Analysis of station geodetic position time series: application to the International Terrestrial Reference Frame (ITRF)

Analyse des séries temporelles de positions des stations de géodésie spatiale

Xavier Collilieux (1)

1 Observatoire de Paris

For the first time of its history, the latest to date realization of the International Terrestrial Reference System, the ITRF2005, has been generated from station position time series of the four main space geodetic techniques: the Global Positioning System (GPS), the Very Long Baseline Interferometry (VLBI), the Satellite Laser Ranging (SLR), and the Doppler Orbit determination and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS). The ITRF computation process consists in stacking the station positions of each technique individually and then combining those using local ties. Meanwhile, time series of station positions allow investigating not only their temporal variations but also global biases that affect reference frame determination. In addition, the current ITRF computation process is a good opportunity to study the agreement of the station position estimations from the space geodetic techniques. To be comparable to each other, global biases which affect stations positions from each technique need to be properly estimated and removed. We have developed some methods to limit the aliasing effect which occurs during this estimation process. These methods have been applied to compare station height time series from VLBI, SLR, and GPS and geocenter motion time series. These analyses have highlighted a certain agreement at the annual frequency, which expresses the detection of loading effects. The use of a loading model in secular frame estimation process is therefore recommended.

Pour la première fois de son histoire, la dernière réalisation en date du Système International de Référence Terrestre, l'ITRF2005, a été générée à partir de séries temporelles de positions de stations des 4 grandes techniques de géodésie spatiale: le Système de Positionnement Global GPS, l'Interférométrie à Très Longue Base, VLBI, la Télémétrie Laser sur Satellite SLR et le système de détermination d'orbite précise de satellite DORIS. Le processus d'estimation de l'ITRF nécessite le calcul des positions et vitesses des stations de ces réseaux qui sont ensuite combinées à l'aide de rattachements locaux dans les sites co-localisés. Dès lors, la disponibilité de séries temporelles de positions permet non seulement la mesure de leurs variations temporelles mais aussi l'étude continuelle des biais globaux affectant les repères estimés. De plus, elle offre la possibilité d'étudier l'accord de ces techniques à un taux d'échantillonnage très élevé. Cette comparaison nécessite le retrait des biais globaux qui, cependant, introduit une erreur appelée "effet de réseau". Cet effet a été étudié à l'aide de données synthétiques et des méthodes permettant de le limiter ont été proposées. Elles ont été appliquées pour comparer les séries temporelles de hauteurs VLBI, SLR et GPS et différentes estimations du mouvement du géocentre. Ces analyses ont permis de mettre en évidence un accord certain à la fréquence annuelle, qui témoigne de la détection des phénomènes de surcharge agissant sur la croûte terrestre. L'utilisation d'un modèle de surcharge dans le processus d'estimation d'un repère séculaire est donc recommandée.

Mots clés: astronomy

Mots clés: Astronautique en géodésie; Séries chronologiques; Terre

Domaines: Astrophysique [astro-ph]

Xavier Collilieux. Analysis of station geodetic position time series: application to the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). Astrophysics [astro-ph]. Observatoire de Paris, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02095044⟩