Материал: Шумаков Ф.Т. Супутникова геодезія.-Харків ХНАМГ, 2009.- 88 с

3. ЗАГАЛЬНОЗЕМНІ СИСТЕМИ КООРДИНАТ

План лекції № 4

1.WGS-84.

2.Система геодезичних параметрів Землі ПЗ-90.

3.ITRS і ETRS.

4.Параметри переходу між деякими системами координат.

УСРНС GPS і ГЛОНАСС використовуються різні загальноземні геоцентричні системи координат, визначені незалежно один від одного. GPS

функціонує в системі координат WGS-84 (World Geodetic System, 1984),

ГЛОНАСС - в системі координат ПЗ-90 (Параметри Землі, 1990). Розбіжність координат в двох системах за різними оцінками становить від 5 до 15 м. У геоцентричної системі координат формується інформація про рух супутників, яка передається в навігаційному повідомленні користувачам. У цій же системі координат в супутниковому приймачі розраховуються координати користувача. Крім WGS-84 і ПЗ-90 існує найбільш точна на сьогоднішній день загальноземна геоцентрична система координат, яка називається ITRF.

Розглянемо зазначені системи координат більш докладно.

3.1. WGS-84

Світова геодезична система - систем координат 1984 року (WGS-84) являє собою загальноземну систему, отриману шляхом уточнення доплеровськой опорної системи NSWC 9Z-2 за результатами доплеровських вимірювань супутникової радіонавігаційної системи ВМС США ТРАНЗИТ.

Початок і осі WGS-84 визначаються наступним чином:

-початок координат - центр мас Землі;

-вісь Z - направлена на Міжнародне умовне початок CIO, як це встановлено Міжнародним бюро часу BIH;

-вісь X - перетин площині початкового меридіана WGS-84 і площини екватора, при цьому як вихідний меридіана приймається нульовий меридіан, визначений BIH;

26

- вісь Y - доповнює правостороннім ортогональну систему координат з початком у центрі Землі і прив'язану до Землі (ECEF); вона розташована в площині екватора під кутом 90 ° на схід від осі X.

WGS-84 являє собою прив'язану до Землі глобальну опорну систему, включаючи модель Землі, та визначається набором основних і допоміжних параметрів (табл. 1).

Основні параметри визначають форму земного еліпсоїда, його кутову швидкість і масу Землі, яка включена в еліпсоїд.

Допоміжні параметри детально визначають модель земного тяжіння (EGFM), ступінь і порядок якої рівні n = m = 180. Цю модель застосовується для розрахунків висот над геоїд в системі WGS-84, компонентів порушення тяжіння WGS-84 та середніх гравітаційних аномалій 1°×1° WGS-84 шляхом розкладання на сферичні гармонічні функції. Розкладання такої міри і порядку необхідні для точного моделювання змін гравітаційного поля Землі на її поверхні і поблизу її.

Таблиця 1

Гаваї, Асансьон, Дієго Гарсія і Кваджалейн.

Точність (1 σ) координат WGS-84, виражена через геодезичні широту φ, довгота λ і висоту h, дорівнює:

в горизонтальній площині σφ = σλ = ± 1 м;

у вертикальній площині σh ± 1 ... 2 м.

Система WGS-84 двічі уточнювалася за результатами супутникових вимірів GPS (у 1994 і 1996 роках). Нові реалізації WGS-84 отримали

27

позначення WGS-84 (G730) і WGS-84 (G873), де G вказує, що координати були отримані GPS-методом, число після G вказує номер GPS-тижня. У СРНС GPS уточнені реалізації WGS-84 використовуються з 29 червня 1994 року і 29 січня 1997 відповідно.

3.2. СИСТЕМА ГЕОДЕЗИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЗЕМЛІ ПЗ-90

Геодезичні параметри Землі 1990 р. (ПЗ-90) включають фундаментальні астрономічні та геодезичні постійні, єдину геоцентричну систему координат (ЕСК), моделі гравітаційного поля Землі у вигляді коефіцієнтів розкладу геопотенціала в ряд по сферичним функцій і систем точкових мас, каталоги висот квазігеоіда над общеземним еліпсоїдом, параметри зв'язку ЕСК з національною референцної системою координат 1942 р. (СК-42).

Система ПЗ-90 отримана за результатами спостережень геодезичних супутників Гео-ІК (доплеровських, далекомірних радіотехнічних та лазерних), вимірювань висот супутників над поверхнею моря і фотографування супутників на тлі зоряного неба. Також використовувалися радіотехнічні та лазерні вимірювання дальностей до супутників систем ГЛОНАСС і ЕТАЛОН, гравіметричні дані на суші і Світовому океані.

Система ПЗ-90 має такі основні параметри: Таблиця 2

За визначенням система координат ПЗ-90 є геоцентричної прямокутної просторової системою з початком у центрі мас Землі, вісь Z спрямована до CIO, як визначено рекомендаціями IERS, вісь X - в точку перетину площини екватора і нульового меридіана, встановленого BIH, вісь Y - доповнює систему

28

У 1987 році Міжнародна геодезична асоціація IAG (International Association of Geodesy) створила підкомісію EUREF для встановлення європейської системи параметрів Землі ETRS (European Terrestrial Reference Frame). На Симпозіумі EUREF в Анкарі, що проходив 22-25 травня 1996 року, були встановлені класи точності положень станцій мережі EUREF. До класу A віднесені ті станції, середньоквадратичне помилка у кожній з трьох координат у системі ETRS89 на епохи 1989-1999 рр.. не перевищує 1 см. Клас B характеризується тією ж точністю, але при віднесенні координат до епохи спостережень. Станції класу C повинні мати середньоквадратичне помилку положення не більше 5 см при умовах, що виконуються для класу A.

Пункти ITRS і ETRS входять до складу мережі Міжнародної GPS-

служби IGS (International GPS Service).

3.4. ПАРАМЕТРИ ПЕРЕХОДУ МІЖ ДЕЯКІ СИСТЕМИ КООРДИНАТ

Параметри переходу між деякими системами координат наведено в табл.3. Таблиця 3

Наведені в таблиці параметри переходу між ПЗ-90 та WGS-84 визначені в 1996 році і не є остаточними і загальновизнаними. В даний час ведуться роботи по їх уточненню (в рамках проекту IGEX з вивчення спільного використання GPS і ГЛОНАСС).

Реалізації WGS-84 (G730) WGS-84 (G873) збігаються з ITRF на рівні точності 10 см. Для цих реалізацій немає ніяких офіційних параметрів перетворення. Можна вважати, що координати ITRF також виражені у WGS-84 на 10-ти см рівні точності.

30