Система координат wgs 84 что. Вопросы пересчёта между различными системами координат

07.03.2019

от лат. traditio - передача) 1) исторически сложившиеся и передаваемые из поколения в поколение обычаи, порядки, правила поведения; на традиции основана культурная жизнь; 2) обычай, установившийся порядок в поведении, в быту.

Отличное определение

Неполное определение ↓

Традиция

лат. – передача) – способ хранения и преемственной передачи социального опыта в человеческих общностях (семье, классе, школе, селе, городе, обществе). Так, хранятся и передаются обычаи, привычки, взгляды, оценки действия. Традиции существуют как в материальной, так и в духовной сферах жизни человека. Существуют традиции воспитания и обучения, традиции школы и детского коллектива, традиции семьи и города. Посредством традиций осуществляется социальное наследование тех или иных качеств, действий, отношений. Складываются они на основе длительного опыта совместной жизнедеятельности и проявляются как стереотипы поведения и общения, в устойчивости общественного мнения, убеждений. В воспитании особенно важны традиции. В детских коллективах их создают, поддерживают, ими живут, ими делают свою жизнь устойчивой и исторически ценной. Традиции – средство демократизации жизни общества, обретения свободы, они расширяют права всех, самых низших классов.

Традиция (от лат. traditio -- передача) -- анонимная, стихийно сложившаяся система образцов, норм, правил и т.п., которой руководствуется в своем поведении достаточно обширная и устойчивая группа людей. Традиция может быть настолько широкой, чтобы охватывать все общество в определенный период его развития. Наиболее устойчивые традиции, как правило, не осознаются как нечто преходящее, имеющее начало и конец во времени. Особенно наглядно это проявляется в традиционном обществе, где традициями определяются все существенные стороны социальной жизни.

К.В. Чистов писал: "традиция -- это сеть (система) связей настоящего с прошлым, причем при помощи этой сети совершаются определенный отбор, стериотипизация опыта и передача стереотипов, которые затем опять воспроизводятся." (3. с. 106)

Традиции имеют отчетливо выраженный двойственный характер: они совмещают описание и оценку (норму) и выражаются описательно-оценочными высказываниями. В традициях аккумулируется предшествующий опыт успешной коллективной деятельности, и они являются своеобразным его выражением. С другой стороны, они представляют собой проект и предписание будущего поведения. Традиции -- это то, что делает человека звеном в цепи поколений, что выражает его пребывание в историческом времени, присутствие в "настоящем" как звене, соединяющем прошлое и будущее.

Традиционным становится далеко не все из жизненного опыта человечества, а лишь то, что способствует наиболее успешному течению жизни в тех или иных (конкретных) условиях. Изменяются условия жизни -- изменяются и традиции. В той же части, в которой традиции связаны с самой природой человека, у них есть нечто неизменное во времени и общее для представителей самых различных культур и цивилизаций. Следовательно, характер традиции определяется жизнедеятельности людей, а последний вытекает как из характера базисных и вторичных потребностей, так же из условий их удовлетворения. Поэтому традиция -- общечеловеческое явление, а совокупность конкретных традиций определяет самобытность данного сообщества.

Для понимания сущности традиций важно:

Наличие некоего положительного жизненного опыта -- способа удовлетворения потребности, поддержания жизни индивидов. Не будь этого опыта, нечему было бы становиться традиционным.

Способность человека воспринимать опыт других индивидов и воспроизводить его -- полностью или частично -- в своей жизнедеятельности. Следовательно, базисным качеством человека в плане возникновения традиций является его восприимчивость к опыту других.

Объединение содержания пунктов первого и второго делает традицию способом накопления всем человечеством или отдельными его сообществами опыта обеспечения и поддержания своей жизнедеятельности. При этом данный опыт становится действенным благодаря тому, что усваивается множеством индивидов. Иными словами, традиционное -- это то, что воспринято и воспроизводится множеством индивидов.

Одной из характеристик конкретной традиции является ее распространенность: бывают традиции местного значения, бывают традиции общенационального характера или даже межнационального. К примеру, традиция отмечать праздники есть у всех народов, у всех конфессий, у всех цивилизаций.

