Światowy System Geodezyjny 1984

Światowy System Geodezyjny 1984 ( WGS 84 ) jest geodezyjny system odniesienia jako jednolita podstawa do informacji o położeniu na ziemi i w pobliżu ziem przestrzeni .

Położenie 50 równoleżnika według Światowego Systemu Geodezyjnego 1984 (WGS 84) w Oestrich-Winkel w Rheingau . Według daty poczdamskiej przyjętej na mapach topograficznych w Niemczech, 50. równoleżnik znajduje się tutaj około 130 metrów dalej na południe.

składniki

System składa się z:

  • elipsoidy odniesienia , który w swojej prostoty jest najlepiej dostosowany do powierzchni ziemi, dla informacji o położeniu zgodnie z długości geograficznej i szerokości geograficznej;
  • szczegółowy model figury ziemskiej odbiegającej od tego wyidealizowanego kształtu , tzw. geoidy ; aktualna wersja to EGM96 ( Earth Gravitational Model 1996 );
  • zbiór trójwymiarowych współrzędnych dwunastu podstawowych stacji rozmieszczonych na Ziemi w celu zakotwiczenia powyższych modeli w skorupie ziemskiej .

Elipsoida odniesienia

Na bieżąco określane są wielkości i spłaszczenia ziemi oraz jej pole grawitacyjne . Aby jednak elipsoida stanowiła stabilne odniesienie, jej oficjalne parametry są redefiniowane co kilkadziesiąt lat. W WGS84 lub GRS 80 są to:

  • Głównym półosi a = 6378137 metrów
  • Spłaszczenie f = 1/298.257.223.563 odpowiadające małej półosi b  =  a (1− f ) około 6.356.752 metrów,
  • Geocentryczna stała grawitacyjna G · M = 3,986 004 418 · 10 14 m³/s² (iloczyn można określić dokładniej niż poszczególne współczynniki),
  • Prędkość obrotowa = 7,292 115 · 10 -5 rad / s.

Parametry elipsoidy odniesienia WGS84 w przybliżeniu odpowiadają parametrom elipsoidy odniesienia GRS 80 .

System współrzędnych

Układ współrzędnych, w którym definiuje się elipsoidę odniesienia, geoidę i położenie stacji podstawowych, jest kartezjańskim układem prawnym (Z wskazuje na biegun północny, X w kierunku 0 ° długości i szerokości geograficznej, Y do 90 ° wschód) . Jego definicja jest zgodna z wymaganiami IERS :

  • Jest wyśrodkowany na środku ciężkości ziemi, w tym na masie atmosfery .
  • Jego skala długości jest skalą lokalną w przestrzeni, która jest relatywistycznie zakrzywiona przez masę Ziemi .
  • Orientacja jego osi względem skorupy ziemskiej ( biegun i południk odniesienia) odpowiadała orientacji IERS (wówczas BIH ) w epoce 1984.0 .
  • Czasowy rozwój jego orientacji następuje zgodnie z globalnym obrotem skorupy ziemskiej ( ruch płyt kontynentalnych odbywa się względem siebie, bez rotacji netto).

Pomiar pozycji stacji podstawowych względem siebie i ich połączenia z Międzynarodową Naziemną Ramą Odniesienia (ITRF) IERS odbywa się regularnie za pomocą GPS ; Zestaw stacji G730 odpowiada epoce 1994, zestaw stacji G873 – epoce 1997.

Ten układ współrzędnych odpowiada kodowi EPSG : 4326.

Model grawitacyjny

Obecnie obowiązuje model grawitacyjny WGS84- EGM96 . Zależność położenia potencjału grawitacyjnego Ziemi jest opisana funkcjami powierzchni sferycznych przypisanych wielomianów Legendre'a . Współczynniki rozszerzenia C nm i S nm rozszerzenia serii są mierzone do stopnia  ni rzędu  m 360, co daje łącznie ponad 130.000 współczynników.

