АНАЛИЗ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ТАШКЕНТСКОЙ ОБЛАСТИ

АННОТАЦИЯ

В работе приведены результаты обработки данных сети постояннодействующих референцных станций глобальной системы позиционирования (GPS) Ташкентской области за период 2018-2020 гг. С помощью программы GAMIT/GLOBK 10.7 выполнена оценка координат и скоростей пунктов региональной сети.

ABSTRACT

The paper presents the results of processing the data of the network of the continuously operating reference stations network of the global positioning system (GPS) of the Tashkent region for the period 2018-2020. The coordinates and velocities of the points of the regional network were estimated using the GAMIT/GLOBK ver.10.7.

Ключевые слова: опорные станции, GPS, скорости станций
Keywords: reference stations, GPS, stations velocities

Развитие сетей постояннодействующих опорных станций глобальной навигационной системы (Continuously Operating Reference Stations, CORS) является новой вехой в развитии пространственных измерений и предоставляет уникальный набор высокоточных, динамичных и доступных в любое время суток данных позиционирования в реальном времени. В настоящее время такие измерения находят широкое применение в топографической съемке и картографии, городском строительстве и планировании, управлении земельными ресурсами, мониторинге деформации зданий, мониторинге движения, мониторинге окружающей среды, предотвращении землетрясений и т.д. Различные приложения предъявляют разные требования к точности получаемых данных. Для изучения динамики Земли необходимо проводить высокоточные измерения координат, частоту и продолжительность которых необходимо устанавливать так, чтобы наилучшим образом оценить все геофизические процессы [1]. В различных странах, таких США, Австралия, Россия, Китай и других, активно развиваются региональные сети CORS. С 2018 года на территории Республики Узбекистан проводятся непрерывные наблюдения на 50 станциях такой сети. Измерения выполняются Агентством по кадастру в рамках реализации инвестиционного проекта по «Созданию Национальной географической информационной системы» [2]. В данной работе геодезические данные GPS наблюдений в Ташкентской области были рассмотрены для оценки современного горизонтального кинематического поля.

Район исследования находится в долине реки Чирчик, между городом Ташкент и Чарвакским водохранилищем, которое предназначенное в основном для гидроэнергетических целей. Топография района варьируется от низменных форм рельефа до холмистых и горных районов (рис.1). Горные хребты (Каржантау, Чаткал, Курами), покрытые на некоторых участках молодыми образованиями, окружают это поле и уменьшаются в юго-западном направлении. Современные взбросы и прогибы характеризуют равнинную часть территории. Высокогорные районы расположены на юго-востоке и севере недалеко от Чарвакского водохранилища, а максимальные высоты достигают до 4000 м над уровнем моря. Анализ линеаментов области по спутниковым снимкам Landsat 8 показал преобладание в основном двух направлений разломообразования в регионе: северо-восточного и юго-западного. Последнее из которых связано более с активностью (периодами наполнения и хранения воды) Чарвакского водохранилища [3]. Максимальные значения скоростей, полученные по данным GPS станций в системе ITRF2014, достигли 4 см/год [4]. Однако представляет практический интерес проведения анализа локальных горизонтальных перемещений.

Рисунок 1. Область исследования, тектонические разломы и GPS станции

Измерения фаз и кодов каждой GPS станции обрабатывались с помощью программы GAMIT/GLOBK версии 10.7, разработанной в MIT (Massachusetts Institute of Technology), Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics и Scripps Institution of Oceanography [5]. GAMIT/GLOBK в основном применяется для вычисления ежедневных решений координат, матриц дисперсии-ковариации, неоднозначностей, атмосферных задержек и параметров орбит. Более подробно исходные данные (угол отсечки, модели гравитационного поля, негравитационных ускорений спутников, оценки сухой и влажной частей атмосферных задержек, глобального давления и температуры, фазовых смещений антенны и др.) и обработка данных была ранее описана в работе [6]. На первом этапе для вычисления координат станций, отнесенных на эпоху ITRF2014, их обработка с использованием фильтра Кальмана проводилась в программном пакете GLOBK [7-8]. На втором этапе скорости станций региональной сети были преобразованы в «стабильные» относительно Евразийской плиты. Оценка точности самих данных и их обработки обеспечивается ошибками временных рядов станций. Нормализованное СКО повторяемости (repeatability) горизонтальных координат составило 1–3.2 мм. Полученные горизонтальные (North, East) значения горизонтальных скоростей станций включают медленно изменяющиеся локальные природные эффекты, такие как движение тектонических микроплит. Для более наглядного представления поле скоростей было интерполировано с использованием метода «Nearest neighbor» в программе ArcGIS.

На рис.2 представлены вектора горизонтальных смещений. Диапазон смещений вектора позиции пунктов колеблется от 3 мм в равнинной части до 8 мм для горной части данного региона. Наблюдается также тенденция к вращательному движению вдоль основных тектонических разломов.

Рисунок 2. Распределение векторов горизонтальных смещений земной поверхности сети Ташкентской области за период 2018-2020 гг.

На основании полученных результатов можно сделать только предварительный вывод о характере современных тектонических движений региона. Следует подчеркнуть необходимость проведения дополнительных измерительных циклов вдоль областей, для уточнения характера смещений земной поверхности.

Список литературы:

1. Машимов М.М. Астрономо-геодезическая сеть в начале третьего тысячелетия // Геодезия и картография. –1994. –№3. –C.25-28.
2. О мерах по реализации инвестиционного проекта «Создание Национальной географической информационной системы». Постановление Президента №2045 от 2013 года. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lex.uz/pages/getpage.aspx?lact_id=2242710 (дата обращения: 24.09.21)
3. Sichugova L.V., Fazilova D.Sh. Structural interpretation of lineaments using satellite image processing: A case study in the vicinity of the Charvak reservoir // InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: Moscow University Press. 2020. Vol. 26. Part 2. P. 436–442. DOI: 10.35595/2414-9179-2020-2-26-436-442
4. Fazilova D., Sichugova L. Deformation analysis based on GNSS measurements in Tashkent region // E3S Web Conf. 227, 04002 (2021), GI 2021, pp.1-8 DOI: 10.1051/e3sconf/202122704002
5. Herring, T.A., King, R.W., Floyd, M., McClusky, S.C. Introduction to GAMIT/GLOBK. Release 10.7. Technical report // Massachusetts Institute of Technology. 2018. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://geoweb.mit.edu/gg/Intro_GG.pdf (дата обращения: 10.09.20).
6. Эргешов И.М., Махмудов М.Д., Фазилова Д.Ш. Обработка данных GPS в GAMIT/GLOBK: на примере постоянных станций сети Узбекистана // Universum: технические науки. –2020. –№ 10(79). –С. 50-55. DOI: 10.32743/UniTech.2020.79.10-1
7. Herring, T.A., R.W. King, R.W., McClusky, S.C. Global Kalman filter VLBI and GPS analysis program, GLOBK Reference Manual, Release 10.5 // Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences Massachusetts Institute of Technology, Cambridge MA 2010b / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://chandler.mit.edu/~simon/gtgk/GLOBK_Ref.pdf (дата обращения: 15.09.20)
8. Altamimi, Z., Rebischung P., Métivier L., Collilieux X. ITRF2014: A new release of the International Terrestrial Reference Frame modelling nonlinear station motions // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2016. No.121. P. 6109–6131. doi:10.1002/2016JB013098