Modelo gravitacional de la Tierra
Descripciones geopotenciales utilizadas por el Departamento de Defensa de EE. UU.
Una vista del geoide de la Tierra, proporcionada por EGM96

Los modelos gravitacionales terrestres ( EGM ) son una serie de modelos geopotenciales de la Tierra publicados por la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA). Se utilizan como referencia geoide en el Sistema Geodético Mundial .

La NGA proporciona los modelos en dos formatos: como una serie de coeficientes numéricos para los armónicos esféricos que definen el modelo, o como un conjunto de datos que proporciona la altura del geoide en cada coordenada con una resolución determinada. [1]

Se han publicado tres versiones del modelo: EGM84 con n=m=180, EGM96 con n=m=360 y EGM2008 con n=m=2160. n y m son los grados y órdenes de los coeficientes armónicos; cuanto más altos sean, más parámetros tendrán los modelos y más precisos serán. EGM2008 también contiene expansiones hasta n=2190. [1] Las versiones de desarrollo del EGM se denominan modelos gravitacionales preliminares (PGM). [2]

Cada versión de EGM tiene su propio código EPSG como dato vertical .

Historia

EGM84

El primer EGM, EGM84, se definió como parte de WGS84 junto con su elipsoide de referencia . WGS84 combina el antiguo GRS 80 con los datos más recientes de entonces, es decir, observaciones Doppler, de medición por láser satelital e interferometría de línea de base muy larga ( VLBI ), y un nuevo método de mínimos cuadrados llamado colocación. [3] Permitió definir un modelo con n=m=180, proporcionando un ráster para cada medio grado (30', 30 minutos) de latitud y longitud del mundo. [4] NIMA también calculó y puso a disposición anomalías de gravedad derivadas del altímetro medio de 30′×30′ de la Misión Geodésica GEOSAT . También está disponible la de 15′×15′. [5]

EGM96

El EGM96 de 1996 es el resultado de una colaboración entre la Agencia Nacional de Imágenes y Cartografía (NIMA), el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA (GSFC) y la Universidad Estatal de Ohio . Aprovechó los nuevos datos de gravedad de superficie de muchas regiones diferentes del mundo, incluidos los datos recién publicados de los archivos del NIMA. Las principales adquisiciones de gravedad terrestre realizadas por el NIMA desde 1990 incluyen estudios de gravedad aerotransportados sobre Groenlandia y partes del Ártico y la Antártida, estudiados por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y proyectos de recopilación de gravedad cooperativa, varios de los cuales se llevaron a cabo con la Universidad de Leeds. Estos esfuerzos de recopilación han mejorado los fondos de datos sobre muchas de las áreas terrestres del mundo, incluidos África, Canadá, partes de Sudamérica y África, el sudeste asiático, Europa del Este y la ex Unión Soviética. Además, se han realizado importantes esfuerzos para mejorar la base de datos de anomalías medias de 30' existente del NIMA mediante contribuciones sobre varios países de Asia. El EGM96 también incluyó anomalías derivadas del altímetro derivadas del ERS-1 de Kort & Matrikelstyrelsen (KMS), (National Survey and Cadastre, Dinamarca) sobre partes del Ártico y la Antártida, así como las anomalías derivadas del altímetro de Schoene [1996] sobre el mar de Weddell . El ráster del EGM96 se proporciona con una resolución de 15'x15'. [1]

EGM96 es una solución compuesta, que consta de: [6]

  1. una solución combinada de grado y orden 70,
  2. una solución diagonal en bloque desde el grado 71 hasta el 359,
  3. y la solución de cuadratura en el grado 360.

PGM2000A es un modelo derivado de EGM96 que incorpora ecuaciones normales para la topografía dinámica del océano implicada en el modelo de circulación general oceánica POCM4B .

EGM2008

El equipo de desarrollo del modelo gravitacional terrestre oficial EGM2008 de la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA) ha publicado el modelo EGM oficial. Entre otras nuevas fuentes de datos, la misión del satélite GRACE proporcionó un modelo de muy alta resolución de la gravedad global. Este modelo gravitacional está completo hasta el grado armónico esférico y el orden 2159 (diagonal de bloque), y contiene coeficientes adicionales que se extienden hasta el grado 2190 y el orden 2159. Proporciona un raster de 2,5′×2,5′ y una precisión cercana a los 10 cm. 1'×1' también está disponible [7] en PGM no flotante pero sin pérdida , [5] [8] pero los archivos .gsb originales son mejores. [9] De hecho, algunas bibliotecas como GeographicLib utilizan PGM sin comprimir, pero no son datos flotantes originales como los que estaban presentes en el formato .gsb. Esto introduce un error de hasta 0,3 mm debido a la cuantificación de 16 bits; utilizar GeoTIFF float sin pérdida o archivos .gsb originales es una buena idea. [5] Las dos cuadrículas se pueden recrear utilizando un programa en Fortran y datos de origen de NGA. [10] Las "versiones de prueba" de EGM2008 incluyen PGM2004, 2006 y 2007. [2]

Al igual que con todos los modelos armónicos esféricos, EGM2008 se puede truncar para tener menos coeficientes con menor resolución.

