ارزیابی کارائی تبدیل فوریه در مدل‌سازی و پیش‌بینی سری زمانی تغییرات یونسفر

نویسندگان

1 دانشیار,گروه مهندسی نقشه‌برداری, دانشکده مهندسی علوم زمین, دانشگاه صنعتی اراک, اراک، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد, گروه مهندسی نقشه‌برداری, دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال, تهران، ایران

3 استادیار دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

doi
10.22131/sepehr.2025.2019229.3048
چکیده

در این پژوهش مقدار محتوای الکترون کلی (TEC) یونوسفر با استفاده از تبدیل فوریه (FT) مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور مشاهدات ایستگاه GPS تهران (N35.69 ، E51.33) که یکی از ایستگاه‌های شبکه جهانی IGS است، از سال‌ 2007 تا سال 2018 مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از مشاهدات سال‌های 2017-2007 ضرایب سری فوریه محاسبه شده و فرکانس‌های غالب موجود در آن استخراج می‌شود. سپس با استفاده از ضرایب سری فوریه بدست آمده، مقدار TEC به صورت روزانه، ماهانه و سالیانه برای سال 2018 پیش‌بینی می‌شود. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی در این تحقیق، نتایج حاصل با مقادیر TEC حاصل از GPS (GPSTEC)، مدل کریجینگ معمولی (OKTEC) و همچنین TEC حاصل از شبکه جهانی IGS (GIMTEC) مقایسه شده اند. پارامترهای آماری خطای نسبی، جذر خطای مربعی میانگین (RMSE)، ضریب همبستگی و هیستوگرام باقیمانده‌ها برای ارزیابی نتایج مورد استفاده قرار می‌گیرند. براساس نتایج، پیش‌بینی مقدار TEC حاصل از سری فوریه در سال 2018 دارای بیشینه خطای نسبی 16.62% وجذر خطای مربعی میانگین،  1.97 TECU  است. برای مدل GIM بیشینه مقادیر خطای نسبی و RMSE به ترتیب 45.40% و 3.50 TECU به دست آمده است. همچنین برای مدل کریجینگ معمولی مقادیر خطا به ترتیب برابر با 21.35% و 2.12 TECU شده است. تحلیل هیستوگرام باقیمانده‌ها نیز حاکی از دقت بالاتر مدل FT نسبت به مدل‌های GIM و کریجینگ معمولی است. نتایج حاصل نشان می دهند که روش تبدیل فوریه قابلیت بالایی برای تخمین سری زمانی TEC در دوره فعالیت‌های آرام خورشیدی را دارد.