ASSESSING THE ACCURACY OF THE GEOID HEIGHTS CALCULATED BY INTERPOLATION AND EXTRAPOLATION FROM GLOBAL GEOID MODELS IN NORTHERN EGYPT

Ibrahim, Ahmed Mohamed Hamdy; Elshewy, Mohamed

doi:10.21608/auej.2022.233750

ASSESSING THE ACCURACY OF THE GEOID HEIGHTS CALCULATED BY INTERPOLATION AND EXTRAPOLATION FROM GLOBAL GEOID MODELS IN NORTHERN EGYPT

Document Type : Original Article

Authors

¹ Civil Engineering, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Cairo, Egypt

² Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Cairo, Egypt.

10.21608/auej.2022.233750

Abstract

Global Geoid Models (GGMs) have an important role in height transformation to convert the ellipsoidal height into orthometric height in several engineering applications. Based on recent research findings, and by pre-assessment of five GGMs; namely EGM2008, EIGEN-6C4, GECO, SGG-UGM-1, and XGM2019e_2159, it was found that the global models XGM2019e_2159 and GECO showed promising results by comparing against 165 GNSS/Level control points in the north of Egypt. In light of the above, the geoid heights calculated from the XGM2019e_2159 and GECO using interpolation and extrapolation methods have been assessed in this region. For each GGM, Geoid heights have been computed and, then, compared with the known control points. In the interpolation part, statistical analysis has been performed with accomplished results indicating that, the errors were about 0.04 m and 0.05 m in the Mediterranean coast and for the Nile River in the delta area were about 0.06 m and 0.05 m, respectively. In the region of Northern Egypt, the leveling of the 3rd class could be replaced by the XGM2019e_2159 or GECO model after aligning it with the control points every 50 km by interpolation approach. On the other approach, the geoid height for a distance of 25 km can be obtained from the global models XGM2019e_2159 and GECO using the extrapolation method with an error of 0.08 m. In order to improve the results obtained by the extrapolation method, Artificial Neural Network (ANN) has been used to create a local geoid in the area of the Mediterranean coast and evaluated over the Delta region. The results showed small error values of about 0.04 m and 0.05 m in the first 50 km using XGM2019e_2159 and GECO.

تلعب نماذج الجيود العالمية (GGMs (دو ًرا هاما في تحويل االرتفاعات الجيوديسي ة الي ارتفاعات ارثومتري ة في العديد من التطبيقات الهندسية. استنادًا إلى نتائج األبحاث الحديثة ، ومن خالل التقييم المسبق لخمسة من نماذج الجيويد العالمية ؛ وبالتحديد EGM2008 و XGM2019e_2159 العالميين النموذجين أن وجد فقد ، XGM2019e_2159و SGG-UGM-1 و GECO و EIGEN-6C4 و GECO أظهروا نتائج جيدة من خالل المقارنة مع 165 نقطة تحکم Level/GNSS في شمال مصر. و في ضوء ما سبق ، تم تقييم ارتفاعات الجيويد المحسوبة من النماذج العالمية 2159_XGM2019e و GECO باستخدام طرق االستيفاء واالستقراء في هذه المنطقة. تم حساب ارتفاعات الجيويد لکل نموذج، ثم مقارنتها بنقاط التحکم المعروفة. باستخدام طريقة االستيفاء و بعد إجراء التحليالت االحصائية اشارت النتائج إلى أن األخطاء کانت حوالي 04.0 م و 05.0 م في منطقة ساحل البحر األبيض المتوسط بينما کانت حوالي 06.0 م و 05.0 م في منطقة الدلتا. و عليه يمکن استبدال ارتفاعات ميزانية من الدرجة الثالثة بارتفاعات نموذج 2159_XGM2019e أو نموذج GECO بعد محاذاتها مع نقاط التحکم کل 50 کم من خالل طريقة االستيفاء. و من ناحية أخرى ، يمکن الحصول على ارتفاع الجيود لمسافة 25 کم من النموذجين العالميين 2159_XGM2019e و GECO باستخدام طريقة االستقراء بخطأ 08.0 م. و من أجل تحسين النتائج التي تم الحصول عليها من طريقة االستقراء ، تم استخدام الشبکة العصبية االصطناعية (ANN (إلنشاء جيويد محلي في منطقة ساحل البحر األبيض المتوسط وتقييمها على منطقة الدلتا. و قد أظهرت النتائج قيم أخطاء صغيرة ح والي 04.0 م و 05.0 م في أول 50 کم باستخدام النماذج العالمية 2159_XGM2019e و GECO.

Keywords