Hãy chú ý đến các hệ tọa độ được liên kết với ellipsoid toàn cầu WGS84. Sự khác biệt trong việc xác định tọa độ trong WGS84 và CK42

Tọa độ trắc địa, phương pháp biến đổi của chúng. Hệ thống ITRF, WGS-84, PZ-90, SK-42, SK-95. Phép biến đổi tọa độ theo phương pháp của Helmert và Molodensky

3.1. Hệ quy chiếu tọa độ và thời gian

Hệ thống tọa độ trắc địa thống nhất năm 1995 có được là kết quả của sự điều chỉnh chung của ba công trình trắc địa độc lập nhưng được kết nối với nhau thuộc các loại độ chính xác khác nhau: KGS, DGS, theo tình trạng của chúng trong giai đoạn 1991-93.

Lượng đo thông tin thiên văn và trắc địa được xử lý để giới thiệu hệ tọa độ 1995 vượt quá một bậc so với lượng thông tin tương ứng được sử dụng để thiết lập hệ tọa độ 1942 (SK-42).

Mạng trắc địa không gianđược thiết kế để thiết lập hệ tọa độ địa tâm, mạng trắc địa Doppler - truyền hệ tọa độ địa tâm, mạng thiên văn - trắc địa - thiết lập hệ tọa độ trắc địa và duy trì hệ tọa độ đến người tiêu dùng.

Trong điều chỉnh chung, AGS được thể hiện dưới dạng cấu trúc không gian. Độ cao của các điểm AGS so với ellipsoid tham chiếu Krasovsky được xác định bằng tổng độ cao bình thường của chúng và độ cao của bán địa hình thu được từ san lấp mặt bằng trọng lượng thiên văn.

Trong quá trình thực hiện một số phép tính gần đúng của sự điều chỉnh chung, độ cao của bán địa hình cho lãnh thổ của các vùng phía đông xa xôi đã được tinh chỉnh bổ sung có tính đến kết quả của sự điều chỉnh. Để kiểm soát độ địa tâm của hệ tọa độ, việc điều chỉnh khớp bao gồm các vectơ bán kính địa tâm được xác định độc lập của 35 điểm KGS và DGS, nằm ở khoảng cách khoảng 1000 km với nhau, trong đó độ cao của bán kính địa lý ở trên ellipsoid thông thường của Trái đất thu được bằng phương pháp trọng lực; và chiều cao bình thường - từ san lấp mặt bằng.

Do sự điều chỉnh chung của CGS, DGS, AGS và các giá trị của vectơ bán kính của các điểm, một mạng gồm 134 điểm kiểm soát GGS đã được xây dựng, bao phủ toàn bộ lãnh thổ với khoảng cách trung bình giữa các điểm liền kề là 400 ...500 km.

Sai số tuyệt đối của việc quy chiếu vị trí của các điểm đối với khối tâm của Trái đất không vượt quá 1 m dọc theo mỗi trục trong ba trục tọa độ không gian.

Những điểm này được sử dụng làm điểm ban đầu trong lần điều chỉnh chung cuối cùng của AGS.

Độ chính xác của việc xác định vị trí được quy hoạch lẫn nhau của các điểm, thu được từ lần điều chỉnh cuối cùng của AGS vào năm 1995, được đặc trưng bởi sai số bình phương trung bình: 0,02 ... 0,04 m đối với các điểm liền kề, 0,25 ... 0,80 m ở khoảng cách từ 1 đến 9 nghìn km.

Giữa hệ thống tọa độ trắc địa trạng thái thống nhất năm 1995 (SK-95) và hệ tọa độ địa tâm trạng thái thống nhất “Các tham số của Trái đất 1990” (PZ-90), một kết nối được thiết lập, được xác định bởi các tham số của quá trình chuyển đổi lẫn nhau (định hướng phần tử). Hướng của các trục tọa độ X, Y, 2 hệ tọa độ địa tâm được sử dụng được xác định bởi tọa độ của các điểm KGS; gốc toạ độ của hệ này được đặt trong điều kiện trùng với khối tâm Trái đất.

Bề mặt tham chiếu trong hệ tọa độ địa tâm nhà nước (PZ-90) là một ellipsoid trái đất thông thường với các tham số hình học sau:

• 
  bán trục chính 6378 136 m;
• 
  nén 1:298.257839.

