Estimativa e análise da aceleração horizontal em séries temporais do posicionamento pelo GNSS em estações de monitoramento contínuo
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Resumo
As séries de coordenadas oriundas de estações GNSS (Global Navigation Satellite System) são utilizadas para diversas finalidades, como na estimação de modelos de velocidades, aplicados na atualização temporal de coordenadas para uma época de referência. Entretanto, o deslocamento horizontal pode não ser descrito por um modelo linear com velocidade constante ao longo do tempo. Propomos incluir a aceleração horizontal na modelagem das séries de coordenadas de estações GNSS de monitoramento contínuo. Analisamos as séries de componentes horizontais (Este e Norte) de estações no Brasil (BRAZ, BELE, UFPR), Chile (CLL1, QLAP) e Japão (MIZU) com modelagem linear (polinômio de grau 1) e não linear (polinômio de grau 2). Para comparação dos modelos, foram feitas atualizações para uma época de referência. A inclusão da aceleração melhora significativamente os resultados para as estações do Chile (132 mm absolutos e 83% relativos) e Japão (556 mm absolutos e 82% relativos), próximas à borda de placas tectônicas. Mesmo para estações no Brasil, a inclusão da aceleração pode melhorar significativamente (≈10 mm absolutos e ≈92% relativos) a atualização temporal de coordenadas. Recomendamos a modelagem não linear na próxima realização do Sistema Geodésico Brasileiro, seguindo a tendência das últimas realizações do ITRF (International Terrestrial Reference Frame). Esta conclusão também se aplica ao monitoramento de grandes estruturas por longos períodos.
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Referências
ALTAMIMI, Z., REBISCHUNG, P., MÉTIVIER, L., & COLLILIEUX, X. ITRF2014: A new release of the International Terrestrial Reference Frame modeling nonlinear station motions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, v. 121, n. 8, p. 6109–6131, 2016.
ALTAMIMI, Z.; REBISCHUNG, P.; COLLILIEUX, X.; MÉTIVIER, L.; CHANARD, K. ITRF2020: an augmented reference frame refining the modeling of nonlinear station motions. Journal of Geodesy, v. 97, n. 5, p. 47, 2023.
ALVES, S. M. C.; SANTOS, M. C.; GEMAEL, C. A velocity field estimation of the Brazilian portion of the SOAM plate. GPS solutions, v. 7, p. 186-193, 2003.
AMAGUA, C. G. P.; EURIQUES, J. F.; ALVES, S. D. C.; KRUEGER, C. P. Analysis of local surface displacement using repeated GPS measurements: a case study of the Guabirotuba area, Curitiba, Brazil. Boletim de Ciências Geodésicas, v. 28, p. e2022005, 2022.
AMAGUA, C. G. P.; KRUEGER, C. P.; CRIOLLO, A. R. T. Modelo Estocástico das Series de Coordenadas GPS da Rede Brasileira de Monitoramento Continuo. Boletim de Ciências Geodésicas, v. 24, p. 545-563, 2018.
BAARDA, W. A testing procedure for use in geodetic networks. Pub. on Geod., New Series, v. 2, n. 5, 1968.
BEVIS, M.; BROWN, A. Trajectory models and reference frames for crustal motion geodesy. Journal of Geodesy, v. 88, n. 3, p. 283–311, 2014.
BLEWITT, G.; LAVALLÉE, D. Effect of annual signals on geodetic velocity. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, v. 107, n. B7, p. ETG 9-1-ETG 9-11, 2002.
BLEWITT, G.; HAMMOND, W.; KREEMER, C. Harnessing the GPS Data Explosion for Interdisciplinary Science. Eos, v. 99, 2018.
BLEWITT, G.; KREEMER, C.; HAMMOND, W. C.; GAZEAUX, J. MIDAS robust trend estimator for accurate GPS station velocities without step detection. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, v. 121, n. 3, p. 2054-2068, 2016.
BOGUSZ, J.; KLOS, A. On the significance of periodic signals in noise analysis of GPS station coordinates time series. GPS solutions, v. 20, p. 655-664, 2016.
BOS, M. S. Hector user manual version 2.1. 2022. Disponível em <https://teromovigo.com/hector/>. Acesso em: jun. 2023.
BOS, M. S.; FERNANDES, R. M. S.; WILLIAMS, S. D. P.; BASTOS, L. Fast error analysis of continuous GNSS observations with missing data. Journal of Geodesy, v. 87, n. 4, p. 351–360, 2013.
BRASSAROTE, G. DE O. N. Modelagem funcional e estocástica de séries temporais para a atualização e estimativa da componente altimétrica: aplicação no Sistema Geodésico Brasileiro. Tese - Presidente Prudente: UNESP, 2020.
DE FREITAS, K. X. S.; DAL POZ, W. R.; NASCIMENTO, L. A. Potencial da Utilização de Multivelocidade no Processo de Atualização Temporal de Coordenadas no PPP. Revista Brasileira de Cartografia, v. 74, n. 3, 2022.
DREWES, H.; HEIDBACH, O. The 2009 horizontal velocity field for South America and the Caribbean. Geodesy for Planet Earth, Heidelberg, BL, v. 136, p. 657-664, 2012. DOI: 10.1007/978-3-642-20338-1_81.
DREWES, H; SÁNCHEZ, L. Velocity model for SIRGAS 2017: VEMOS2017, Technische Universitaet Muenchen, Deutsches Geodaetisches Forschungsinstitut (DGFI-TUM), IGS RNAAC SIRGAS. 2020.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). IBGE-PPP: Serviço on-line para Pós-Processamento de dados GNSS: manual do usuário. Versão maio de 2020. Disponível em: <https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv101677.pdf>. Acesso em: jun. 2023.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA (IBGE). Resolução R.PR 1/2005: Altera a caracterização do Sistema Geodésico Brasileiro. 2005.
JESUS JUNIOR, E. J. M., COSTA, R. R. T., KLEIN, I., & DE OLIVEIRA JR, P.S. Estimação da Aceleração de Estações GNSS Ativas. In: Anais XII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas / V Simpósio Brasileiro de Geomática, Curitiba, 2022.
JESUS JUNIOR, E. J. M. Estimação e análise da aceleração horizontal em estações GNSS de monitoramento contínuo, Dissertação (Mestrado em Ciências Geodésicas) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
LEHMANN, R.; LÖSLER, M. Multiple outlier detection: hypothesis tests versus model selection by information criteria. Journal of surveying engineering, v. 142, n. 4, p. 04016017, 2016.
MONICO, J. F. G. Posicionamento pelo GNSS, descrição, fundamentos e aplicações. 2o ed. São Paulo, SP: Editora UNESP, 2008.
MONTILLET, J. P.; BOS, M. S. (Eds.). Geodetic Time Series Analysis in Earth Sciences. Cham: Springer International Publishing, 2020.
MOREL, L.; MOUDNI, O.; DURAND, F.; NICOLAS, J.; FOLLIN, J. M.; POTTIAUX, E.; VAN BAELEN, J. On the relation between GPS tropospheric gradients and the local topography. Advances in Space Research, v. 68, n. 6, p. 2539-2552, 2021. DOI: 10.1016/j.asr.2021.06.010
SELLA, G. F.; DIXON, T. H.; MAO, A. REVEL: A model for recent plate velocities from space geodesy. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, v. 107, n. B4, p. ETG 11-1-ETG 11-30, 2002