Еще одной характеристикой конкретной традиции (а с нею и самого этого явления в целом) является устойчивость (традиций), а прямым следствием устойчивости традиции является ее жизнеспособность. По всему ходу истории человечества происходит "естественный отбор" традиций, в результате которого новые нарождаются, старые отмирают, а некоторые существуют тысячелетиями. В этом "естественном отборе" традиций есть постоянное ядро традиционности -- общечеловеческий и непреходящий во времени характер базисных потребностей и модифицируемое конкретное содержание, в зависимости от условий жизни.

Среди членов сообщества всегда есть более консервативная часть -- приверженцы традиций, склонные отстаивать их даже при значительных изменениях условий жизни (последнее -- их недостаток), и "прогрессивная" часть -- индивиды, склонные к отходу от традиций даже при сохранении прежних условий жизни (это -- их недостаток, так как не все новое лучше старого). Особенно опасно угасание прежних традиций до того, как сформируются новые и более эффективные: многие члены сообщества могут оказаться дезориентированными в своей жизнедеятельности. Подобное возможно при смене общественно-политических систем (к примеру, вследствие революции).

Благоприятными процессами, происходящими с традициями, являются: возникновение, закрепление, распространение, воспроизведение; неблагоприятными -- "размывание", девальвация, угасание, искажение, стирание, забвение, амортизация.

Традиционными могут быть не только перечисленные выше способы действия, оценки, отношения, технологии, этические принципы, но также и жизненные ситуации, определяемые самой природой человека и течением его жизни, независимо от его воли и сознания. Такие ситуации, как зачатие, рождение, свадьба, похороны, -- это события разного уровня, в которых взаимосвязано и то, что дано самой природой (зачатие, рождение), и то, что способствует "вписыванию" этого в общественный контекст.

Общественная значимость явления традиционности определяется как тем фактом, что любая традиция восходит к той или иной потребности человека, так и тем, что содержание традиции оказывается приемлемым или необходимым множеству индивидов. Именно поэтому традиция -- принципиально общественное явление, затрагивающее каждого из членов сообщества.

В жизни индивида требования традиции могут реализоваться двумя способами. Во-первых, традиционное может стать привычным для индивида, и тогда он совершает данное действие или придерживается данной оценки как своего собственного, органически ему присущего. Если традиционное не стало привычным для индивида, он лишь подчиняется традиции или же делает вид, что подчиняется, внутренне ей даже противясь, т. е. он подчиняется обстоятельствам, в число которых входит и принуждение окру­жающих. Одним.из важных способов такого принуждения является "общественное мнение" -- понятие, приложимое к любому сообществу индивидов, а не только к тому "обществу", которое либералы привычно противопоставляют "государству".

Любая конкретная традиция в пределах данного поколения может быть воспринятой (у предыдущего) или выработанной -- в этом случае необходима ее проверка временем, и пока следующее поколение не начало воспроизводить ее содержание, это всего лишь инновационное действие с потенциалом традиционности.

По отношению к той или иной традиции всех индивидов можно разделить на активных носителей, пассивных носителей и противников традиции. Из числа активных носителей выделяется группа ревнителей традиции -- тех индивидов, которые не только сами четко соблюдают требования традиции, но и требуют того же от других и, следовательно, внимательно следят за их действиями, оценивают их и сравнивают со своими. Часто для подобных ревнителей традиции наиболее важным является не соответствие поведения других индивидов некоему общему образцу, а неотличимость его от их собственного поведения, оценок, отношений и т. д.

Традиции обладают свойством экспансии. Это связано, во-первых, с давлением активных носителей традиции на окружающих, во-вторых, с подражанием (индивида окружающим). Распространение того или иного действия на все более широкий круг ситуаций -- это особый вид экспансии традиций. Следовательно, экспансия традиций проявляется как в возрастании числа следующих им индивидов, так и в распространении того или иного способа действия на новые жизненные ситуации.

