Μελέτη της συμπεριφοράς του γεωδυναμικού πεδίου στον Ελλαδικό χώρο με τη χρήση σύγχρονων δορυφορικών γεωδαιτικών μεθόδων

Abstract

The current PhD dissertation entitled “Study of the geodynamic field in Greece with the use of modern satellite geodetic methods” is structured in eight Chapters and two Appendices.In Chapter 1, the object of the present study is briefly described, focusing on the geodynamic behavior of Greece as well as the contribution of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) in tectonic geodesy and seismo-logical applications.In Chapter 2, an extensive review of the geodetic reference systems and reference frames are provided. We present the most recent International and Regional terrestrial reference frames which used in geodetic applications. Also, we present some good practices of semi-kinematic reference frames that have been applied in countries with strong geodynamic behavior like N. Zealand, Japan and Taiwan. Additionally, we present the official Greek Geodetic Reference System 1987 - GGRS87 and Hellenic Terrestrial Reference System 2007 - HTRS07 are also presented.In Chapter 3, we focused on the analysis and processing of GPS/GNSS geodetic data that used on the present study. We provide details about the GPS/GNSS networks, the strategy that was used for the GPS/GNSS data processing. Also, we describe the methodology that we follow about the network adjustment and densification.Chapter 4 intends to provide the main methods for geophysical signals modelling that are detected in GPS / GNSS time series. Especially, in our analysis deterministic, stochastic and robust regression estimators are applied in order to estimate the geodetic velocities and their uncertainties respectively. Chapter 5 explains the details about methodology of geodetic velocity field estimation. In addition, the new crustal velocity model of Greece described, giving the ability for tectonic velocity prediction over the Greek territory. The accuracy of velocity model verified using control points as trigonometric benchmarks and networks of permanent GPS / GNSS stations.Chapter 6, emphasizes the impact of geodetic velocities in reference frame realization, studying the main seismic events that occurred during the study time-period. We present a novelty approach for a semi-kinematic reference frame that can be adopted in Greece, using a combination of geodetic and geological methods for co-seismic displacements that needed to consider, offering the ability of a more stable national geodetic datum.Chapter 7, the surface deformation field was determined using only the horizontal geodetic velocities. Also, we clustering methods were applied to detect and determine areas of homogeneous movement.In the conclusion Chapter 8, we limit our discussions to the most notable results of our study.In Appendix I, the daily GPS/GNSS position time-series are given.In Appendix II, the estimated geodetic velocities as expressed in ITRF2014 for the 215 permanent GPS/GNSS stations are given.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή με τίτλο «Μελέτη της συμπεριφοράς του γεωδυναμικού πεδίου στον ελλαδικό χώρο με τη χρήση σύγχρονων δορυφορικών γεωδαιτικών μεθόδων» διαρθρώνεται σε οκτώ κεφάλαια και δύο παραρτήματα.