نمایش حرکات پوسته زمین با استفاده از شبکه ایستگاه‌های دائمی

مکان نیوز - ایرنا- سازمان نقشه‌برداری کشور، نسخه اولیه وب سایت نمایش آخرین پردازش‌های مربوط به شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک IPGN را تهیه کرده است. در این وب سایت ضمن معرفی چارچوب مرجع مختصات ملی IRGD۲۰۱۰ مورد استفاده در کشور، امکان انتقال مختصات نقاط اندازه‌گیری شده توسط کاربران به آن نیز فراهم شده و در آینده هم امکانات بیشتری به آن افزوده خواهد شد.

حمیدرضا نانکلی، رییس اداره ژئودزی و ژئودینامیک سازمان نقشه‌برداری کشور در یادداشتی نوشت:‌ در ده سال گذشته دنیای ناوبری ماهواره‌ای تغییرات زیادی کرده است این تغییرات در اولین آرایش آسمانی ماهواره‌ها (GPS) و همچنین در ۵ آرایش جدید جهانی یا محلی که شامل QZSS,IRNSS,BeiDou Galile می‌شود؛ ایجاد و به سیستم‌های قابل اعتمادی جهت اهداف تعیین موقعیت و ناوبری و زمان تبدیل شده است. این سیستم‌های ناوبری مستقل به عنوان مکملی برای SBAS هستند تا دسترسی، دقت و اعتماد را در کاربردهای بحرانی افزایش دهند.

توانایی و کاربرد این سیستم‌های ناوبری جهانی به اثبات رسیده و علیرغم مسائل سیاسی و استقلال این سیستم در بحث تعیین موقعیت و زمان ترکیب چندگانه آرایش آسمانی، این سامانه‌ها مزایای زیادی را نسبت به GPS دارند که نتایج آن را می‌توان در بحث چندمسیری و تداخل امواج ملاحظه کرد. همچنین با استفاده از افزایش تعداد ماهواره‌ها، دریافت سیگنال‌های متفاوت، دقت بهتری در تعیین مدل‌سازی شرایط جوی (یونسفر- ترپسفر – Occultation ایجاد می‌شود و همچنین روش‌های جدیدی را برای حل ابهام فاز در معادلات مشاهدات فاز حامل و روش‌های نسبی و PPP ارائه می‌دهد.

 سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) که برای اهداف نظامی و موقعیت‌یابی غیر نظامی طراحی شده‌اند شیوه نوین و منتخبی برای مطالعه محدوده وسیعی از پدیده ژئوفیزیک هستند. اندازه‌گیری‌های GNSS هم اکنون برای تعیین حرکت صفحات تکتونیکی زمین مطالعه تغییر شکل در اطراف گسل‌ها (اندازه‌گیری حرکات قبل و در حال زلزله و بین دو زلزله) و آتشفشان‌ها و اندازه‌گیری حرکات پوسته ناشی از رجعت ایزوستای پس از ذوب شدن یخ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال GPS درترکیب با تایدگیج برای کنترل تغییرات سطح دریا استفاده می‌شود؛ از آنجا که تاخیر سیگنال‌های GPS همانطور که از اتمسفر زمین می‌گذرند قابل اندازه‌گیری هستند؛ اندازه‌گیری‌های GPS حتی در مطالعات اتمسفر نیز قابل استفاده است.

دلایل متعددی باعث رشد فزاینده GPS در کارهای تحقیقاتی شده است. از جمله اینکه GPS موقعیت‌های نسبی سه بعدی با دقت چند میلیمتر تا تقریبا ۱ سانتی‌متر روی طول بازهای از صد متر تا هزاران کیلومتری را ایجاد می‌کند. ذات سه بعدی اندازه گیری‌های GPS به ما این اجازه را می‌دهد که جابجایی‌های ارتفاعی را به همراه جابجایی افقی دریک زمان و مکان مشخص کنیم. قبلا اندازه‌گیری‌های افقی عمدتا" از طریق مثلث‌بندی و اندازه‌گیرهای ارتفاع با ترازیابی دقیق انجام می‌شد.

دلیل دوم افزایش استفاده از GPS درتحقیقات تغییر شکل پوسته آن است. این تکنیک یک ابزار ژئودتیک دقیق و ارزان در اختیار دانشگاه و سایر گروه‌های تحقیقاتی قرار می‌دهد. برعکس سایر تکنیک‌های ژئودتیک فضایی مثل (VLBI) و فاصله‌یابی لیزری ماهواره‌ای (SLR) که نیاز به توانمندی‌های وسیع و بودجه زیاد دارد؛ اندازه‌گیری‌های GPS می‌تواند با سیستم‌های کوچک با بودجه متوسط انجام شود. به این دلیل GPS ضرورتاً جای VLBI و SLR را برای مطالعه حرکات صفحه‌ای و تغییر شکل در مرز صفحات گرفته است. همچنین GPS جایگزین مثلث‌بندی و با دقت کمتر جایگزین ترازیابی مستقیم در مطالعات تغییر شکل پوسته در اثر زلزله و آتشفشان شده است.