Экспансия традиций порою ведет к весьма неблагоприятным последствиям. К примеру, выявившаяся склонность народов Севера к спиртному -- это совершенно чуждое для них дело, так как у них не растут соответствующие растения, из которых спиртное добывают и сам характер питания иной. У них не было естественного отбора по признаку устойчивости к алкоголю, поэтому-то они спиваются столь быстро и неотвратимо.

Традиции повседневности, максимально приближенные к базисным потребностям человека, с течением времени меняются мало, традиции же, отражающие специфику общественно-исторической формации, отмирают в основном вместе с нею. При этом традиции и вытекают из образа жизни, и сами формируют его. Путем усвоения традиции каждое последующее поколение формирует свой образ жизни, сходный с образом жизни предыдущего. Следовательно, без преемственности не было бы и целостности, лежащей в основании таких понятий, как "человечество" и "история человечества".

Как у любого объекта или явления, у традиции есть общее, единичное и особенное. Общее выражает принципиальное единство человеческого рода, единичное -- местную специфику, особенное -- творческий вклад отдельных индивидов или сообществ в содержание традиции.

Чем лучше структурирована жизнь общества и жизнедеятельность индивидов, тем больше в данном обществе традиций. При этом детрадиционализация общества -- искажение содержания и ослабление роли традиций в его жизни -- лишает общество исторической перспективы, поэтому такое общество утрачивает и стабильность, и самобытность.

Традиции могут определенным образом взаимодействовать: сочетаться и дополнять одна другую; противостоять и вытеснять одна другую; подвергаться процессу взаимной модификации и адаптации; порождать одна другую. В условиях миграции может происходить также и "обмен" традициями представителей различных сообществ, национальных, этнических, религиозных групп.

Итак, Передача и сохранениe социального и культурного опыта от поколения к поколению называется традицией. В качестве традиций выступают определенные ценности, нормы поведения, обычаи, обряды, идеи. Традиции могут иногда восприниматься как пережитки, то есть как препятствия дальнейшему развитию культуры. Они могут исчезать, а затем вновь возрождаться. Традиции могут быть позитивными, когда что-то воспринимается, но могут быть и негативными, когда что-то отвергается, поскольку это "не в традиции", как говорят, данного общества или группы людей. Время производит отбор традиций, и вечные из них, как, например, почтительное отношение к родителям, к женщине, являются всегда современными.

Составными элементами традиции являются обычай, обряд, ритуал. Традиция охватывает более широкий круг явлений, чем обычай, который иногда напоминает стереотип в поведении. Но обычай не существует отдельно от традиции, он является ее разновидностью. Обряд, или ритуал, -- это определенный порядок действий, которым совершается и закрепляется обычай.

Геодезические координаты, методы их преобразования. Системы ITRF, WGS-84, ПЗ-90, СК-42, СК-95. Преобразование координат по методу Гельмерта и Молоденского

3.1. Системы отсчета координат и времени

Единая государственная система геодезических координат 1995 года получена в результате совместного уравнивания трех самостоятельных, но связанных между собой, геодезических построений различных классов точности: КГС, ДГС, по их состоянию на период 1991 - 93 годов.

Объем измерительной астрономо-геодезической информации, обработанной для введения системы координат 1995 года, превышает на порядок соответствующий объем информации, использованной для установления системы координат 1942 года (СК-42).

Космическая геодезическая сеть предназначена для задания геоцентрической системы координат, доплеровская геодезическая сеть - для распространения геоцен­трической системы координат, астрономо-геодезическая сеть - для задания системы геодезических координат и до­ ведения системы координат до потребителей.

В совместном уравнивании АГС представлена в виде пространственного построения. Высоты пунктов АГС от­ носительно референц- эллипсоида Красовского определены как сумма их нормальных высот и высот квазигеоида, полученных из астрономо- гравиметрического нивелирования.

