سری زمانی، دنباله ای از مشاهدات است که بر اساس زمان یا هر کمیت دیگر با فواصل یکسان مرتب می شود. سری های زمانی موقعیت نیز تابع این تعریف می باشند و به صورت دنباله ای از مشاهدات موقعیت در سطح زمین در زمان های مختلف شناخته می شوند. روش های مختلفی برای انجام مشاهدات در سطح زمین و تشکیل سری های زمانی موقعیت وجود دارد که مشاهدات ایستگاه های دائم سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) از جمله آنها است. برای مطالعه سری های زمانی دو هدف اصلی وجود دارد: شناسایی ماهیت پدیده که به وسیله دنباله ای از مشاهدات نشان داده می شود و پیش بینی پدیده مورد مطالعه که در زمان های آینده احتمال وقوع دارد. آنالیز سری های زمانی حدوداً از سال ۱۹۷۰ میلادی به بعد برای رسیدن به این اهداف به سرعت توسعه و رشد پیدا کرد.
در مطالعات ژئوفیزیکی و ژئودینامیکی برای رسیدن به دو هدف مذکور علاوه بر اینکه مشاهدات دقیق از حرکات پوسته در طول زمان مورد نیاز است، برآوردی دقیق از میزان نویز موجود در این مشاهدات نیز بسیار حائز اهمیت است. درک منبع این نویزها و نحوه رفتار آنها در طول زمان برای بررسی بهتر پدیده مورد اندازه گیری و درک بهتر رفتار پدیده، بسیار حائز اهمیت است. اندازه گیری های حاصل از ایستگاه های دائمی GPS نیز از این قاعده مستثنا نمی باشند. برای رسیدن به بهترین برآورد از پدیده های ژئوفیزیکی و ژئودینامیکی رخ داده در یک ایستگاه از طریق مشاهدات GPS، لازم است تا با بررسی سری های زمانی با استفاده از روش های مختلف، نوع رفتار نویزهای موجود شناسایی و با توجه به نوع این رفتار، نوع نویزها مشخص گردد. در نهایت با توجه به نوع نویز، عامل یا عوامل محتملی که می توانند باعث بروز چنین نویزی گردند، شناسایی و تا حد امکان در زمان اندازه گیری اعمال شوند تا کمترین تأثیر را بر روی مشاهدات داشته باشند. البته در اکثر موارد منابع نویز را به صورت احتمالی میتوان شناسایی کرد و نمی توان منبع دقیق را شناسایی کرد، ولی از طریق حذف این منابع احتمالی نویز می توان تأثیر هر یک را بررسی نمود.
با توجه به موارد اشاره شده هر سری زمانی را می توان متشکل از دو بخش در نظر گرفت: بخش قطعی[۱] و بخش تصادفی[۲]. بخش قطعی یا تابعی شامل اطلاعات مفیدی در مورد حرکات پوسته در محل ایستگاه است. این بخش با استفاده از روابط ریاضی قابل مدل سازی و شناسایی است و اطلاعات مربوط به جهت و مقدار حرکت ایستگاه ها را می توان از طریق این بخش استخراج نمود. بخش تصادفی یا فرمول ناپذیر به دلیل خطاهای رخ داده در مراحل مختلف بدست آوردن سری زمانی ایجاد می گردد. این بخش از سری زمانی بخش ناخواسته است که اطلاعات مفیدی در مورد سری زمانی به ما ارائه نمی دهد. بخش تصادفی علاوه بر اینکه اطلاعات مفیدی فراهم نمی آورد، باعث ایجاد خطا و بی اعتباری در بخش تابعی سری زمانی نیز می گردد.
حال پس از آشنایی کلی با سری های زمانی موقعیت GPS و دو بخش کلی آن، به بررسی جز به جز هر یک از این بخش خواهیم پرداخت. به دلیل حجم زیاد مطالب مربوط به آنالیز سری های زمانی GPS، مطالب مربوط به چندین بخش به صورت زیر تقسیم گردیده و ارائه خواهند شد:
بخش اول: کلیات
بخش دوم: ترم های اصلی سری زمانی موقعیت و مدل حرکتی ایستگاه ها
بخش سوم: فقدان داده (گپ) و آفست در مدل کلی حرکتی ایستگاه ها
بخش چهارم: ترند خطی و غیرخطی در مدل کلی حرکتی ایستگاه ها
بخش پنجم: مؤلفه های فصلی در مدل کلی حرکتی ایستگاه ها
بخش ششم: اثرات پس لرزه ای در مدل کلی حرکتی ایستگاه ها
بخش هفتم: شناسایی مشاهدات اشتباه
بخش هشتم: تحلیل نتایج مدلسازی سری های زمانی موقعیت
[۱] Deterministic Term
[۲] Stochastic Term
نوشته مهندس گودرز یزدان پناه کارشناس ارشد ژئودزی دانشگاه تهران
مطالب مرتبط:
۱. RTK GPS چیست؟
۲. تفاوت GLONASS و GPS چیست؟
۳. کاربرد GPS در فوتبال: چگونه تیم ها از GPS قابل پوشیدن در جام جهانی روسیه استفاده کردند
