بخشی از مقاله
چکیده
براي انجام محاسبات سرشکنی و استفاده از فیلتر کمترین مربعات ، باید از عدم حضور خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات اطمینان داشته باشیم. منابع مختلف خطاي سیستماتیک همواره مشاهدات ترازیابی دقیق را تحت تاثیر قرار می دهند که موجب کاهش کیفی شبکه هاي ارتفاعی می شوند. براي کنترل کیفیت شبکه هاي ارتفاعی قبل از سرشکنی و ارزیابی میزان حضور خطاي سیتماتیک در مشاهدات شبکه ، یکی از مناسب ترین روشها ، آنالیز آماري مشاهدات ترایابی دقیق است. به همین منظور ، با توجه به روند مشاهدات ترازیابی دقیق ، کمیتهاي کنترل کیفیت ، بر اساس مشاهدات قابل تعریف می باشند که این کمیتها در صورت عدم حضور خطاهاي سیستماتیک ، از نظر آماري از توزیع نرمال پیروي می کنند.
بنابراین میزان انحراف کمیتهاي فوق از توزیع نرمال ، می تواند نشان دهنده تاثیر منابع خطاهاي سیتماتیک در مشاهدات باشد.از دیگر ابزارهاي تشخیص خطاي سیستماتیک ، آنالیز طیفی کمترین مربعات است که وجود مؤلفههاي معنی دار با پریود بلند در سري دادهها نشانگر وجود خطاي سیستماتیک است .در این مقاله ، به آنالیز آماري و طیفی کمیتهاي کنترل کیفیت در ترازیابی دقیق قبل و بعد از اعمال تصحیحاتی همچون خطاي انکسار و ضریب انبساط طولی و آنالیز طیفی خطاي قطعات پرداخته شده است.نتایج به دست آمده حاکی از عدم حضور خطاهاي بزرگ ، اما وجود خطاهاي سیتماتیک باقیمانده در مشاهدات شبکه ترازیابی دقیق است که می بایست براي کاربرد شبکه براي سرشکنی به روش کمترین مربعات ومطالعات ژئودینامیک با استفاده از داده هاي ترازیابی دقیق مورد بررسی قرار گیرد.
-1 مقدمه
به طور کلی هر کمیتی که مورد مشاهده قرار می گیرد ، همواره تحت تاثیر دو نوع خطاي اتفاقی و سیستماتیک است. براي مقابله با منابع خطاهاي سیتماتیک و حذف اثر آنها بستگی به نوع و رفتارشان کالیبراسیون و تنظیم وسایل اندازه گیري ، تدوین دستورالعمل و اتخاذ شیوه خاص مشاهداتی و محاسبه تصحیح مربوط به خطاي سیستماتیک و اعمال به مشاهده رویکردهایی است که مورد توجه قرار می گیرد.بعد از اطمینان ازعدم حضور خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات ، براي حذف و تعدیل خطاهاي اتفاقی به دلیل رفتار اتفاقی آنها و با توجه به پیروي آنها از توزیع نرمال ، با تکرار هر مشاهده به تعداد لازم ، از روشهاي آماري استفاده می شود.
در زئودزي براي محاسبه مجهولات و تعدیل خطاهاي اتفاقی مشاهدات باید در مرحله سرشکنی ، مشاهدات باید از فیلتر کمترین مربعات عبور کنند. مشاهدات زمانی معتبر خواهند بود که از عدم تاثیر منابع خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات اطمینان کامل داشته باشیم. در شبکه هاي ارتفاعی دقیق ، به دلیل حجم زیاد مشاهدات در مقایسه با تعداد مجهولات و وجود منابع مختلف خطاهاي سیتماتیک، حساسیت نسبت به خطاهاي سیستماتیک زیاد است و ضروري است قبل از مرحله سرشکنی و تعدیل مشاهدات شبکه هاي ارتفاعی ، از میزان تاثیر خطاهاي سیتماتیک مطمئن باشیم.
در صورت صرف نظر کردن از خطاهاي انسانی،منابع خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات ترازیابی دقیق به طور کلی به دو دسته دستگاهی و محیطی تقسیم می شوند که هر یک از این منابع خطا مشاهدات ترازیابی دقیق را تحت تاثیر قرار می دهند و موجب محدودیت در دستیابی به دقت مطلوب در اندازه گیري اختلاف ارتفاع بین ایستگاههاي شبکه می شوند.از خطاهاي دستگاهی می توان به خطاي درجه بندي و تغییر بعد دمایی شاخصها اشاره نمود. براي محاسبه خطاي درجه بندي و اعمال تصحیح کالیبراسیون میرهاي بارکد، تجهیزات اپتیکی جوابگوي دقت لازم براي محاسبه تصحیح نیست و با این تجهیزات تنها می توان خطاي درجه بندي میر را تحت کنترل قرار داد که زیر حد مجاز دستورالعمل ترازیابی درجه یک باشد، بنابراین به علت در اختیار نداشتن تجهیزات لیزر اینترفرامتري ما قادر به اعمال این تصحیح بر مشاهدات نبودیم.
