GNSS mozgásvizsgálatok

A műholdas geodézia megjelenése majd gyors fejlődése az 1980-as évek végétől lehetővé tette, hogy elinduljanak a Föld nagy litoszféralemezeinek mozgását, pontos sebesség-meghatározását célul kitűző geokinematikai kutatások, amelyekben a műholdas helymeghatározás – kezdetben a GPS, majd a többi rendszert is magában foglaló GNSS – vált az elsődleges eszközzé. A műholdas helymeghatározás alkalmazásai az eszközök alacsony költségének, többcélú felhasználhatóságának köszönhetően robbanásszerűen fejlődésnek indultak a földfizikai területén is. Napjainkra a geofizikai, sőt mérnökgeodéziai mozgásvizsgálatokban a globálistól a lokális méretarányokig (lemeztektonika, lemezhatárok zónájának, majd az egy nagyságrenddel kisebb lemezen belüli jelenkori kéregdeformációinak meghatározása) mindenütt elterjedten alkalmazzák.

A geofizikai célú GPS mozgásvizsgálatok során

  • vagy a terepen, lehetőleg sziklakibúvásokon állandósított speciális pontjeleken kampány jelleggel, pl. kétévente ismételt mérések felhasználásával,
  • vagy folyamatosan üzemelő ún. permanens állomások bevonásával,

az adatok tudományos igényű feldolgozásával a pontjelek rendkívül pontos pozícióját és esetleges elmozdulásuk sebességét határozzuk meg. Mindkét megoldásnak megvannak az előnyei és a hátrányai. Kezdetben elsősorban GPS mérési kampányokra alapozottan folytak a mozgásvizsgálatok, de a kevés pontszám, nagyobb emberi erőforrásigény miatt, és mert a hosszútávú azonossága a mérésekhez felhasznált antennának sokszor nem volt biztosítható, a hangsúly regionális, országos léptékekben teljesen áttevődött a permanens állomásokra alapozott mozgásvizsgálatokra. Ezek bár többnyire épületeken helyezkednek el, de a folyamatos észlelési adat, nagyobb pontszám, jobb területi lefedettség kiszűrhetővé teszi az épület esetleges sajátmozgásából adódó hibát és az antennacsere is kezelhető az idősorok analízisével. Ráadásul a kampányok esetében hosszabb időre volt szükség a megbízható sebesség levezetéséhez, folyamatos idősorok mellett elegendő 3 év észlelés, ahol további észlelésekkel a becsült érték finomítható és középhibája pontosítható.

A KGO az elsők között indította el saját GPS technikára alapozott mozgásvizsgálati programját 1991-ben, amelyet később több országgal való együttműködés kezdeményezése után Közép-Európára (CEGRN) is kiterjesztettünk. A Kozmikus Geodéziai Obszervatórium a GPS mozgásvizsgálatok széles skáláján végez kutatásokat és vesz részt együttműködésekben. A műholdradar interferometria a GNSS mozgásvizsgálatokat jól kiegészítő információkat szolgáltat, a KGO kutatói ezen a területen is fontos K+F feladatokon dolgoznak.

Európai szintű mozgásvizsgálat: EPN sűrítés

A KGO kezdeményezésére 2010-ben indult meg az európai országok által üzemeltetett permanens GNSS állomás-hálózatok adatainak feldolgozásából származó eredmények integrálása. Kezdetben az EUPOS (European Positioning System) 5 országa (LAT, EST, POL, SLO, HUN) hálózatainak bevonásával az EUPOS Combination Centre keretében dolgoztunk, amely azóta az EUREF keretében gyakorlatilag teljes Európára kiterjedt. Valamennyi GNSS hálózat feldolgozásának eredménye a KGO-ba továbbítódik SINEX formátumban, ahol a CATREF szoftver felhasználásával egy közös kiegyenlítésbe kerülnek. Egy minden részletre kiterjedő meta-adat homogenizálás és szűrést követően a több mint 3000 állomás több éves adatsorából vezetjük le azok egységes rendszerben kifejezett sebességét. Ezek az adatok kerülnek felhasználásra az EUREF Working Group on Deformation Modeling munkacsoport által, ahol egy egységes sebességmező készül geofizikai és geodéziai alkalmazásokra.

