Análisis de series temporales en estaciones permanentes GPS

Resumen

En los últimos años el número de estaciones permanentes GPS ha aumentado considerablemente y se dispone de series de coordenadas suficientemente largas para aplicar análisis de series temporales. El principal objetivo de la tesis es estudiar la influencia de la red de estaciones utilizada, marco de referencia y estrategia de procesado en las series de coordenadas de estaciones GPS y aquellos parámetros que se obtienen a partir de ellas, como la velocidad o deformaciones. Para ello se han utilizado varios conjuntos de series CGPS, todas ellas en Canarias y sus alrededores. Se han empleado dos estrategias de procesado, una de Dobles Diferencias DD y otra de Posicionamiento Puntual Preciso PPP para las series del 2002 al 2006. Posteriormente, se ha realizado un reprocesado DD del 2002 al 2008. Estas series están afectadas por el cambio de ITRF2000 a ITRF2005 y modelo de calibración del centro de fase de antenas en noviembre del 2006. Para abordar este cambio se han planteado dos soluciones diferentes: utilizar los parámetros de transformación entre los sistemas de referencia y realizar un reprocesado. A las series se les han aplicado diferentes análisis para conocer sus características y se ha comprobado la existencia de variaciones estacionales en todos los procesados y componentes, calculado la amplitud de las variaciones estacionales y comprobando la existencia de ruido correlado. Una vez estudiadas las características de las series se han tenido en cuenta para la estimación de parámetros, realizándola por máxima verosimilitud y calculando los parámetros con diferentes modelos de ruido. En los resultados obtenidos se demuestra la influencia de la estrategia de procesado. La forma de realizar la materialización del marco de referencia ITRF2005 afecta a las velocidades y precisiones, siendo éstas menores para el reprocesado. También se comprueba la necesidad de considerar ruido correlado para la estimación de los parámetros, ya que de no ser así la precisión se ve subestimada. Para obtener una precisión más realista de las velocidades es necesario reducir la correlación espacial en una escala regional. Para ello se ha aplicado un filtro espacial CMB formado por la señal común a las estaciones seleccionadas. El cálculo de este filtro se ha realizado usando dos series de residuales lo que permite estudiar la conveniencia de considerar las variaciones estacionales como parte de la señal conjunta de las estaciones e introducirla en el cálculo del CMB o eliminarla previamente. En las series filtradas se reduce la dispersión, especialmente en la componente vertical. Una vez obtenida una metodología de análisis adecuada, su aplicación en el cálculo de la velocidad vertical de la estación LACV permitirá corregir los datos de los mareógrafos situados en sus inmediaciones del movimiento vertical de la corteza donde se encuentran instalados. Para ello es necesario disponer de un control de estabilidad de la antena respecto a su entorno y un enlace altimétrico con los mareógrafos, pero los resultados de las campañas entre los años 2000 y 2009 para este fin confirman la no existencia de deformaciones locales. En la aplicación de vigilancia volcánica se han usado series obtenidas en un procesado DD para el intervalo 2007-2014. Primero se ha calculado el CMB a partir de las series de residuales de todas las estaciones de Canarias que no han presentado comportamientos anómalos. Esto permite poder aplicar este filtro a todas las series de coordenadas de las estaciones permanentes de Canarias y reducir su dispersión. Además, se ha realizado un estudio sobre la evolución de las velocidades en función de la longitud de la serie que demuestra la necesidad de series de mínimo 4 años de datos. Así, en aquellas estaciones en las que se dispone de estos años de datos, se ha calculado la velocidad de la estación y los parámetros que la caracterizan y obtenido una serie de residuales que son más útiles para su uso en vigilancia volcánica.