Các tham số hình học của ellipsoid trái đất thông thường được giả thiết bằng các tham số tương ứng của ellipsoid mức quay. Trong trường hợp này, bề mặt bên ngoài của Trái đất bình thường, có khối lượng và vận tốc góc quay được đặt bằng khối lượng và vận tốc góc quay của Trái đất, được coi là ellipsoid cấp của cuộc cách mạng.

khối lượng của trái đất m , bao gồm cả khối lượng bầu khí quyển của nó nhân với hằng số hấp dẫn f, là hằng số hấp dẫn địa tâm fM = 39860044 x 10 7 m 3 / s 2 vận tốc góc của Trái Đất tự quay w lấy bằng 7292115 x10 11 rad/s, hệ số điều hòa của địa thế bậc hai J 2 , xác định độ nén của ellipsoid trái đất thông thường, được lấy bằng 108263x10 8 .

Hệ tọa độ 1995 được đặt sao cho các trục của nó song song với các trục của hệ tọa độ địa tâm. Vị trí bắt đầu của SK-95 được đặt sao cho các giá trị tọa độ của điểm GGS Pulkovo trong hệ thống SK-95 và SK-42 trùng khớp.

Việc chuyển đổi từ hệ tọa độ địa tâm sang SK-95 được thực hiện theo các công thức:

X SK-95 = X PZ-90 - DX 0

Y SK-95 = Y PZ-90 - DY 0

Z SK-95 = Z PZ-90 - DZ 0
trong đó ДХ 0 , ДН 0 , ДZ 0 - các phần tử định hướng tuyến tính., đặt tọa độ gốc của hệ tọa độ 1995 so với hệ tọa độ địa tâm PZ-90, là DKh = +25,90 m; DN 0 \u003d -130,94 m, Jho \u003d -81,76 m.

Mặt tham chiếu trong SK-95 là ellipsoid Krasovsky với các tham số sau:

• 
  bán trục chính 6378 245 m;
• 
  nén 1:298.3.

Vị trí của các điểm GHS trong các hệ thống được thông qua được cho bởi các tọa độ sau:

• 
  tọa độ hình chữ nhật không gian X, Y, Z;
• 
  tọa độ trắc địa (ellipsoidal) B, L, H;
• 
  tọa độ hình chữ nhật phẳng x và y, được tính toán trong phép chiếu Gauss-Kruger.

Độ cao trắc địa của các điểm GGS được xác định bằng tổng chiều cao bình thường và chiều cao của bán địa hình bên trên ellipsoid tham chiếu, trực tiếp bằng các phương pháp trắc địa không gian hoặc bằng cách tham chiếu các điểm có tọa độ địa tâm đã biết.

Độ cao bình thường của các điểm GGS được xác định trong hệ thống độ cao của Baltic năm 1977, điểm bắt đầu ban đầu là số 0 của chân đế Kronstadt.

Các bản đồ độ cao của bán địa hình phía trên ellipsoid trái đất thông thường và ellipsoid tham chiếu của Krasovsky trên lãnh thổ Liên bang Nga được xuất bản bởi Cục Đo đạc và Bản đồ Liên bang Nga và Cục Địa hình Lực lượng Vũ trang Liên bang Nga.

Thang đo của GTS được đặt theo Tiêu chuẩn Nhà nước Thống nhất về Thời gian-Tần số-Độ dài. Chiều dài của mét được lấy theo nghị quyết của Hội nghị toàn thể về Trọng lượng và Đo lường MAS (tháng 10 năm 1983) là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong 1:299.792.458 giây.

Trong quá trình phát triển GGS, các thang thời gian nguyên tử TA (813) và UTC (SU) phối hợp được sử dụng, được thiết lập bởi cơ sở tiêu chuẩn hiện có của Liên bang Nga, cũng như các thông số về vòng quay của Trái đất và hiệu chỉnh cho quá trình chuyển đổi sang thang thời gian quốc tế, được xuất bản định kỳ bởi Tiêu chuẩn Nhà nước của Nga trong các bản tin đặc biệt của Dịch vụ Nhà nước về thời gian và tần suất (GSVCH).