Közép-Európai Mozgásvizsgálati Hálózat - CEGRN

Kronológiai szempontból meg kell említeni a Közép-Európai GPS Geodinamikai Referencia Hálózatot (CEGRN), amely 1993-ban részben KGO kezdeményezésre, 11 ország részvételével jött létre. Ez volt az első széles nemzetközi kooperáció a közép-európai GPS geokinematikai kutatások terén. A CEGRN hálózat az Eurázsiai- és Afrikai-lemezek határzónájától az északkeleten elterülő Kelet-Európai-Prekambriumi-masszívumig terjedt, lefedve a régió minden fő tektonikai egységét, a Déli- és Keleti-Alpokat, az Északnyugati-Dinaridákat, a Pannon-medencét, a Kárpáti-ívet és a Cseh-masszívumot. Az együttműködést az Európai Unió két keretprogram pályázat keretében is támogatta. 2000-ben a hálózat további működtetésére, fejlesztésére, a tudományos együttműködés koordinálására 10 ország intézményeinek részvételével megalakult a CEGRN Konzorcium. A CEGRN hálózatból azonban támogatás hiányában teljes mértékben kimaradtak az epocha (kampány) állomások, az elmúlt évtizedben csak kiválasztott permanens állomások évente egyszeri mérései jelentik a kampányokat.

A Magyar GPS Geodinamikai Alapponthálózat (MGGA)

1990-ben dedikáltan mozgásvizsgálati céllal hoztuk létre az Országos GPS Geodinamikai Hálózat szálkőzetbe állandósított, 9 helyszínen lépcsős illetve 3 fúrt (BUDA, CSER, KOSZ) pontját. A 13. tiszteletbeli mozgásvizsgálati pontot (PENC) a KGO főépületének tetején helyeztük el, amely 1996-tól az EPN része is lett. Az első mérési kampány idején 1991-ben)még a GPS rendszer messze nem volt teljes kiépítettségű: mindössze 15 holdból állt, a GPS konstelláció 1995-re vált teljessé. 1991-ben még két részletben mértük le a hálózatot, kötőpontokkal, kétszer 6 órás periódusokkal. A mérési idő 1993-ban már háromszor 12 óra volt, 1995-től alkalmazzuk a jól bevált 3x24 órás mérési periódust. 2007-től a monitorozásba bevontuk az OGPSH laza üledékes területeken lévő további 9 kényszerközpontos keretpontját is létrehozva ezzel a teljes országos lefedettségű egyenletes ponteloszlású mozgásvizsgálati hálózatot a Magyar GPS Geodinamikai Alapponthálózatot. Mind a 23 MGGA pontot kétévente rendszeresen észleljük, mindig az év ugyanazon időszakában, ugyanazon műszerek/antennák felhasználásával. Ilyen homogén minőségű és rendszeres GPS geokinematikai adatrendszerrel talán a világon sehol sem rendelkeznek! Az eszközrendszer stabilitásának a hátránya, hogy még a 2015-ös kampányban is csak a GPS rendszerben történtek mérések. 2018-ban tervezzük egy megújított, immáron GNSS mérések végzésére alkalmas eszközparkkal folytatni a sorozatot. Az MGGA mérési adatokat egységes, szélső pontosságú, tudományos igényű stratégia és modellek alapján a GNSS Analízis Központunk dolgozza fel. Az adatfeldolgozás során kapott koordináta és kovariancia információk kiegészítve a GNSSnet.hu eredményekkel együtt kerülnek be a kiértékelési eljárásba, amely során többek között felszínmozgás és deformációs paraméterek kerülnek meghatározásra és ezeket más geofizikai adatokkal közösen elemezzük. A felszínmozgások egyre pontosabb 2+1 dimenziós (vízszintes és magassági) feltérképezése mellett ma már a Pannon-medence nagyszerkezeti egységeinek és kisebb kéregblokkoknak, vetőzónáknak a jelenkori kinematikájának megértésén és szeizmotektonikai értelmezésein dolgozunk a tizedmilliméter per éves kéregmozgás sebesség szinteken.

Jelenkori kéregmozgás sebességtérkép Közép-Európában MGGA és CEGRN adatok alapján.

A Magyar GPS Geodinamikai Alapponthálózat valamint az állandósítás, antenna felállítás és a monitoring mérések szemléltetése.