Φασματική επεξεργασία και φιλτράρισμα χρονοσειρών γεωδαιτικού ενδιαφέροντος:
Creators: name: Παπανικολάου, Διαμαντής Δωρόθεου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Επεξεργασία σήματος
Φίλτρα
Γεωδαιτικές χρονοσειρές
Signal processing
Filters
Geodetic time series

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος Γεωπληροφορικής στην κατεύθυνση “Σύγχρονες Γεωδαιτικές Εφαρμογές” του τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Πραγματεύεται την επεξεργασία σήματος και το φιλτράρισμα χρονοσειρών με έμφαση σε γεωδαιτικά δεδομένα. Εστιάζοντας στο γεγονός ότι κάθε παρατήρηση ενός φυσικού φαινομένου συνοδεύεται από θόρυβο, ένας τυπικός στόχος της επεξεργασίας σήματος αποτελεί το φιλτράρισμα του σήματος και ο διαχωρισμός του θορύβου από το αρχικό σήμα. Στο πρώτο μέρος της εργασίας παρουσιάζεται η θεωρητική ανάλυση της επεξεργασίας σήματος στο πεδίο των αποστάσεων και στο πεδίο των συχνοτήτων. Στα ίδια πεδία ορισμού εξετάζονται τα μαθηματικά μοντέλα ορισμένων χαρακτηριστικών φίλτρων. Στα πλαίσια της εργασίας αναπτύχθηκε ένα πακέτο λογισμικού σε περιβάλλον MATLAB για την ανάλυση και το φιλτράρισμα σημάτων. Προγραμματίσθηκαν το μη γραμμικό φίλτρο Hampel και εννέα γραμμικά (boxcar, triangular, Hamming, Hanning, optimal, Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II, elliptic). Τα φίλτρα αυτά εφαρμόσθηκαν στις παρατηρήσεις βαρυτημέτρων υπεραγωγιμότητας του δικτύου GGP (Global Geodynamics Program), στις μετρήσεις του επιταχυνσιομέτρου της δορυφορικής αποστολής CHAMP (Challenging Minisatellite Payload) και στις χρονοσειρές παραμέτρων προσανατολισμού της γης (EOP, Earth Orientation Parameters) που διατίθενται από την IERS (International Earth Rotation Service). Στόχος της εργασίας ήταν να πραγματοποιηθεί μια διεξοδική διερεύνηση των μαθηματικών παραμέτρων των ανωτέρω φίλτρων, ώστε να ποσοτικοποιηθεί ο ρόλος τους στην ανάλυση χρονοσειρών. Η συγκεκριμένη διερεύνηση οδήγησε σε μία ποσοτική αξιολόγηση των συγκεκριμένων φίλτρων επιτρέποντας μια σχετική κατάταξή τους από την ανάλυση κάθε μίας χρονοσειράς.
description: The present thesis has been carried out in the frame of the postgraduate program Geoinformatics, specialization “Modern Geodetic Applications” at the faculty of Rural and Surveying Engineering, Aristotle University of Thessaloniki. Main scope of the thesis was to present the main features of signal processing and filtering and apply them to current geodetic data. Taking into consideration that every observation of a phenomenon is accompanied by noise, a typical goal of signal processing is the filtering and the noise separation from the initial data. The first part of the thesis presents the theoretical analysis of signal processing in both the space and frequency domains. Furthermore this part of the thesis examines the mathematical models of some characteristic filters defined in the same domains. In the frame of the thesis a software package has been developed in MATLAB. The non linear Hampel filter and nine linear ones (boxcar, triangular, Hamming, Hanning, optimal, Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II, elliptic) have been implemented. These filters have been applied to GGP (Global Geodynamics Program) observations, CHAMP (Challenging Minisatellite Payload) accelometer data and EOP (Earth Orientation Parameters) time series, which are given by the IERS (International Earth Rotation Service). One of the main objectives was to perform an extensive numerical investigation of the involved mathematical parameters of the aforementioned filters in order to quantify their contribution to the time series analysis scheme. This investigation led to a numerical assessment of these filters, permitting at the same the performance of a relative validation of the different filters, as applied to the same time series.