В процессе нескольких приближений совместного уравнивания высоты квазигеоида для территории отдаленных восточных регионов дополнительно уточнялись с учетом результатов уравнивания. С целью контроля геоцеитричности системы координат в совместное уравнивание включены неза­висимо определенные геоцентрические радиус-векторы 35 пунктов КГС и ДГС, удаленных один от другого на расстояния около 1000км, для которых высоты квазигеоида над общим земным эллипсоидом получены гравиметрическим методом; а нормальные высоты - из нивелирования.

В результате совместного уравнивания КГС, ДГС, АГС и значений радиус-векторов пунктов построена сеть из 134 опорных пунктов ГГС, покрывающая всю территорию при сред­нем расстоянии между смежными пунктами 400...500 км.


Точность определения взаимного положения этих пунктов по каждой из трех , пространственных координат характеризуется средними квадратическими ошибками 0,25...0,80 м при расстояниях от 500 до 9000 км.

Абсолютные ошибки отнесения положений пунктов к центру масс Земли не превышают 1 м по каждой из трех осей пространственных координат.

Эти пункты использовались в качестве исходных при заключительном общем уравнивании АГС.

Точность определения взаимного планового положения пунктов, полученная в результате заключительного уравнивания АГС по состоянию на 1995 год, характе­ризуется средними квадратическими ошибками: 0,02...0,04 м для смежных пунктов, 0,25...0,80 м при расстояниях от 1 до 9 тыс. км.

Между единой государственной системой геодезических координат 1995 года (СК-95) и единой государ­ственной геоцентрической системой координат “Параметры Земли 1990 года” (ПЗ-90) установлена связь, определяемая па­раметрами взаимного перехода (элементами ориентирования). Направления координатных осей Х,У,2 используемой гео­центрической системы координат определены координатами пунктов КГС; начало координат этой системы установлено под условием совмещения с центром масс Земли.

За отсчетную поверхность в государственной геоцентрической системе координат (ПЗ-90) принят общий земной эллипсоид со следующими геометрическими параметрами:


  • большая полуось 6378 136 м;

  • сжатие 1:298,257839.
Центр этого эллипсоида совмещен с началом геоцен­трической системы координат; плоскость начального (нулевого) меридиана совпадает с плоскостью Х Z этой системы.

Геометрические параметры общего земного эллип­соида приняты равными соответствующим параметрам уровенного эллипсоида вращения. При этом за уровенный эл­липсоид вращения принята внешняя поверхность нормаль­ной Земли, масса и угловая скорость вращения которой за­даются равными массе и угловой скорости вращения Земли.

Масса Земли М , включая массу ее атмосферы, умножен­ная на постоянную тяготения f , составляет геоцентрическую гравитационную постоянную f М = 39860044 х 10 7 м 3 /с 2 , угловая скорость вращения Земли w принята равной 7292115 х10 11 рад/с, гармонический коэффициент геопотенциала второй степени J 2 , определяющий сжатие общего земного эллипсоида, принят равным 108263х10 8 .

Система координат 1995 года установлена так, что ее оси параллельны осям геоцентрической системы координат. Положение начала СК-95 задано таким образом, что значения координат пункта ГГС Пулково в системах СК-95 и СК-42 совпадают.

Переход от геоцентрической системы координат к СК-95 выполняется по формулам:

X СК-95 = X ПЗ-90 - ДX 0

Y СК-95 = Y ПЗ-90 - ДY 0

Z СК-95 = Z ПЗ-90 - ДZ 0
где ДХ 0 , ДУ 0 , ДZ 0 - линейные элементы ориентирова­ния., задающие координаты начала системы координат 1995 года относительно геоцентрической системы координат ПЗ-90, составляют ДХо = +25,90 м; ДУ 0 = -130,94 м, ДЖо = -81,76 м.

За отсчетную поверхность в СК-95 принят эллипсоид Красовского с параметрами:


  • большая полуось 6378 245 м;

  • сжатие 1: 298,3.
Малая полуось эллипсоида совпадает с осью 7 , ос­тальные оси системы координат СК-95 лежат в его эквато­риальной плоскости , при этом плоскость начального (нуле­вого) меридиана совпадает с плоскостью ХЖ этой системы.