Στο Κεφάλαιο 1, περιγράφονται συνοπτικά το αντικείμενο της παρούσας μελέτης εστιάζοντας στην γεωδυναμική συμπεριφορά του ελλαδικού χώρου καθώς επίσης και στη συνεισφορά των Παγκόσμιων Δορυφορικών Συστημάτων Πλοήγησης (GNSS) σε εφαρμογές τεκτονικής γεωδαισίας και σεισμολογίας.Στο Κεφάλαιο 2, γίνεται μια εκτενής ανασκόπηση των γεωδαιτικών συστημάτων και πλαισίων αναφοράς. Παρουσιάζονται τα πιο πρόσφατα επίγεια διεθνή και περιφερικά επίγεια πλαίσια αναφοράς που χρησιμοποιούνται σε γεωδαιτικές εφαρμογές. Επίσης, παρουσιάζονται ορισμένες καλές πρακτικές ημι-κινηματικών γεωδαιτικών datum, που έχουν εφαρμοσθεί σε χώρες με έντονη γεωδυναμική συμπεριφορά όπως η Νέα Ζηλανδία, η Ιαπωνία και η Ταϊβάν. Γίνεται αναφορά στο επίσημο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς – ΕΓΣΑ87 και Ελληνικό Επίγειο Σύστημα Αναφοράς – HTRS07, δίνοντας στοιχεία για την υλοποίηση τους και την πορεία των μετρήσεων που ακολουθήθηκε.Στο Κεφάλαιο 3, εστιάζουμε στην ανάλυση και επεξεργασία των γεωδαιτικών δεδομένων GPS/GNSS που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της πα-ρούσας διδακτορικής διατριβής. Παρουσιάζονται τα γεωδαιτικά δίκτυα GPS/GNSS που χρησιμοποιήθηκαν, η στρατηγική επίλυσης των γεωδαιτικών δεδομένων, η τελική συνόρθωση και ένταξη των δικτύων GPS/GNSS, στο τρέχων διεθνές επίγειο πλαίσιο αναφοράς ITRF2014.Στο Κεφάλαιο 4, περιγράφονται οι κυριότερες μέθοδοι για την ανάλυση των γεωφυσικών σημάτων που ανιχνεύονται στις χρονοσειρές των συντεταγμένων GPS/GNSS. Παρουσιάζονται τα κυριότερα ντετερμινιστικά και στοχαστικά μοντέλα καθώς και ανθεκτικοί εκτιμητές παλινδρόμησης, που εφαρμόσθηκαν στις χρονοσειρές θέσης, για την εκτίμηση των ταχυτήτων μετακίνησης και των αντίστοιχων αβεβαιοτήτων.Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την εκτίμηση του πεδίου ταχυτήτων του ελλαδικού χώρου. Επίσης, περιγράφεται μέθοδος για την ανάπτυξη ενός σύγχρονου μοντέλου ταχυτήτων, που αξιοποιείται για την πρόγνωση της ταχύτητας σε οπουδήποτε σημείο της Ελλάδος. Στη συνέχεια γίνεται η αξιολόγηση του μοντέλου με τη βοήθεια τριγωνομετρικών σημείων και δικτύων μόνιμων σταθμών GPS/GNSS.Στο Κεφάλαιο 6, αναδεικνύεται η επίδραση των ταχυτήτων μετακίνησης στην υλοποίηση των γεωδαιτικών πλαισίων αναφοράς, μελετώντας τα κυριότερα σεισμικά γεγονότα που εκδηλώθηκαν κατά την χρονική περίοδο που εξετάζεται. Παρουσιάζεται μια πρωτότυπη μέθοδος για την υλοποίηση ενός σύγχρονου ημι-κινηματικού datum που θα μπορούσε να εφαρμοσθεί στην Ελλάδα, συνδυάζοντας γεωδαιτικές και γεωλογικές μεθόδους για την εκτίμηση του πε-δίου των σεισμικών μετατοπίσεων που θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη, προσφέροντας ένα χρονικά πιο βιώσιμο εθνικό γεωδαιτικό datum.Στο Κεφάλαιο 7, πραγματοποιείται η προσδιορισμός του πεδίου των επιφανειακών παραμορφώσεων χρησιμοποιώντας αποκλειστικά τις γεωδαιτικές ταχύτητες μετακίνησης, ενώ εφαρμόσθηκαν μέθοδοι συσταδοποίησης για την ανίχνευση και καθορισμό περιοχών ομοιογενούς μετακίνησης.Στο Κεφάλαιο 8, παρατίθενται συνοπτικά τα κυριότερα συμπεράσματα που εξήχθησαν σε κάθε στάδιο της παρούσας μελέτης.Στο Παράρτημα Ι, δίνονται τα διαγράμματα των ημερήσιων χρονοσειρών θέσης για τους σταθμούς GPS/GNSS που χρησιμοποιήθηκαν.Στο Παράρτημα ΙΙ, δίνονται οι εκτιμώμενες ταχύτητες μετακίνησης για τους 215 μόνιμους σταθμούς GPS/GNSS, όπως εκφράζονται ως προς το ITRF2014.