Troposfeer schatten
Standaard-troposfeermodellen bestaan
altijd uit de bovengenoemde vier com
ponenten: natte en droge zenitvertra-
ging en de twee daarmee corresponde
rende mapping functies. Door de gro
te fluctuaties in de hoeveelheid water
damp is de natte zenitvertraging de
zwakste schakel in deze modellen. De
te bepalen hoogtecomponent wordt
dus vooral hierdoor sterk beïnvloed.
Omdat dit soort model-onvolkomen-
heden voor middellange en lange ba
sislijnen onacceptabel zijn wanneer de
hoogste precisie wordt geëist, kwam
het afgelopen decennium een metho
de in opkomst voor VI.BI en GPS, die
gebruikmaakt van 'zelfkaiibratie'. Bij
deze methode wordt de natte zenitver
traging uit de data zelf meegeschat,
teiwijl voor de hydrostatische vertra
ging (en mogelijk een deel van de nat
te vertraging) een a priori model wordt
aangenomen. Eén troposfeerparame-
ter per station per tijdsinterval wordt
op deze wijze bepaald. Dit is alleen
mogelijk wanneer waarnemingen wor
den gedaan naar satellieten onder ver
schillende zenithoeken, zodat de tro-
posferische vertraging scheidbaar is
van de hoogtecomponent1). Door
gaans zal dit mogelijk zijn. De prijs die
moet worden betaald in deze methode
is - in geval van een basislijn - de cor
relatie tussen relatieve hoogte en rela
tieve zenitvertraging. Bovendien is
ook de relatieve ontvangerldokfout ge
correleerd met zowel de relatieve
hoogte als zenitvertraging. De mate
waarin deze drie parameters zijn ge
correleerd, is afhankelijk van de sprei
ding van de zenithoeken. Een lage ele-
Fig.3.
Correlatie
coëfficiënten tussen
relatieve hoogte,
troposfeer en
ontvangerklokfout
bij een homogene
satellietverdeling
over de hemelbol.
Fig. 4.
Netwerk van het
AGRS.NL.
vatie cut-off hoek zal gemiddeld een betere satellietconfigu
ratie opleveren, de horrelatie verkleinen en de precisie ver
beteren waarmee deze drie parameters kunnen worden ge
schat. Fig. 3 illustreert dit voor het geval dat elk van de drie
parameters geschat zou worden bij een homogene bedek
king van de hemelbol met satellieten. Dat is een nogal
theoretische veronderstelling, maar het illustreert het be
lang van satellieten'op lage elevaties (vergelijk [9]). Ook is
in te zien dat door het gebruik van nauwkeurige atoom
klokken de precisid verder kan worden opgeschroefd, om
dat dan niet steeds een onafhankelijke klokfout hoeft te
worden geschat. De AGRS.NL-stations van Westerbork en
Kootwijk (fig. 4) zijn momenteel met atoomklokken uit
gerust.
Andere foutenbronnen
Met het gebruik van lage elevatiesatellieten komt helaas een
groot aantal problemen om de hoek kijken. Ten eerste
moeten de mapping functies nauwkeurig de zenithoek-
afhankelijke variaties in de troposferische vertragingen be
schrijven. Een fout in de mapping functies werkt door als
systematische fout ijn de hoogtecomponent. Hetzelfde geldt
voor de fasecentruihvariaties. Het fasecentrurn van een an
tenne is geen uniek bepaald punt; waarnemingen dienen te
worden gecorrigeerd afhankelijk van de zenithoek waaron
der wordt waargenomen. Geodetische GPS-antennes die
nen daarom eerst zorgvuldig te zijn gekalibreerd. Een an-
tennekalibratiefout werkt door als een systematisch effect
in de geschatte troposferische vertragingen en de hoogte
oplossing [8]Een !ander gevaar van het gebruik van lage
elevatiesatellieten is de grotere invloed van stationsafhanke-
lijke foutenbronnen zoals 'multipath' en 'scattering' waar
mee zorgvuldig moet worden omgegaan. De aanwezigheid
van mogelijke zenithoek-afhankelijke foutenbronnen is te
achterhalen door de zogenaamde cut-off test [4], waarbij
relatieve troposferische vertragingen en hoogten worden
geschat met dezelfde data maar met
verschillende elevatie cut-off hoeken.
Andere niet-specifiek zenithoek-af
hankelijke foutenbronnen zijn 'at
mospheric loading' [10], 'ocean loa
ding' en getijden (loading is het effect
van het rusten van een massa lucht/
water op de aardkorst). In de Vijfde
Nauwkeurigheidswaterpassing zijn de
ze effecten van invloed gebleken bij de
dataverwerking met de Bernse GPS-
programmatuur.
Het weer voorspellen?
De geschatte zenitvertraging vormt
een bruikbaar signaal ten behoeve van
de meteorologie [3]. Door de hydro
statische vertraging van de totale ge
schatte troposferische vertraging af te
trekken wordt de natte vertraging verkregen ter plaatse van
de GPS-stations. Met een formule op basis van de gemid
delde temperatuur in de troposfeer is de natte vertraging
65
GEODESIA
hoogte .-troposfeer
troposfeer ;k) ok
hoogte Wok
15 20
elevatie cut-off
Voor GPS is dat so
wieso het geval om
dat ook ontvanger-
klokfouten geschat
moeten worden,
waardoor dit een bij
zonder geval is van
een gevaarlijke cirkel.