Положение пунктов ГГС в принятых системах задается следующими координатами:


  • пространственными прямоугольными координата­ ми X, У, Z ;

  • геодезическими (эллипсоидальными) координата­ ми В, L, Н;

  • плоскими прямоугольными координатами х и у, вычисляемыми в проекции Гаусса-Крюгера.
При решении специальных задач могут применяться и другие проекции эллипсоида на плоскость.

Геодезические высоты пунктов ГГС определяют как сумму нормальной высоты и высоты квазигеоида над отсчетным эллипсоидом или непосредственно методами космической геодезии , или путем привязки к пунктам с известными геоцентрическими координатами.

Нормальные высоты пунктов ГГС определяются в Балтийской системе высот 1977 года, исходным началом которой является нуль Кронштадтского футштока.

Карты высот квазигеоида над общим земным эллипсоидом и референц - эллипсоидом Красовского на территории Рос­сийской Федерации издаются Федеральной службой геодезии и картографии России и Топографической службой ВС РФ.

Масштаб ГТС задается Единым государственным эталоном времени-частоты-длины. Длина метра принимается в соответствии с резолюцией MAS Генеральной конференции по мерам к весам (октябрь 1983 г.) как расстояние, проходимое све­том в вакууме за 1:299 792 458-ую долю секунды.

В работах по развитию ГГС используются шка­лы атомного ТА (813) и координированного UTC (SU) времени, задаваемые существующей эталонной базой Российской Федерации, а 1-акже параметры вращения Земли и поправки для пе­рехода к международным шкалам времени, периодически публикуемые Госстандартом России в специальных бюллетенях Государственной службы времени и частоты (ГСВЧ).

Астрономические широты и долготы, астрономические и геодезические азимуты, определяемые по наблюдениям звезд, приводятся к системе фундаментального звездного каталога, к системе среднего полюса и к системе ас­трономических долгот, принятых на эпоху уравнивания ГГС.

Метрологическое обеспечение геодезических работ осуществляется в соответствии с требованиями государственной системы обеспечения единства измерений.

Постледниковая отдача, наблюдаемая преимущественно в северных широтах как последствие ледникового периода. Влияние может доходить до нескольких миллиметров в год по высоте;

Полюсный прилив, являющийся реакцией эластичной коры Земли на смещения полюса вращения. При компонентах полярного движения порядка 10 м максимальное смещение будет 10-20 мм.

Модели перечисленных поправок даются в . Другие поправки добавляются, если они больше 1 мм и их можно вычислить в соответствии с некоторой моделью.

Скорости тектонических движений могут достигать 10 см/год. Если для некоторой станции скорость в ITRF еще не определена из наблюдений, то вектор скорости должен определяться как сумма скоростей:

, (3.47)
где - горизонтальная скорость плиты, вычисляемая по модели движения тектонических плит NNR NUVEL1A, а epncb . oma . be ]. Основная сеть из 93 фундаментальных пунктов была измерена через GPS в течение мая 1989 г. Позднее она была расширена до 150 постоянно действующих станций GPS наблюдений. Окончательно EUREF представляет собой единую систему на всю Европу, которая согласована с системами WGS-84 и ITRF. Полученная система координат известна как ETRF-89 (или ETRS89), для многих целей она может рассматриваться как реализация WGS-84 в Европе. Многие страны адаптируют пункты EUREF как сеть «нулевого» класса, от которой они расширяют национальные сети .

В Южной Америке реализована подобная отсчетная основа SIRGAS (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas), в Австралии – GDA94 (Geocentric Datum of Australia), в США и Канаде – NAD83(CORS96) .


3.3. Референцные системы координат
Эти земные системы связаны с локальными референц-эллипсоидами. Центры референц-эллипсоидов как правило не совпадают с центром масс Земли из-за ошибок ориентирования. Поэтому эти системы иногда называют еще квазигеоцентрическими.

