61.

Джуман Б. Б. Застосування другого методу Неймана до сферичних функцій на сферичній трапеції. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. 2018. № ІІ(36). С. 21–24.

Dzhuman, B. B. (2017). Modeling of the Earth gravitational field using spherical functions. Geodesy, cartography and aerial photography, 86, 5–10.

Yankiv-Vitkovska, L. M. & Dzhuman, B. B. (2017). Constructing of regional model of ionosphere parameters. Geodesy, cartography and aerial photography, 85, 27–35.

Джуман Б., Непеляк Я. Про представлення АКФ STHA-поліномами для моделювання регіонального гравітаційного поля Землі. Технічні науки та технології. 2021. № 1(23). С. 225–231. https://doi.org/10.25140/2411-5363-20211(23)-225-231

Джуман Б.Б., Заблоцький Ф.Д. Застосування квадратурних формул при моделюванні гравітаційного поля STHA-функціями. Технічні науки та технології. 2020. № 3(21). С. 293–300.

Савчук С. Про кореляцію між значеннями параметра іоносфери VTEC на GNSS-станціях України / С. Савчук, Ф. Заблоцький, Л. Янків-Вітковська, Б. Джуман // Український журнал дистанційного зондування Землі, Вип. 1(20), 2019. – С. 13-17.

Пересунько Б. О. Відновлення часового стану іоносфери за даними регулярних визначень показника TEC / Б. О. Пересунько, А. М. Недогонова, С. О. Крамаренко, Б. Б. Джуман, Л. М. Янків-Вітковська // Вісник Астрономічної Школи. - 2016. - Т. 12, № 2. - С. 105-110.

Serant O., Zablotskyi F., Dzhuman B., Balian A., Yarema N. and Kladochnyi B. (2021). About research of building subsidence using sedimentary marks // GeoTerrace-2021, Lviv, PP. 1-5.

Dzhuman B., Zablotskyi F. (2020). About the need of modernization the Ukrainian height system // GeoTerrace-2020-004, Lviv, PP. 5.

Fys, M.M., Tserklevych, A.L., Dzhuman, B.B. (2020) Transformation of a spherically symmetric model of Earth's mass one-dimensional distribution PREM to a hydrostatic state. XIXth International Conference "Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects", 2020, 11-14 May, 18141. doi: 10.3997/2214-4609.2020geo086

Savchuk S. Construction of the spatial-temporal model of the ionospheric parameter using the spherical functions / S. Savchuk, L. Yankiv-Vitkovska, B. Dzhuman //18th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2018. Surveying geology and mining ecology management, 2–8 July, 2018, Albena, Bulgaria : proceedings. – [S. l.], 2018. – P. 661–668.

Yankiv-Vitkovska L.Restoration of the spatial-temporal state of the ionosphere by tomography/ L. Yankiv-Vitkovska, B. Dzhuman, S. Savchuk // Wybrane aspekty zabezpieczenia nawigacji lotniczej, cz. 2, 2020. – S. 235-241.

Zablotskyi F. Applying the STHA-functions for modelling the regional gravitational field / F. Zablotskyi, B. Dzhuman, L. Yankiv-Vitkovska // Wybrane aspekty zabezpieczenia nawigacji lotniczej, cz. 3, 2020. – S. 116-125.

Джуман Б., Сумарук Ю., Янків-Вітковська Л. Побудова регіонального магнітного поля з використанням сферичних функцій. 18 українська конференція з космічних досліджень, Київ, 2018, С. 55

Янків-Вітковська Л., Савчук C., Джуман Б., Пересунько Б. Дослідження та моделювання параметрів іоносфери для потреб космічної погоди. Вибрані питання астрономії та астрофізики, Львів, 2018, С. 1.

Джуман Б., Янків-Вітковська Л. Побудова регіональної моделі параметрів іоносфери. 17 українська конференція з космічних досліджень, Одеса, 2017, С. 36

Читати повністю

Файли

autoreferat-Реферат_Джуман.pdf

Дисертація_Джуман.pdf

Схожі дисертації

0423U100113

Віват Анатолій Йосипович

Удосконалення геодезичних методів підвищення точності вимірювань в інженерно-геодезичних роботах

0422U100034

Дорош Любов Ігорівна

Моніторинг техногенно-небезпечних об’єктів засобами радіолокаційної інтерферометрії

0421U102984

Марусаж Христина Іванівна

Розробка методики комплексного дослідження змін поверхневих об’ємів острівних льодовиків Антарктичного узбережжя

0421U101663

Нікітенко Кіра Олександрівна

МОДЕЛЮВАННЯ ТОЧНОСТІ ГЕОДЕЗИЧНИХ РОБІТ ПРИ ПРОВЕДЕННІ МОНІТОРИНГУ НА СТАДІЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ МАГІСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДУ

0521U101143

Анненков Андрій Олександрович

Теорія і практика застосування ГНСС-технологій в задачах геодезичного моніторингу інженерних споруд