کشور ایران در بخشی از جهان با خطر لرزه‌ای بالا واقع شده است. پوسته‌زمین در این منطقه به علت قرار گرفتن بین صفحه اوراسیا در شمال و صفحه عربستان در جنوب، دچار دگرگونی و تغییر شکل بوده که نرخ متوسط کوتاه‌شدگی آن در حدود ۲۴ ± ۲ میلی‌متر در سال برآورد می‌گردد. حرکات پوسته‌زمین در این منطقه، موجب رخ دادن زمین‌لرزه‌های ویرانگر بسیاری در گذشته شده و با توجه به تداوم این حرکات انتظار وقوع چنین حوادثی در آینده نیز بسیار محتمل است. زلزله‌خیز بودن این سرزمین پهناور و خسارات جانی و مالی ناشی از آن، متخصصین و مسئولین امر را بر آن داشت تا با ایجاد شبکه‌های ژئودینامیکی مطالعات جامعی را جهت درک و شناخت بهتر از حرکات پوسته زمین و تغییر شکل‌های تکتونیکی در ایران انجام دهند.
 در راستای تحقق این هدف، شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک و GNSS در سال ۱۳۸۳ توسط سازمان نقشه‌برداری کشور ایجاد شد و فاز اول آن، شامل ۱۰۶ ایستگاه در اوایل دی ماه ۱۳۸۵ به بهره‌برداری رسید و گزارش مربوط به پردازش اولیه ارائه و مختصات نقاط شبکه در چارچوب مرجع مختصاتی ITRF۲۰۰۰ و سیستم مختصات WGS۸۴ با اعمال پارامترهای ترانسفورماسیون محاسبه شد. سپس با افزایش تعداد ایستگاه‌های شبکه و جمع‌آوری طولانی‌مدت داده‌ها، پردازش‌مجدد در سال ۱۳۸۹ انجام و مختصات ۱۱۲ ایستگاه شبکه در چارچوب مرجع مختصاتی ITRF۲۰۰۵  و سیستم مختصات WGS۸۴ با اعمال پارامترهای ترانسفورماسیون ارائه شد. پس از آن در سال ۱۳۹۲ با خرید گیرنده‌های جدید، فاز دوم شبکه ایستگاه‌های دائم تا ۱۲۷ ایستگاه تکمیل شد. سپس به منظور گسترش شبکه ژئودینامیک و همچنین با هدف راه‌اندازی شبکه DGPS، تعدادی ایستگاه با کاربرد دو منظوره به شبکه اضافه شد که با احتساب آنها و حذف و جابجایی‌های مورد نیاز در شبکه، تعداد ایستگاه‌های شبکه در حال حاضر به ۱۵۴ ایستگاه رسید. نتایج حاصل از پردازش داده‌های این ایستگاه‌ها تا پایان سال ۲۰۱۹ و در چارچوب مختصاتی ITRF۲۰۱۴ است.

 اگر چه هدف اولیه از راه‌اندازی این شبکه، مطالعات ژئودینامیکی بوده است، لیکن از داده‌های مربوط به آن می‌توان به عنوان نقاط چارچوب مرجع ملی تعیین‌ موقعیت دقیق در کشور و به جهت انجام بسیاری از پروژه‌های نقشه‌برداری، عمرانی، اکتشافی، استخراج نفت، ارسال تصحیحات تعیین موقعیت آنی، مطالعات جوی، هواشناسی استفاده کرد.
 در همین راستا و به منظور دسترسی عموم محققین به نتایج این شبکه، سایتی طراحی شد. ipgn.ncc.org.ir که به کمک آن امکان دسترسی به سری‌های زمانی و روند تغییرات هر ایستگاه در ۳ مولفه و همچنین میدان سرعت کل شبکه نسبت به پلیت اوراسیا و برای هر ایستگاه به صورت مجزا نمایش داده می‌شود.
تکنیک و روش‌های مختلفی برای توصیف انواع تغییر شکل وجود دارد. تغییر شکل یک جسم را می‌توان در طول زمان بیان کرد، که در این صورت پارامتری به نام نرخ استرین تعریف می‌شود. تعیین و بررسی تنسور نرخ استرین پوسته زمین، امکان توصیف فرآیندهای ژئودینامیکی مانند تجمع استرین گسل‌ها را که یک پارامتر مهم در ارزیابی خطر لرزه‌ای محسوب می‌شود، فراهم می‌آورد. یکی از کاربردهای مهم شبکه ایستگاه‌های دائمی ژئودینامیک و GNSS ایران، محاسبه نرخ استرین ژئودتیکی با استفاده از بردارهای سرعت است. در حال حاضر آخرین اندازه نرخ استرین کل ایران با استفاده از  جدیدترین بردارهای سرعت محاسبه شده است که بر روی این سایت بارگذاری می‌شود.