Asamblea General Extraordinaria 2020

EGM2020 será una nueva versión (aún no publicada a fecha de septiembre de 2024) con la misma estructura que EGM2008, pero con una precisión mejorada al incorporar datos más nuevos. [11] Originalmente se planeó que se lanzara en abril de 2020. [12] La versión precursora XGM2016 (X significa experimental) se lanzó en 2016 hasta el grado y orden (d/o) 719. [13] XGM2019e se lanzó en 2020 hasta el d/o esferoidal 5399 (que corresponde a una resolución espacial de 2′ que es ~4 km) y el d/o esférico 5540 con una construcción armónica esferoidal diferente seguida de una conversión de nuevo a armónicos esféricos. [14] [15] XGM2020 también se lanzó recientemente. [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc «WGS 84 Earth Gravitational Model» (Modelo gravitacional terrestre WGS 84). earth-info.nga.mil . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2013. Consultado el 30 de julio de 2019 .
  2. ^ ab Pavlis, Nikolaos K.; Holmes, Simon A.; Kenyon, Steve C.; Factor, John K. (abril de 2012). "El desarrollo y evaluación del Modelo Gravitacional de la Tierra 2008 (EGM2008)". Revista de investigación geofísica: Tierra sólida . 117 (B4). Código Bibliográfico :2012JGRB..117.4406P. doi :10.1029/2011JB008916.
  3. ^ Ruffhead, A. (abril de 1987). "Introducción a la colocación por mínimos cuadrados". Survey Review . 29 (224): 85–94. doi :10.1179/003962687791512662.
  4. ^ "Modelo gravitacional de la Tierra WGS 84, N=M=180". earth-info.nga.mil .
  5. ^ abc "GeographicLib: Altura del geoide". geographicallib.sourceforge.io . Consultado el 31 de enero de 2022 .
  6. ^ Lemoine, FG, SC Kenyon, JK Factor, RG Trimmer, NK Pavlis, DS Chinn, CM Cox, SM Klosko, SB Luthcke, MH Torrence, YM Wang, RG Williamson, EC Pavlis, RH Rapp y TR Olson (1998). The Development of the Joint NASA GSFC and the National Imagery and Mapping Agency (NIMA) Geopotential Model EGM96 [El desarrollo del modelo geopotencial conjunto EGM96 de la NASA GSFC y la Agencia Nacional de Imágenes y Cartografía (NIMA)]. NASA/TP-1998-206861, julio de 1998. Parcialmente disponible en línea.
  7. ^ "EPSG:3859" . Consultado el 4 de febrero de 2022 .
  8. ^ "Altura EGM2008" . Consultado el 4 de febrero de 2022 .
  9. ^ "Geoides EGM96 y EGM2008". www.usna.edu . Consultado el 31 de enero de 2022 .
  10. ^ "EGM2008 - Versión WGS 84". Archivado desde el original el 18 de febrero de 2021. Consultado el 4 de febrero de 2022 .
  11. ^ Barnes, D.; Factor, J. K.; Holmes, SA; Ingalls, S.; Presicci, MR; Beale, J.; Fecher, T. (1 de diciembre de 2015). Modelo gravitacional de la Tierra 2020. Reunión de otoño de la AGU. págs. G34A–03. Código Bibliográfico :2015AGUFM.G34A..03B.
  12. ^ Daniel Barnes; Jim Beale; Sarah Ingalls; Howard Small; Rose Ganley; Cliff Minter; Manny Presicci (18 de septiembre de 2019). "EGM2020: actualizaciones" (PDF) .
  13. ^ Pail, R.; Fecher, T.; Barnes, D.; Factor, JF; Holmes, SA; Gruber, T.; Zingerle, P. (abril de 2018). "Nota breve: el modelo geopotencial experimental XGM2016". Revista de Geodesia . 92 (4): 443–451. Código Bibliográfico :2018JGeod..92..443P. doi :10.1007/s00190-017-1070-6. S2CID  126360228.
  14. ^ Zingerle, P.; Pail, R.; Gruber, T.; Oikonomidou, X. (julio de 2020). "El modelo de campo gravitatorio global combinado XGM2019e" (PDF) . Journal of Geodesy . 94 (7): 66. Bibcode :2020JGeod..94...66Z. doi : 10.1007/s00190-020-01398-0 .
  15. ^ "El modelo experimental del campo gravitatorio XGM2019e". dataservices.gfz-potsdam.de . Consultado el 30 de enero de 2022 .
  16. ^ Zingerle, Philipp (2 de mayo de 2020). "Modelado de campos gravitatorios globales combinados de alta resolución: el modo d/o 5,400 XGM2020" (PDF) .
  • EGM96: El modelo geopotencial conjunto GSFC y NIMA de la NASA
  • Modelo gravitacional de la Tierra 2008 (EGM2008)
  • GeographicLib ofrece una utilidad, GeoidEval (con código fuente), para evaluar la altura del geoide de los modelos de gravedad terrestre EGM84, EGM96 y EGM2008. Aquí se incluye una versión en línea de GeoidEval.
  • La biblioteca de componentes Tracker del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos es una biblioteca Matlab gratuita con varias rutinas de síntesis gravitacional. La función getEGMGeoidHeightse puede utilizar para evaluar la altura del geoide según los modelos EGM96 y EGM2008. Además, el potencial gravitacional, la aceleración y el gradiente de gravedad (segundas derivadas espaciales del potencial) se pueden evaluar utilizando la spherHarmonicEvalfunción, como se muestra en DemoGravCode.
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