Основной плоскостью в референцной системе является плоскость экватора референц-эллипсоида. Ось Z направлена по нормали к экватору , вдоль малой оси эллипсоида. Ось X направлена в плоскости начального меридиана геодезической системы, то есть проходит через точку B =0, L =0. Ось Y дополняет две предыдущие оси до правой (или левой) координатной системы. Возможно использование размеров и формы одного и того же эллипсоида в различных координатных системах, отличающихся своей ориентировкой (исходными геодезическими датами).

В референцных системах обычно применяются геодезические (сфероидические) координаты (рис. 3.6): геодезическая широта B , геодезическая долгота L и высота над эллипсоидом H .

Из-за наблюдательных ограничений, наложенных ранее условностями геодезии, исторически оказались выполненными два разных типа геодезических систем:

Двухмерные континентальные плановые геодезические системы, закрепленные пунктами геодезических сетей с координатами , , например системы координат 1942 г. (СК-42), североамериканская система NAD-27,

Полностью независимые континентальные высотные системы, являющиеся по существу физическими геодезическими основами, независимыми от эллипсоида, и строящиеся на основании уравнивания нивелирных наблюдений. К таким системам относится принятая в России Балтийская система высот 1942 г. и принятая в США Национальная геодезическая система высот 1929 г. (National Geodetic Vertical Datum, NGVD29). В этих системах высоты точек задаются относительно геоида (квазигеоида). Глобальные систем высот пока не определены и не приняты NAD-27

Для того чтобы уметь грамотно пользоваться любым приемником GPS необходимо знать его некоторые особенности. Давайте поговорим немного о форме Земли. В дальнейшем нам это понадобиться. Форма Земли, Датумы . Многие из нас привыкли представлять нашу планету в виде шара. В действительности форма Земли представляет из себя сложную геометрически неправильную фигуру. Если продлить поверхность вод Мирового океана под всеми материками, то такая поверхность будет называться уровенной . Главным её свойством является то, что она перпендикулярна силе тяжести в любой ее точке. Фигура образованная этой поверхностью называется Геоид. В целях навигации форму геоида применять сложно, поэтому его решили привести к математически правильному телу – эллипсоиду вращения или сфероиду . Проецируемая поверхность геоида на эллипсоид вращения именуется как Референц – Эллипсои д . Так как расстояние от центра земли до ее поверхности в различных местах неодинаково, возникают определенные погрешности в линейных расстояниях. Каждое государство, проводя геодезические и картографические измерения, закрепляет за собой собственный набор параметров и режимов ориентации для референц - эллипсоида. Такие параметры называются геодезическими датумами (Datum). Датум смещает (ориентирует) референц - эллипсоид относительно определенной точки отсчета (центра масс Земли), задавая более правильную ориентацию относительно линий широты и долготы. Грубо говоря, это подобие координатной сетки привязанной к референц - эллипсоиду конкретного места.

World Geodetic System 1984 (WGS–84) или Всемирная Геодезическая Система . В нынешнее время, контроль над системой WGS84 осуществляет организация под названием US National Geospatial-Intelligence Agency - NGA т.е. Национальное агентство геопространственной разведки США. Первоначально, система WGS84 разрабатывалась для целей аэронавигации. 3 марта 1989 года совет Международной организации гражданской авиации IСAO, утвердил WGS84 стандартной (всемирной) геодезической системой отсчета. В морскую транспортную отрасль система вступила после ее принятия Международной морской организацией IMO.

В основе процесса ориентации WGS84 лежит трехмерная система геоцентрических координат. Начало отсчета начинается из центра масс Земли. Ось Х лежит в плоскости экватора и направлена на меридиан принятый Международным Бюро Времени (BIH). Ось Z направлена на Северный полюс и совпадает с осью вращения Земли. Ось Y дополняет систему до правосторонней (правило правой руки) и лежит в плоскости экватора между осью Х под углом 90° к востоку.

К основным параметрам референц - эллипсоида WGS84 относятся:

Следует помнить, что UKHO (United Kingdom Hydrographic Office) публикуя свои карты, использует около сотни различных датумов (референц-эллипсоидов). Но приемник GPS определяет координаты по умолчанию в датуме WGS84 . Забегая вперед, большинство современных приемников GPS имеют функцию мануального (ручного) переключения датума (т.е. в памяти приемника содержится огромное количество различных датумов). При переносе координат из приемника на карту, необходимо заблаговременно просмотреть, в каком Датуме опубликована карта. Для упрощения этой процедуры с 1982 года UKHO (United Kingdom Hydrographic Office) добавило в легенду своих карт примечание под названием “Position ” и “Satellite Derived Position ”. В этих пунктах нас информируют о том, в каком Датуме опубликована карта. И если это не WGS84 - то, как произвести пересчет координат. Уделите этому особое внимание!

Аббревиатура, означающая World Geodetic System, что в переводе соответствует понятию глобальная опорная система, принятая на момент 1984 года с целью геодезического обеспечения ориентирования в мировом пространстве: космической, воздушной, морской и наземной навигации.

Такая единая мировая система отсчета появилась не в один год. С конца пятидесятых годов прошлого столетия, когда практически происходило становление космической эры и в СССР, и в США возникла потребность в точном проведении, сопровождении космических запусков и полетов. Для обеспечения этой деятельности необходимо было создать единую планетарную геодезическую сеть, с помощью которой возможно было вести геодезические, гравиметрические и астрономические наблюдения.

С периодическим постоянством через каждые шесть лет, начиная с 1960 года, в США были созданы всеземные геодезические системы wgs60, wgs66, wgs72. Последняя из перечисленных систем wgs, считалась геодезической основой первой навигационной спутниковой системой Transit.

В 1980 году Международным союзом по геодезии была принята новая геодезическая референцная система GRS80. В ней было представлено сочетание моделей: геоида, земного эллипсоида и гравитационной модели Земли. В США в 1983 году приняли свою геодезическую систему NAD83.

И все же в 1984 году в рамках Министерства обороны Соединенные Штаты Америки принимают решение о построении для своих целей, как военного ведомства и навигационных спутниковых задач новой WGS с годовой нумерацией 84. Для этого к тому времени стала использоваться навигационная спутниковая система GPS Navstar, которая получила в последствие глобальное распространение и применяется во всем мире до настоящего времени. Введена WGS84 была в 1987 году и по своим параметрам близка к NAD83.

Основные параметры WGS 84

Мировая система WGS-84 представляет собой астрономо-геодезическую-гравиметрическую систему отсчета, вписанную в фигуру Земли. Для любой такой системы характерными являются установление определенных параметров. К таким параметрам в системе отсчета wgs 84 относятся:

  • геоцентрическая прямоугольная система координат с началом в точке геометрического центра масс Земли (показана на рис.1);
  • математическая основа, за которую принята форма эллипсоида вращения с конкретными геометрическими и физическими величинами;
  • гравитационная модель Земли, с определенными на конкретную дату величинами и их значениями.

Ориентирование оси 0Z прямоугольной системы координат представлено в сторону условного направления на полюс, установленного в соответствии с данными международного бюро времени (BIH) на дату 1984 года. В пересечении плоскости нулевого меридиана (Гринвичского) с отклонением в 5,31 секунды к востоку и экваториальной плоскости ориентирована ось 0X. Правосторонне направленная и перпендикулярная к оси 0X в плоскости экватора, если можно так выразиться вторая плановая ось 0Y, завершает формирование геометрии отсчетной системы. Для исключения плавающего эффекта из-за движения земной коры, тектонических плит ориентация осей X, Y, Z остается неизменной.

Рис.1. Геоцентрическая World Geodetic System 84.

Физическая ориентация осей X, Y, Z в WGS84 определялась координатами на пяти контрольных станциях навигационной спутниковой системы GPS Transit в дату 1984 года (смотрите рис.2).


Рис.2. Физическая ориентация на пунктах WGS84.

