Koncepcja europejskiego układu wysokościowego
Podczas Sympozjum EUREF w Helsinkach w 1995 roku przedstawiona została propozycja połączenia istniejącej sieci EUREF, regionalnych sieci niwelacyjnych Europy (UPLN i UELN) oraz sieci mareografów w jednolitą, zintegrowaną sieć. Elementem wiążącym wymienione sieci w jedną całość była międzynarodowa kampania GPS, która zawierała odpowiednio rozmieszczone punkty trzech wymienionych wyżej sieci. Opracowanie wyników tej kampanii umożliwiło zdefiniowanie "European Vertical Reference Network" (EUVN), który to układ wysokościowy powinien spełniać istniejące potrzeby tak naukowe jak i praktyczne.
Propozycja przeprowadzenia odpowiedniej kampanii GPS była dyskutowana podczas spotkania Technicznej Grupy Roboczej EUREF w Bingen/Frankfurt w lutym 1996 roku. Grupa Robocza Podkomisji EUREF ustanowiła podgrupę, która zajęła się przygotowaniem projektu kampanii GPS. Przyjęto, że sieć powinna składać się z około 140 punktów w tym z około 40 punktów sieci EUREF, 40 punktów sieci UELN, 30 punktów sieci UPLN i z około 30 punktów mareograficznych. Włączenie lokalnych krajowych mareografów do jednolitej sieci miało umożliwić precyzyjne wyznaczenie wzajemnych relacji między nimi i układami wysokościowymi obowiązującymi w poszczególnych krajach oraz zdefiniować jednorodną europejską sieć niwelacyjną.
Główne cele sieci EUVN
- stworzenie zintegrowanego układu wysokościowego.
Wszystkie punkty sieci EUVN zostaną wyznaczone w trójwymiarowym, kartezjańskim (Xp, Yp, Zp) układzie współrzędnych ETRS89. Dla każdego punktu zostanie wyznaczona liczba geopotencjalna. Dodatkowo na punktach sieci EUVN oprócz liczb geopotencjalnych zostaną wyznaczone wysokości normalne oraz wysokości ortometryczne. W ten to sposób sieć EUVN stanie się zarówno geometrycznym jak i fizycznym układem odniesienia.
- ujednolicenie krajowych układów wysokościowych w Europie.
Obok regionalnych sieci wysokościowych takich jak UELN73 dla Europy Zachodniej i Północnej oraz sieci UPLN82 dla Europy środkowej i Wschodniej istnieją w Europie krajowe sieci, które różnią się między sobą poziomem odniesienia i systemem wysokościowym. Celem projektu EUVN jest ujednolicenie sieci niwelacyjnych w ramach sieci UELN.
- dostarczenie punktów oporowych dla potrzeb badania przebiegu geoidy w Europie
, tak zwanych "fiducial points".
Zastosowanie techniki GPS do wyznaczania wysokości (różnic wysokości) gwałtownie wzrośnie gdy tylko geoida będzie znana z dostatecznie wysoką precyzją. W celu wyznaczenia przebiegu geoidy potrzebna jest znajomość europejskiej geoidy odniesienia w układzie ETRS89 i układzie odniesienia sieci UELN. Jak do tej pory w Europie nie dysponujemy geoidą na poziomie dokładności kilku centymetrów.
- dostarczenie powiązań między poziomami odniesienia w różnych krajach europejskich zdefiniowanymi przez lokalny średni poziom mórz i oceanów.
Obecnie tzw. "zerowy" poziom odniesienia dla sieci UELN jest zdefiniowany poprzez mareograf w Amsterdamie a dla sieci UPLN poprzez mareograf w Kronsztadzie. Różnica poziomów między tymi dwoma mareografami jest rzędu 0.15m.
- dostarczenie danych do obecnie tworzonego absolutnego, globalnego układu wysokościowego.
- stworzenie sieci fundamentalnej dla następnego geokinematycznego układu wysokościowego
np. UELN 2000, uwzględniającego m.in. wypiętrzanie się Skandynawii i regionu Karpacko-Bałkańskiego.
- dostarczenie informacji umożliwiających rozdzielenie ruchów pionowych skorupy ziemskiej od zmian poziomu mórz i oceanów.
Mareografy rejestrują lokalne zmiany poziomu mórz, na które to zmiany nakładają się ruchy pionowe skorupy ziemskiej i zmiany poziomu mórz i oceanów. Dlatego też badanie zmian poziomu mórz i oceanów w skali globalnej wymaga monitorowania ruchów pionowych stacji mareograficznych w jednolitym, geocentrycznym układzie odniesienia w celu wyeliminowania ich z odczytów mareogarfucznych.
- umożliwienie wyrażania wyników opracowania regionalnych projektów geodynamicznych w jednolitym układzie odniesienia EUREF (ETRS89)
w celu ich późniejszej poprawnej interpretacji geofizycznej.
