Evaluation of terrain corrections through FFT and classical integration in two selected areas of the Andes and their impact on geoidal heights

Abstract

As part of the regional geoid modeling, terrain corrections were computed in Tierra del Fuego island and in the west side of the province of Mendoza. The first place is located in the southernmost region of Argentina and Mendoza is in the center-west of this country. Considering both study areas, elevations range from 0 m to 6500 m. The classical integration of prism contribution and the 2-D FFT technique were used to estimate terrain corrections. This study aims at discussing the results obtained by both approaches and their applicability considering their advantages and disadvantages according to the regions under investigation. The analysis allowed us to conclude that classical integration has a better performance than FFT methods, especially in the highest regions where terrain corrections can be overestimated in more than 20 mGals by FFT. Both techniques described show similar results in flat areas. Finally, the effect that the error of terrain corrections computation has on geoidal heights is also discussed and numerically tested. It is proved that an error in gravity anomalies of 20 mGals may cause up to 2 m geoid height error.Evaluation of terrain corrections through FFT and ... Bol. Ciênc. Geod., sec. Artigos, Curitiba, v. 19, n o 3, p.407-419, jul-set, 2013. 4 0 8Keywords: Terrain Corrections; Classical Integration; Tierra del Fuego; Mendoza. RESUMO Como parte da modelagem regional do geoide, as correções do terreno foram calculados na ilha da Tierra del Fuego e no lado ocidental da província de Mendoza. O primeiro lugar está localizado na região sul da Argentina e Mendoza está na parte centro-oeste do país. Considerando as duas áreas de estudo, as elevações variam de 0 m a 6500 m. A integração clássica de contribuição por prismas e a técnica 2-D FFT foram utilizadas pra estimar as correções do terreno. Este trabalho tem como objetivo discutir os resultados obtidos pelas duas abordagens e sua aplicabilidade, considerando suas vantagens e suas desvantagens de acordo com as regiões de estudo. A análise permitiu concluir que a integração clássica tem um desempenho melhor do que os métodos da FFT, especialmente nas regiões mais elevadas onde as correções do terreno podem ser superestimadas em mais de 20 mGals pela técnica do FFT. Ambos os métodos mostram resultados semelhantes em áreas planas. Finalmente, o efeito que o erro do cálculo nas correções do terreno tem nas alturas geoidais também é discutido e numericamente testado. Mostra-se que um erro de 20 mGals em anomalias da gravidade pode causar um erro de até 2 m nas alturas geoidais. Palavras-chave: Correções do Terreno; Integração Clássica; Tierra del Fuego; Mendoza.

Investigating the optimal integration of airborne, ship-borne, satellite and terrestrial gravity data for use in geoid determination

“…In order to force the operation to converge, it is possible to smooth the DEM to small gradients. However, this requires compromise between the best representation of the topography and the application of the method (Gomez et al, 2013).…”