В дальнейшем количество опорных точек увеличилось до семнадцати и переопределялось два раза уже с применением действующей навигационной спутниковой системой GPS Navstar. В 2002 году была принята последняя версия WGS84, в которой была достигнута высокая точность определения прямоугольных координат (X, Y, Z), геодезических координат (B, L) и геодезических высот над уровнем сфероида (H). Таким образом, эллипсоид был привязан физически к земной поверхности.

Международная геодезическая система координат

Одновременно с началом действия WGS84 в 1987 году были заложены основы новой мировой геодезической системы в рамках международной службы вращения Земли (IERS). Кроме других функциональных задач по оценке параметров Земли этой службой были применены международные земная система отсчета (ITRS) и отсчетная основа (ITRF). Если коротко, то отличия между ними заключаются в следующем. В системе отсчета (ITRS) определяются и устанавливаются параметры геодезической, математической, физической (гравиметрической) Земных моделей. В отсчетной основе (ITRF) происходит физическое построение и закрепление своего рода каркаса в виде опорных станций с фактическими их координатами, через которые реализуется практически глобальная геодезическая система.

Более просто можно объяснить путем следующего примера. Стоит задача построить на плоскости бумажного листа, например, формата А-1 прямоугольную систему координат с началом в центре этого листа, а - оси 0X и 0Y должны быть параллельны краям формата.

Такую задачу можно решить двумя способами. В первом из них центр получить при соединении между собой диагоналей. Вторым способом возможно нахождение всех четырех центров сторон прямоугольника, каковым является формат бумаги. Соединив между собой центры сторон, получают центр листа. В идеале две точки должны совпасть. Но вероятнее всего это не произойдет из-за погрешностей определения середины сторон. Далее графическая точность проведения диагоналей именно из углов также внесет свои неточности. Не идеален, возможно, и прямоугольный лист бумаги, его края могут быть не параллельны. При графическом построении непосредственно из точки центра осей координат возникают инструментальные погрешности линейки, карандаша, транспортира.

Очевидно, могут получиться две немного отличающиеся друг от друга системы координат с разными центрами и небольшими разворотами осей. Так вот сам лист, систему координат, ее центр условно можно отнести к системе отсчета ITRS. А вот опорные метки, например, точки середины сторон формата закрепляют систему координат на бумаге и относятся по аналогии условно к отсчетной основе ITRF.

В отношении фигуры Земли и определения, например, ее центра масс в качестве начала геоцентрической системы координат значительно сложнее. Физически его не начертишь карандашом. В качестве опорных меток для WGS84 на рис.2 выступают контрольные станции, заложенные вдоль линии экватора. Система координат в WGS84 и система отсчета в ITRS теоретически одинаковы. Однако, точность привязки к началу отсчета в центре масс нашей планеты выше ввиду того, что в отсчетной основе ITRF находятся сотни таких опорных меток

К настоящему времени в ITRF, как физического воплощения мировой геодезической сети, наблюдается порядка 800 станций с GPS-примемниками Navstar. Периодически происходят обновления, уточнения, корректировка исходных координат как на станциях в WGS84, которые можно считать составной частью ITRF, так и во всей земной геодезической основе.

Для формирования полной и довольно сложной физико-математической картины под именем Земля в качестве параметров перехода от геоида к трехосному эллипсоиду вращения в WGS84 принимаются основные и вспомогательные параметры, указанные в таблице ниже.

Все размеры и параметры эллипсоида, вычисленного и принятого для использования в геодезической среде отдельной страны или глобальной сети, такой как WGS84, имеют свои значения, время (дату) вычисления и наименование «датум». Наиболее точными считаются параметры (датум) ITRF, которые ежесуточно контролируются спутниковыми методами измерений координат на опорных станциях и ежегодно публикуются с указанием даты.

В глобальных системах отличных от WGS84, которые в последние годы стали применяться в ведущих странах мира, в том числе и в России (ПЗ90 , ПЗ90.02, ПЗ90.11) при необходимости решения определенных задач имеются возможности увязывать разные датумы, определять коэффициенты преобразования и производить собственно пересчеты координат в разные системы. В Российской Федерации такие пересчеты регламентируются государственным стандартом 51794-2001.