Kryteria doboru punktów sieci EUVN
- Ostatecznie sieć EUVN nie powinna zawierać więcej niż ok. 180 punktów.
- Punkty sieci EUVN powinny być rozłożone równomiernie na całym kontynencie europejskim. W tym celu planując punkty w kraju powinno uwzględnić się rozmieszczenie punktów w krajach sąsiednich.
- Sieć EUVN powinna połączyć w jedną całość systemy wysokościowe i zintegrować pod względem
wysokościowym takie układy odniesienia jak European Reference Systems EUREF, UELN (i krajowe
sieci wysokościowe), sieć stacji mareogarficznych jak i regionalną geoidę europejską.
- Sieć EUVN powinna być projektowana przy uwzględnieniu istniejącej już sieci EUREF i UELN
jak również powinna uwzględniać planowaną obecnie w Europie sieć permanentnych stacji GPS.
- Proporcje między liczbą punktów sieci EUREF, UELN95 a maregrafami powinny być dobrze wyważone.
- Stabilizacja nowych punktów EUVN powinna być zrealizowana w bliskim sąsiedztwie punktów sieci UELN95,
EUREF lub stacji mareograficznych (w miarę możliwości w odległości do około 100 m)
- Przy wyborze punktów należy przestrzegać zasady, aby punkty sieci EUVN były dowiązane do punktów węzłowych sieci UELN95 a w ostateczności do linii niwelacyjnych I-rzędu.
- Stacje geodynamiczne jak Graz, Madryt, Matera, Onsala, Trömso, Wettzell, Zimmwerwald oraz 31 wybranych stacji mareograficznych zostały włączone do sieci EUVN automatycznie.
- Stabilizacja punktu GPS powinna być wykonana, aby zapewnić stabilność punktu przez długi okres czasu (np. tak jak dla punktów sieci I-rzędu). W przypadku gdy punkt GPS i reper niwelacyjny są oddalone od siebie o więcej niż 100 m wówczas należy wykonać pomiary grawimetryczne wzdłuż dowiązania.
Projekt polskiej części sieci EUVN
Wiosną 1996 roku przeprowadzono wywiad terenowy na następujących punktach wiekowych pod kątem możliwości ich wykorzystania w kampanii GPS: Jaroty koło Olsztyna, Prostki (Bobry) koło Grajewa, Żabce koło Międzyrzeca Podlaskiego, Sanok, Brudzowice koło Częstochowy, Borów koło Jeleniej Góry, Chełmsko koło Skwierzyny, Wilkowo (Wapienno) koło Żnina, Lesięcin koło Węgorzyna, Łęczyce koło Lęborka.
Ostatecznie, biorąc pod uwagę zarówno zalecenia ogólne jak i wyniki wywiadu terenowego, do polskiej części sieci EUVN zaproponowano włączenie czterech istniejących permanentnych stacji GPS (Borowiec, Józefosław, Borowa Góra i Lamkówko), punkt sieci EUREF na Rozewiu oraz pięć reperów wiekowych sieci UELN95, a mianowicie: Borowa Góra, Prostki, Sanok, Brudzowice i Chełmsko. Dodatkowo zastabilizowany został nowy punkt EUVN w Świnoujściu (z uwagi na
bliskość mareografu z długim szeregiem czasowym obserwacji) oraz włączony punkt Ustka (także w pobliżu mareografu) uprzednio wyznaczany w ramach Baltic Sea Level Project.
W rejonie Władysławowa usytuowane są aż trzy typy punktów, a mianowicie: reper wiekowy w Łęczycach, punkt EUREF na Rozewiu i mareograf we Władysławowie. Do sieci EUVN zostały włączone wszystkie trzy typy punktów. Ponieważ nie było możliwości wykonania pomiarów GPS bezpośrednio na reperze wiekowym w Łęczycach, jak również ze względu na bliskie wzajemne położenie mareogarfu i punktu EUREF zdecydowano się wykonać obserwacje GPS tylko na punkcie EUREF na Rozewiu. Punkt ten poprzez nową linię niwelacji 1 klasy został związany z reperem wiekowym w Łęczycach i mareografem we Władysławowie a następnie połączony z linią niwelacyjną, biegnącą z Redy na Hel. W ten sposób uniknięto zagęszczenia w jednym rejonie odbiorników GPS podczas kampanii a jednocześnie reper wiekowy i mareograf zostały włączone do sieci EUVN. W dalszej kolejności zaplanowane zostało stworzenie punktu węzłowego na Rozewiu poprzez poprowadzenie nowej linii niwelacyjnej z Rozewia do Łeby.
Wariant ostatecznie zrealizowany sieci EUVN
Kampania obserwacyjna EUVN '97 została zrealizowana w dniach od 21 (18:00 UT) do 29 (6:00 UT) maja 1997 roku.
Ostatecznie pomiary wykonano na 196 punktach w 32 krajach:
