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Using direct transformation approach as an alternative technique to fuse global digital elevation models with GPS/levelling measurements in Egypt / Hossam Talaat Elshambaky in Journal of applied geodesy, vol 13 n° 3 (July 2019)  

Public [article]  inJournal of applied geodesy > vol 13 n° 3 (July 2019) . - pp 159 - 177 Titre : Using direct transformation approach as an alternative technique to fuse global digital elevation models with GPS/levelling measurements in Egypt Type de document : Article/Communication Auteurs : Hossam Talaat Elshambaky, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 159 - 177 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Nivellement [Termes descripteurs IGN] collocation par moindres carrés [Termes descripteurs IGN] Egypte [Termes descripteurs IGN] formule de Molodensky [Termes descripteurs IGN] fusion de données [Termes descripteurs IGN] méthode fiable [Termes descripteurs IGN] MNS GTOPO30 [Termes descripteurs IGN] MNS SRTM [Termes descripteurs IGN] modèle numérique de surface [Termes descripteurs IGN] réseau neuronal artificiel [Termes descripteurs IGN] séparateur à vaste marge Résumé : (auteur) Open global digital elevation models (GDEMs) represent a free and important source of information that is available to any country. Fusion processing between global and national digital elevation models is neither easy nor inexpensive. Hence, an alternative solution to fuse a GDEM (GTOPO30 or SRTM 1) with national GPS/levelling measurements is adopted. Herein, a transformation process between the GDEMs and national GPS/levelling measurements is applied using parametric and non-parametric equations. Two solutions are implemented before and after the filtration of raw data from outliers to assess the ability of the generated corrector surface model to absorb the effect of the outliers’ existence. In addition, a reliability analysis is conducted to select the most suitable transformation technique. We found that when both the fitting and prediction properties have equal priority, least-squares collocation integrated with a least-squares support vector machine inherited with a linear or polynomial kernel function exhibits the most accurate behavior. For the GTOPO30 model, before filtration of the raw data, there is an improvement in the mean and root mean square of errors by 39.31 % and 68.67 %, respectively. For the SRTM 1 model, the improvement in mean and root mean square values reached 86.88 % and 75.55 %, respectively. Subsequently, after the filtration process, these values became 3.48 % and 36.53 % for GTOPO30 and 85.18 % and 47.90 % for SRTM 1. Furthermore, it is found that using a suitable mathematical transformation technique can help increase the precision of classic GDEMs, such as GTOPO30, making them to be equal or more accurate than newer models, such as SRTM 1, which are supported by more advanced technologies. This can help overcome the limitation of shortage of technology or restricted data, particularly in developed countries. Henceforth, the proposed direct transformation technique represents an alternative faster and more economical way to utilize unfiltered measurements of GDEMs to estimate national digital elevations in areas with limited data. Numéro de notice : A2019-283 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1515/jag-2018-0050 date de publication en ligne : 05/03/2019 En ligne : https://doi.org/10.1515/jag-2018-0050 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93118 [article]

High-resolution models of tropospheric delays and refractivity based on GNSS and numerical weather prediction data for alpine regions in Switzerland / Karina Wilgan in Journal of geodesy, vol 93 n°6 (June 2019)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 93 n°6 (June 2019) . - pp 819 - 835 Titre : High-resolution models of tropospheric delays and refractivity based on GNSS and numerical weather prediction data for alpine regions in Switzerland Type de document : Article/Communication Auteurs : Karina Wilgan, Auteur ; Alain Geiger, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 819 - 835 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes descripteurs IGN] Alpes [Termes descripteurs IGN] collocation par moindres carrés [Termes descripteurs IGN] correction troposphérique [Termes descripteurs IGN] données GNSS [Termes descripteurs IGN] données météorologiques [Termes descripteurs IGN] interféromètrie par radar à antenne synthétique [Termes descripteurs IGN] modèle mathématique [Termes descripteurs IGN] précision de l'estimation [Termes descripteurs IGN] prévision météorologique [Termes descripteurs IGN] réfraction [Termes descripteurs IGN] retard troposphérique [Termes descripteurs IGN] retard troposphérique zénithal [Termes descripteurs IGN] Suisse Résumé : (auteur) The tropospheric delay of a microwave signal affects all space geodetic techniques. One possibility of modeling the delay is by introducing tropospheric models from external data sources. In this study, we present high-resolution models of tropospheric total refractivity and zenith total delay (ZTD) for the alpine area in Switzerland. The troposphere models are based on different combinations of data sources, including numerical weather prediction (NWP) model COSMO-1 with high spatial resolution of 1.1 km × 1.1 km, GNSS data from permanent geodetic stations and GPS L1-only data from low-cost permanent stations. The tropospheric parameters are interpolated to the arbitrary locations by the least-squares collocation method using the in-house developed software package COMEDIE (Collocation of Meteorological Data for Interpretation and Estimation of Tropospheric Pathdelays). The first goal of this study is to validate the obtained models with the reference radiosonde and GNSS data to show the improvement w.r.t. the previous studies that used lower resolution input data. In case of total refractivity, the profiles reconstructed from COSMO-1 model show the best agreement with the reference radiosonde measurements, with an average bias of 1.1 ppm (0.6% of the total refractivity value along a vertical profile) and standard deviation of 2.6 ppm (1.6%) averaged from the whole profile. The radiosondes are assimilated into COSMO-1 model; thus, a high correlation is expected, and this comparison is not independent. In case of ZTD, the GNSS-based model shows the highest agreement with the reference GNSS data, with an average bias of 0.2 mm (0.01%) and standard deviation of 4.3 mm (0.2%). For COSMO-based model, the agreement is also very high, especially compared to our previous studies with lower resolution NWPs. The average bias is equal to − 2.5 mm (0.1%) with standard deviation of 9.2 mm (0.5%). The second goal of this study is to test the feasibility of calculating high-resolution troposphere models over a limited area from coarser data sets. We calculate the ZTD models with spatial resolution of 20 m for a test area in Matter Valley. We include the information from the low-cost GPS stations (X-Sense), to also assess the performance and future usability of such stations. We validate the models based on three data sources w.r.t. the reference GNSS data. For the station located inside the area of the study, the models have an agreement of few mm with the reference data. For stations located further away from the study area, the agreement for X-Sense is smaller, but the standard deviations of residuals are still below 15 mm. We consider also another factor of evaluating the high-resolution models, i.e., spatial variability of the data. For designing a GNSS network, also for the tropospheric estimates, the height variability of the network may be as important as the horizontal distribution. The GNSS-based models are built from the coarsest network; thus, their variability is the lowest. The variability of X-Sense-based stations is the highest; thus, such data may be suitable for building troposphere models for very high-resolution applications. Numéro de notice : A2019-350 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-018-1203-6 date de publication en ligne : 01/10/2018 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-018-1203-6 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93394 [article]

Enhancing the predictability of least-squares collocation through the integration with least-squares-support vector machine / Hossam Talaat Elshambaky in Journal of applied geodesy, vol 13 n° 1 (January 2019)  

Public [article]  inJournal of applied geodesy > vol 13 n° 1 (January 2019) . - pp 1 - 15 Titre : Enhancing the predictability of least-squares collocation through the integration with least-squares-support vector machine Type de document : Article/Communication Auteurs : Hossam Talaat Elshambaky, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 1 - 15 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Statistiques [Termes descripteurs IGN] classification par réseau neuronal [Termes descripteurs IGN] classification par séparateurs à vaste marge [Termes descripteurs IGN] collocation par moindres carrés [Termes descripteurs IGN] covariance [Termes descripteurs IGN] Egypte [Termes descripteurs IGN] fonction de base radiale [Termes descripteurs IGN] géoïde local Résumé : (Auteur) Least-squares collocation (LSC) is a crucial mathematical tool for solving many geodetic problems. It has the capability to adjust, filter, and predict unknown quantities that affect many geodetic applications. Hence, this study aims to enhance the predictability property of LSC through applying soft computing techniques in the stage of describing the covariance function. Soft computing techniques include the support vector machine (SVM), least-squares-support vector machine (LS-SVM), and artificial neural network (ANN). A real geodetic case study is used to predict a national geoid from the EGM2008 global geoid model in Egypt. A comparison study between parametric and soft computing techniques was performed to assess the LSC predictability accuracy. We found that the predictability accuracy increased when using soft computing techniques in the range of 10.2 %–27.7 % and 8.2 %–29.8 % based on the mean square error and the mean error terms, respectively, compared with the parametric models. The LS-SVM achieved the highest accuracy among the soft computing techniques. In addition, we found that the integration between the LS-SVM with LSC exhibits an accuracy of 20 % and 25 % higher than using LS-SVM independently as a predicting tool, based on the mean square error and mean error terms, respectively. Consequently, the LS-SVM integrated with LSC is recommended for enhanced predictability in geodetic applications. Numéro de notice : A2019-132 Thématique : MATHEMATIQUE/POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1515/jag-2018-0017 date de publication en ligne : 25/08/2018 En ligne : https://doi.org/10.1515/jag-2018-0017 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=92462 [article]

Détermination d’un modèle géopotentiel à haute résolution en zone littorale aidé par des mesures d’horloges atomiques / Hugo Lecomte (2018) 

Public Titre : Détermination d’un modèle géopotentiel à haute résolution en zone littorale aidé par des mesures d’horloges atomiques Type de document : Mémoire Auteurs : Hugo Lecomte, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2018 Importance : 55 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Rapport de projet pluridisciplinaire, cycle Ingénieur 2e année Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique [Termes descripteurs IGN] analyse spectrale [Termes descripteurs IGN] anomalie de pesanteur [Termes descripteurs IGN] Bretagne [Termes descripteurs IGN] champ de pesanteur terrestre [Termes descripteurs IGN] chronométrie [Termes descripteurs IGN] collocation par moindres carrés [Termes descripteurs IGN] covariance [Termes descripteurs IGN] horloge atomique [Termes descripteurs IGN] levé gravimétrique [Termes descripteurs IGN] littoral [Termes descripteurs IGN] littoral atlantique (France) [Termes descripteurs IGN] modèle de géopotentiel local [Termes descripteurs IGN] potentiel de pesanteur terrestre [Termes descripteurs IGN] processus gaussien [Termes descripteurs IGN] quasi-géoïde Index. décimale : PROJET Rapports de projet - stage des ingénieurs de 2e année Résumé : (auteur) Les récentes avancées technologiques en matière de chronométrie permettent de réaliser des comparaisons d’horloge à distance avec une incertitude proche de 10−18 en terme de fréquence relative. Avec une telle exactitude, il est possible d’accéder à un nouveau type d’observable géodésique qui pourrait nous servir à améliorer notre connaissance du champ de gravité terrestre, et donc du géoïde, et envisager d’autres applications en Sciences de la Terre. En effet, au lieu d’utiliser un modèle de champ de gravité à l’état de l’art pour prédire les décalages de fréquence entre horloges, les horloges permettraient de mesurer des différences de géopotentiel directement avec une précision centimétrique. C’est le principe de la géodésie chronométrique. Les méthodes utilisées jusqu’à présent par la géodésie pour déterminer le géopotentiel reposent principalement sur des approches indirectes combinant données gravimétriques, gradiométriques et topographiques. Actuellement, il est possible de reconstruire le potentiel à partir des données satellitaires GRACE et GOCE avec une précision centimétrique à des résolutions de l’ordre de 100 km. Néanmoins, cette résolution n’est pas suffisante pour pouvoir accéder à l’intégralité des variations du géoïde, comme dans les régions montagneuses par exemple. Pour accéder à une résolution spatiale plus fine, le potentiel est calculé en intégrant les données de gravimétrie près de la surface. Or, la répartition inégale de ces données limite la précision de reconstruction, en particulier dans les zones de transitions (côtes, frontières entre pays), avec très souvent des trous de données dans les régions difficiles d’accès. Dans Lion et al. [2017b], il a été montré que compléter un réseau de données gravimétriques en région montagneuse avec des données de type potentiel de gravité pouvait permettre d’améliorer significativement la détermination du géopotentiel à très haute résolution spatiale, au-delà de ce qui est possible de faire avec uniquement les satellites. Par ailleurs, une grande précision sur la détermination des altitudes est cruciale dans les zones côtières, mal couvertes par les données gravimétriques. Nous avons étudié deux zones côtières, la Bretagne et la côte Atlantique au centre de la France. Ces régions présentent une séparation terre-mer avec deux couvertures de données différentes. La méthode consiste à générer un champ de données synthétiques à haute résolution, de simuler des mesures (données gravimétriques et de comparaison d’horloges) de ce champ pour finalement reconstruire une carte du géopotentiel à l’aide des mesures simulées en utilisant la collocation par moindres carrés. La qualité de la reconstruction est établie en comparant le champ original utilisé pour générer des mesures au champ calculé. Nous avons montré qu’en ajoutant quelques points de mesures d’horloges, il est possible de réduire le biais significativement et l’écart-type d’un facteur 2. Les effets de la quantité de mesures d’horloges, de l’influence du modèle de covariance utilisé ou encore du type de répartition de covariance ont aussi été étudiés. Note de contenu : Introduction 1- Présentation des données et de la chaine de calcul 2- Résultats sur la contribution des données d’horloges 3- Discussion sur l’influence de différents paramètres Conclusion Numéro de notice : 21825 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Mémoire de projet pluridisciplinaire Organisme de stage : SYRTE, Observatoire de Paris Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91332

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On the equivalence of spherical splines with least-squares collocation and Stokes’s formula for regional geoid computation / Vegard Ophaug in Journal of geodesy, vol 91 n° 11 (November 2017)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 91 n° 11 (November 2017) . - pp 1367 - 1382 Titre : On the equivalence of spherical splines with least-squares collocation and Stokes’s formula for regional geoid computation Type de document : Article/Communication Auteurs : Vegard Ophaug, Auteur ; Christian Gerlach, Auteur Année de publication : 2017 Article en page(s) : pp 1367 - 1382 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique [Termes descripteurs IGN] analyse comparative [Termes descripteurs IGN] collocation par moindres carrés [Termes descripteurs IGN] fonction de base radiale [Termes descripteurs IGN] fonction spline [Termes descripteurs IGN] formule de Stokes [Termes descripteurs IGN] géoïde local [Termes descripteurs IGN] précision millimétrique Résumé : (Auteur) This work is an investigation of three methods for regional geoid computation: Stokes’s formula, least-squares collocation (LSC), and spherical radial base functions (RBFs) using the spline kernel (SK). It is a first attempt to compare the three methods theoretically and numerically in a unified framework. While Stokes integration and LSC may be regarded as classic methods for regional geoid computation, RBFs may still be regarded as a modern approach. All methods are theoretically equal when applied globally, and we therefore expect them to give comparable results in regional applications. However, it has been shown by de Min (Bull Géod 69:223–232, 1995. doi:10.1007/BF00806734) that the equivalence of Stokes’s formula and LSC does not hold in regional applications without modifying the cross-covariance function. In order to make all methods comparable in regional applications, the corresponding modification has been introduced also in the SK. Ultimately, we present numerical examples comparing Stokes’s formula, LSC, and SKs in a closed-loop environment using synthetic noise-free data, to verify their equivalence. All agree on the millimeter level. Numéro de notice : A2017-707 Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-017-1030-1 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-017-1030-1 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=88088 [article]

Determination of a high spatial resolution geopotential model using atomic clock comparisons / Guillaume Lion in Journal of geodesy, vol 91 n° 6 (June 2017)    

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Space-wise approach for airborne gravity data modelling / Daniele Sampietro in Journal of geodesy, vol 91 n° 5 (May 2017)  

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Tropospheric refractivity and zenith path delays from least-squares collocation of meteorological and GNSS data / Karina Wilgan in Journal of geodesy, vol 91 n° 2 (February 2017)  

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Monitoring rock glaciers by combining photogrammetric and GNSS-based methods / Fabian Neyer (2017)  

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Development of new hybrid geoid model for Japan, "GSIGEO2011" / Basara Miyahara in Bulletin of the GeoSpatial Information authority of Japan, vol 62 (December 2014)

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On the computation of reliable formal uncertainties in the densification of GPS-levelling networks by least-squares collocation / E. Mysen in Journal of geodesy, vol 88 n° 10 (October 2014)

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GDQM-PL13 – the new gravimetric quasigeoid model for Poland / Malgorzata Szelachowska in Geoinformation issues, vol 6 n° 1 (2014)  

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Improvement of the kinematic model of Switzerland (Swiss 4D 2) / Arturo Villiger (2014)  

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Analysis of long-term GPS observations in Greece (1993-2009) and geodynamic implications for the Eastern Mediterranean / M. Muller (2011) 

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The combination of GNSS-levelling data and gravimetric (quasi-) geoid heights in the presence of noise / R. Klees in Journal of geodesy, vol 84 n° 12 (December 2010)

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