The evaluation of High-Degree geopotential models for regional geoid determination in Turkey

Abstract

High-degree geopotential models of spherical harmonic coefficients are used for modelling the exterior gravity field of the Earth. These coefficients are derived from satellite tracking data, altimeter data, and terrestrial and airborne gravity data. Hundreds of thousands of coefficients and standard deviation values for these coefficients are estimated from millions of measurements. The geopotential model accuracy is affected by the amount, the distribution and the type of measurements. The satellite gravity field missions have provided accurate data forming geopotential models since 1960’s. The geopotential models related to the satellite gravity field missions are experienced by interior validation (estimated error degree variances of fully-normalized coefficients) or outer validation (comparison of model based gravity anomalies and geoid heights with terrestrial measurements). In this paper, recent high-degree geopotential models are primarily explained and evaluated by GNSS/levelling data of a selected study area. The objective of this evaluation is to determine the high-degree geopotential model giving a better fit to the GNSS/levelling data over the study area for the contribution to the regional geoid determination studies in Turkey.

Küresel harmonik katsayılardan oluşan yüksek dereceli jeopotansiyel modeller Dünya’nın dış gravite alanının modellenmesi için kullanılır. Bu katsayılar uydu takip verisinden, altimetre verisinden ve yersel graviteden türetilir. Yüzbinlerce katsayı ve bu katsayıların standart sapma değerleri milyonlarca ölçümden hesaplanır. Jeopotansiyel modelin doğruluğu ölçümlerin miktarından, dağılımından ve türünden etkilenir. Uydu gravite görevleri, 1960 lardan beri jeopotansiyel modelleri oluşturan doğru veri sağlamaktadır. Uydu gravite görevleri ile bağlantılı jeopotansiyel modeller iç geçerlilik (tam normalleştirilmiş katsayıların hesaplanan hata derece varyansları) veya dış geçerlilik (model bazlı gravite anomalilerinin ve jeoid yüksekliklerinin yersel ölçüler ile karşılaştırılması) ile değerlendirilir. Bu çalışmada, güncel yüksek dereceli jeopotansiyel modeller öncelikli olarak açıklanmış ve seçilmiş bir çalışma alanında GNSS/nivelman verisi kullanılarak değelendirilmiştir. Bu değerlendirmenin amacı, Türkiye’deki bölgesel jeoid tespiti çalışmalarına katkıda bulunmak için, çalışma alanındaki GNSS/nivelman verisine daha iyi uyan yüksek dereceli jeopotansiyel modelin belirlenmesidir.