منابع محیطی شامل خطاي باقیمانده انکسار، نشست وسایل ، تاثیر میدانهاي مغناطیسی ، کرویت زمین، پدیده جزرومدو اثر عدم توازي سطوح هم پتانسیل کره زمین است. خطاي باقیمانده انکسار بر اساس مدل کوکاماکی که مناسب ترین مدل براي تصحیح انکسار در ایران تشخیص داده شده بود ، بر مشاهدات اعمال شد. [3]خطاي نشست وسایل با رعایت تساوي تقریبی تعداد دهنه هاي رفت وبرگشت حذف می شود.[1] در دوربینهاي DINI12 پوشش محافظی قرار داده شده که دستگاه را از اثر میدان مغناطیسی محافظت می کند. اثر کرویت زمین نیز با استقرار دوربین در وسط دهنه قابل حذف است. اثر عدم توازي سطوح پتانسیل خود را در خطاي بست لوپ نشان می دهد و بر خطاي دهنه و قطعه و خط اثر چندانی ندارد.
شبکه درجه یک سراسري براساس 98 لوپ - 68 لوپ بسته و 30 لوپ باز - و 239 خط ترازیابی طراحی شد. که از این تعداد خطوط ترازیابی، 235 خط ترازیابی بین سالهاي1360 تا 1376 طبق دستورالعمل مصوب زمان خود و با تجهیزات اپتیکی اندازه گیري شده است. مشاهدات سري دوم این شبکه، به منظور بررسی جابجائیهاي ارتفاعی پوسته زمین - ژئودینامیک - و تعیین ارتفاع نقاطی که بدلایل مختلف پس از اندازه گیري سري اول ازبین رفته و مجددا بازسازي شده اند از سال1380 شروع شده، وتا کنون ادامه دارد. مشاهدات جدید بر اساس دستورالعمل اصلاح شده ترازیابی درجه یک انجام می شود.
مهمترین بخش هاي تصحیح شده دستورالعمل مربوط به امکان استفاده از دستگاه هاي دیجیتالی مانند دستگاه Dini12 زایس، و اندازه گیري مشاهدات اضافی براي تصحیح خطاهاي سیستماتیک در زمان مشاهدات است.از جمله این اندازه گیریهاي اضافی می توان به مشاهده دماي هواي محیط در سه ارتفاع شاخص و دماي نوار انوار و فشار محیط اشاره نمود.در این سري از مشاهدات، جدول زمان بندي خاصی جهت کنترل و تنظیم تجهیزات ترازیابی در نظر گرفته شده که از آن جمله تنظیم ترازیاب و کالیبراسیون شاخص هاي انوار هر 6 ماه یکبار است.از سال 1380 تا نیمه اول سال 1386 ، 183 خط ترازیابی شده که در مجموع 22000 کیلومتر از شبکه ترازیابی درجه یک را شامل می شود.
از آنجا که سري دوم مشاهدات شبکه رو به اتمام است ، بررسی و تعیین کیفیت مشاهدات شبکه و مقایسه آن با کیفیت مشاهدات سري اول ضروري به نظر می رسد. براي کنترل کیفیت مشاهدات، با توجه به دستورالعمل مشاهدات ترازیابی دقیق، کمیتهاي موسوم به کمیتهاي کنترل کیفیت براساس مشاهدات قابل تعریف هستند که این کمیتها در صورت نبود خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات ازنظر آماري از تابع توزیع نرمال پیروي میکنند. مهمترین این کمیتها ، خطاي دهنه ، خطاي قطعات و خطاي خطوط استاندارد شده می باشند. [2] میزان انحراف توزیع کمیتهاي فوق از توزیع نرمال نشاندهندة منابع خطاهاي سیستماتیک در مشاهدات خواهدبود.
از دیگر ابزارهاي تشخیص خطاي سیتماتیک در مشاهدات آنالیز طیفی کمترین مربعات است که براي اولین بار توسط ونچیک در سال 1971 ابداع گردیده است.[6] براي تشخیص خطاهاي سیستماتیک مدوله نشده بر روي مشاهدات، اختلافات بین رفت و برگشت در هر قطعه ترازیابی با توجه به یک آرگومان ذخیره میشود تا یک دسته دادهها را ایجاد نماید.زمانیکه یک دسته دادهها ساخته شد، مرحله بعد بهدست آوردن تابع اوتوکورولیشن و میدان فرکانس است. تابع دانسیته طیفی براي آن دسته دادهها به کمک روش آنالیز طیفی کمترین مربعات تشکیل میشود.وقتی که طیف مستقل دسته داده ها محاسبه شد،مولفه هاي معنی دار فرکانسهاي پایین نشان دهندة وجود اعوجاجات سیستماتیکی هستند که ما درپی یافتن آنها هستیم. [1]
-2 آنالیز آماري مشاهدات ترازیابی دقیق سري دوم پس از اعمال تصحیحات انکسار و
ضریب انبساط طولی
در این قسمت به آنالیز آماري خطاي مشاهدات ترازیابی دقیق کشور در سري دوم پس از اعمال تصحیحات انکسار و ضریب انبساط طولی می پردازیم . به منظور اعمال تصحیحات ، مشاهدات دما وفشار از سال 1383 براي مشاهدات ترازیابی شروع شد و از 183 خط مشاهده شده ، 97 خط داراي مشاهده ترمومتر می باشند. از آنجا که اندازه گیري دما براي تمام مشاهدات سري دوم صورت نگرفته است ، در این قسمت آنالیز بر مشاهداتی که داراي قرائت دما وفشار بودند ،صورت خواهد گرفت.
