В последнее десятилетие в европейской части Российской Федерации активно расширяется сеть базовых станций, оснащенных многочастотными многосистемными ГНСС приемниками. В настоящий момент на территории РФ функционируют коммерческие и государственные сети EFT-CORS (https://eft-cors.ru/); HIVE (https://hive.geosystems.aero/); ГЕКСАГОН ГЕОСИСТЕМС (http://smartnet.geosystems.ru/), RTKNet (http://rtknet.ru/); сеть Росреестра (https://rgs-centre.ru); АО «ПРИН» (http://www.prin.ru/seti_referencnyh_stancij/bs/); сеть Росгидромета; SibNet (Сибирская сеть приемников ГНСС ИСЗФ СО РАН)). Этот фактор значительно влияет на качество экспериментов, направленных на исследование ионосферных возмущений естественного и искусственного происхождения, и их перемещений, с помощью данных ГНСС радиозондирования, появляется возможность перейти от одиночных измерений наклонного ПЭС вдоль зрительных осей спутник-приёмник к многопозиционным измерениям на сетях плотных ГНСС станций с включением в расчёт всех доступных в данный момент времени спутников основных действующих навигационных систем (GPS, GLONASS, GALILEO, Beidow), с последующим построением по этим данным, двумерных и трехмерных карт ПЭС и томографических реконструкций[1-6].
Однако, наряду с преимуществами большого количества ГНСС преемников, стоит отметить такую проблему, как сложность обработки большого массива ГНСС данных человеком вручную. В настоящий момент доступный авторам работы архив исходных данных RINEX, занимает более 900 Гб. Поэтому возник вопрос об автоматизации процесса обработки и интерпретации данных. В качестве входных параметров используются файлы RINEX-формата, полученные в результаты конвертации из исходного формата навигационных данных ГНСС приемников. Для решения задачи автоматизации были разработаны отдельные независимые блоки обработки данных, которые можно применять, как в цикле решения основной задачи – построения двумерных ПЭС карт, так и как самостоятельные преобразования.
Разрабатываемая система состоит из следующих блоков. Первый считывает RINEX-файлы, содержащие псевдодальномерные и фазовые измерения и ряд других параметров, отдельно для каждой станции по заданным пользователем спутникам и интервалам времени. Второй блок вычисляет полное электронное содержание (ПЭС) для пар спутник-приемник, далее производится удаление тренда и фильтрация, путем вычитания полинома шестой степени и скользящего среднего, соответственно. Третий блок служит для расчёта траекторий подионосферных точек для выбранных пар спутник-приемник, представляющих собой проекцию на землю точки пересечения луча приемник-спутник со слоем F2 ионосферы, далее производится отбор тех данных ПЭС, которые попадают в интервал времени, когда углы места спутников имеют приемлемые значения (более 30°). Последний блок выполняет построение ПЭС карты, методом многомерной интерполяции на неравномерной сетке с данными, взятыми за интервал времени, указанный пользователем. В качестве дополнительной информации, позволяющей визуально наблюдать пространственно-временную динамику вариаций ПЭС за рассматриваемый интервал времени, был разработан сбор карт вариаций ПЭС в видеоролик. В настоящий момент система функционирует и начата работа по портированию программного кода на свободное программное обеспечение (лицензия типа GPL) для ускорения обработки данных за счёт параллельных вычислений и дальнейшего использования в кооперации с другими научными учреждениями, занимающимися подобными задачами.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект №19–72–00072.
Программная реализация алгоритмов расчета траекторий подионосферных точек для выбранных пар спутник-приемник и удаления тренда и фильтрации рядов ПЭС выполнена при финансовой поддержке Казанского (Приволжского) федерального университета.