Ανάπτυξη εφαρμογής υπολογισμού μεγεθών από αναπτύγματα σφαιρικών αρμονικών γεωδυναμικών μοντέλων, αποχής γεωειδούς από το ολοκλήρωμα του Stokes και τοπογραφικής αναγωγής

Κολιός, Νικόλαος

Development of an implementation of calculation of quantities using spherical harmonic expansions through geodynamical models, geoid undulation using Stokes law and topographic reduction

Διπλωματική εργασία

Author

Κολιός, Νικόλαος

Date

2024-10-07

Advisor

Ανδριτσάνος, Βασίλειος

Διπλωματική Εργασία (4.112Mb)

Δήλωση Συγγραφέα (181.0Kb)

Keywords

Φυσική γεωδαισία

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση τριών (3) εφαρμογών της Φυσικής Γεωδαισίας, σε προγραμματιστικό περιβάλλον. Συγκεκριμένα, οι εφαρμογές αυτές είναι: α) Ο υπολογισμός διαταρακτικών μεγεθών βαρύτητας μέσω αναπτυγμάτων σφαιρικών αρμονικών χρησιμοποιώντας γεωδυναμικά μοντέλα , β) Ο υπολογισμός της αποχής του Γεωειδούς μέσω του νόμου του Stokes και γ) Ο υπολογισμός της τοπογραφικής αναγωγής σε ένα σημείο . Το προγραμματιστικό περιβάλλον που χρησιμοποιήθηκε είναι το Matlab (έκδοση 2017a). Η εργασία αποτελείται από πέντε (5) κεφάλαια και ένα (1) παράρτημα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις βασικές έννοιες της Γεωδαισίας , τις βασικές επιφάνειες αναφοράς και εν τέλει στη σημασία της επιφάνειας του Γεωειδούς στη Φυσική Γεωδαισία, περιγράφοντας εν συντομία και τις έννοιες που αφορούν στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται μία σύντομη αναφορά στο βασικό θεωρητικό υπόβαθρο για κάθε έναν από τους τρεις υποαλγορίθμους. Στο τρίτο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά στους περιορισμούς που τηρήθηκαν κατά τον προγραμματισμό των εφαρμογών και συνεπακόλουθα στις παραδοχές τους, ούτως ώστε ο χρήστης να γνωρίζει το βαθμό της ακρίβειας των υπολογισμών του προγράμματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά στο προγραμματιστικό περιβάλλον που χρησιμοποιήθηκε για τις εφαρμογές, τις ιδιαιτερότητες του Graphic User Interface περιβάλλοντος , καθώς και τους περιορισμούς του. Στο πέμπτο κεφάλαιο, δίνεται, υπό μορφή εγχειριδίου, ο τρόπος χρήσης του προγράμματος, με χρήση εικόνων για κάθε βήμα ξεχωριστά. Τέλος, στο παράρτημα της εργασίας αυτής, δίνεται ο αλγόριθμος σε μορφή κειμένου. Επίσης, θα πρέπει να επισημανθεί, ότι μαζί με την ολοκλήρωση αυτής της διπλωματικής εργασία, παραδίδεται συνημμένα και όλος ο φάκελος λειτουργίας του προγράμματος (ο αλγόριθμος, τα απαραίτητα στοιχεία των γεωδυναμικών μοντέλων και το figure του GUI).

Abstract

The subject of this thesis is the implementation of three (3) applications of Physical Geodesy in a programming environment. Specifically, these applications are: a) The calculation of gravity disturbance quantities using spherical harmonic expansions through geodynamical models, b) The calculation of the geoid undulation using Stokes’ law, and c) The calculation of the topographic reduction at a specific point. The programming environment used is Matlab (version 2017a). The thesis consists of five (5) chapters and one (1) appendix. In the first chapter, an introduction is given to the basic concepts of Geodesy, the fundamental reference surfaces, and ultimately the significance of the Geoid surface in Physical Geodesy, briefly describing the concepts related to the Earth’s gravitational field. In the second chapter, a brief reference is made to the basic theoretical background for each of the three sub-algorithms. In the third chapter, the limitations adhered to during the programming of the applications are discussed, along with the assumptions made, so that the user is aware of the accuracy level of the program’s calculations. In the fourth chapter, the programming environment used for the applications is discussed, along with the particularities of the Graphic User Interface (GUI) environment and its limitations. In the fifth chapter, a user manual is provided, illustrating the usage of the program with step-by-step images. Finally, in the appendix of this thesis, the algorithm is presented in text format. It should also be noted that along with the completion of this thesis, the entire work folder of the program (including the algorithm, the necessary data from the geodynamical models, and the GUI figure) is provided as an attachment.