Skutki krótkoterminowe, takie jak wpływ pływów , które powodują przesunięcie wysokości do 50 cm, nie są brane pod uwagę. Zmiany długoterminowe, na przykład spowodowane dryfem kontynentalnym o kilka centymetrów rocznie, są odnotowywane jako poprawki do istniejącego modelu. W tektoniczne ruchy są do 7 cm rocznie w miejscach.

Korzystanie z systemu

W 2000 roku 123 układy współrzędnych połączono z elipsoidą WGS-84 za pomocą geodezyjnego układu odniesienia . To znacznie upraszcza konwersję informacji o położeniu między układami współrzędnych. Standard WGS 84 został przyjęty dla lotnictwa uchwałą ICAO w 1989 roku. Z systemu korzystają również systemy informacji geograficznej różnych dostawców.

Według WGS 84 , na przykład, współrzędne takie jak szerokość i długość geograficzna dla miasta Oestrich-Winkel w stopniach z 50 ° 0 ′ 30,75 ″ N / 8 ° 1 ′ 11,5 ″ E lub dziesiętne 50,008542 ° / 8 , 019861 ° mogą być określony. Wartości dziesiętne dla punktów na południe od równika i na zachód od południka zerowego są wtedy ujemne i wynoszą około -22,9° / -43,2° dla Rio de Janeiro .

Odchylenia od innych danych geodezyjnych

Południk odniesienia IERS biegnie około 100 metrów na wschód od Królewskiego Obserwatorium Greenwich (na równiku odchylenie od południka zerowego Greenwich jest mniejsze).

Pomijalne odchylenie zdefiniowanego spłaszczenia od pierwotnie zastosowanej elipsoidy GRS-80 ( f ≈ 1 / 298,257 222) odpowiada 0,1 mm w mniejszej półosi i było spowodowane zaokrągleniem konwersji tam i z powrotem między spłaszczeniem a odpowiednim współczynnik funkcji powierzchni sferycznej.

Dla G · M , mniej dokładna wartość GRS-80 3,986 005 · 10 14 m³ / s² została użyta we wcześniejszej wersji WGS 84 . Wartość ta jest zaprogramowana na stałe w milionach odbiorników GPS i dlatego nadal jest wykorzystywana przez segment sterowania GPS do dostosowywania elipsy Keplera do prognozowanych pozycji satelitów z nowszą wartością, której parametry są przesyłane do odbiorników GPS jako efemerydy .

W epoce 1989.0 ITRS i ETRS były identyczne pod względem dokładności pomiaru. Ta ostatnia jest jednak połączona z płytą euroazjatycką za pośrednictwem stacji fundamentalnych i przemieszcza się o 2,5 cm rocznie w stosunku do systemu globalnego.

literatura

  • Departament Obrony: World Geodetic System 1984. Jego definicja i związki z lokalnymi systemami geodezyjnymi . Rząd Stanów Zjednoczonych, Departament Obrony, Rockville, MD, 1991.

linki internetowe

Indywidualne dowody

  1. ^ NIMA - National Imagery and Mapping Agency, Raport techniczny, styczeń 2000, s. 29
  2. WGS 84: Projekcja EPSG – Odniesienie przestrzenne. Źródło 8 maja 2019 .
  3. NIMA – National Imagery and Mapping Agency, Technical Report, styczeń 2000, s. 29: „Dane zestawy globalnie rozproszonych współrzędnych stacji, reprezentowanych w konkretnej epoce, ich pozycje powoli ulegają degradacji w miarę przemieszczania się stacji po płytach tektonicznych. Zaobserwowano, że ruch ten wynosi nawet 7 cm/rok na niektórych stacjach śledzących GPS DoD.”
  4. Pomoc dla ArcGIS Online : „Funkcje są publikowane w układzie współrzędnych WGS 1984 Web Mercator (sfera pomocnicza)”.