Kinh độ và vĩ độ thiên văn, phương vị thiên văn và trắc địa, được xác định từ các quan sát sao, được rút gọn thành hệ thống danh mục sao cơ bản, hệ thống cực trung bình và hệ thống kinh độ thiên văn được áp dụng cho kỷ nguyên điều chỉnh GGS.

Hỗ trợ đo lường của các công trình trắc địa được thực hiện theo các yêu cầu của hệ thống nhà nước để đảm bảo tính đồng nhất của các phép đo.

Sự giật lùi hậu băng hà được quan sát chủ yếu ở các vĩ độ phía bắc do hậu quả của Kỷ băng hà. Ảnh hưởng có thể đạt tới vài milimét mỗi năm về chiều cao;

Thủy triều cực, là phản ứng của lớp vỏ đàn hồi của Trái đất đối với sự dịch chuyển của cực quay. Với các thành phần chuyển động cực ở mức 10 m, độ dịch chuyển tối đa sẽ là 10–20 mm.

Các mô hình của các hiệu chỉnh được liệt kê được đưa ra trong . Các hiệu chỉnh khác được thêm vào nếu chúng lớn hơn 1 mm và có thể được tính toán theo một số kiểu máy.

Tốc độ chuyển động kiến ​​tạo có thể đạt tới 10 cm/năm. Nếu đối với một số trạm, tốc độ trong ITRF chưa được xác định từ các quan sát, thì vectơ tốc độ sẽ được xác định bằng tổng của các tốc độ:

, (3.47)
vận tốc mảng ngang được tính từ mô hình chuyển động mảng kiến ​​tạo NNR NUVEL1A ở đâu và epncb. oma. là]. Một mạng lưới cơ bản gồm 93 điểm cơ bản đã được đo đạc qua GPS trong tháng 5 năm 1989. Mạng lưới này sau đó đã được mở rộng thành 150 trạm quan sát GPS cố định. Cuối cùng, EUREF là một hệ thống duy nhất cho toàn bộ Châu Âu, được hài hòa với các hệ thống WGS-84 và ITRF. Cơ sở dữ liệu kết quả được gọi là ETRF-89 (hoặc ETRS89) và đối với nhiều mục đích, nó có thể được coi là triển khai WGS-84 ở Châu Âu. Nhiều quốc gia chấp nhận các điểm EUREF như một mạng hạng "không" mà từ đó họ mở rộng các mạng quốc gia.

Nam Mỹ đã thực hiện một khung tham chiếu tương tự SIRGAS ( Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas), ở Úc - GDA94 (Dữ liệu địa tâm của Úc), ở Hoa Kỳ và Canada - NAD83(CORS96) .

Mặt phẳng chính trong hệ quy chiếu là mặt phẳng của đường xích đạo của ellipsoid quy chiếu. trục z hướng dọc theo bình thường đến xích đạo, dọc theo trục nhỏ của ellipsoid. trục X hướng vào mặt phẳng có kinh tuyến gốc của hệ trắc địa, nghĩa là nó đi qua điểm b=0, l=0. trục Y bổ sung cho hai trục trước đó sang phải (hoặc trái) hệ tọa độ. Có thể sử dụng kích thước và hình dạng của cùng một ellipsoid trong các hệ tọa độ khác nhau khác nhau về hướng của chúng (ngày trắc địa ban đầu).

Trong các hệ quy chiếu, tọa độ trắc địa (hình cầu) thường được sử dụng (Hình 3.6): vĩ độ trắc địa b, kinh độ trắc địa l và chiều cao trên ellipsoid h.

Do những hạn chế quan sát được áp đặt trước đó bởi các quy ước về trắc địa, hai loại hệ thống trắc địa khác nhau đã được thực hiện trong lịch sử:

Các hệ thống trắc địa theo kế hoạch lục địa hai chiều được cố định bởi các điểm của mạng lưới trắc địa có tọa độ , ví dụ: hệ tọa độ 1942 (CK-42), hệ thống Bắc Mỹ NAD-27,

Các hệ độ cao lục địa hoàn toàn độc lập, về bản chất là các cơ sở trắc địa vật lý, không phụ thuộc vào ellipsoid và được xây dựng trên cơ sở cân bằng các quan trắc thủy chuẩn. Các hệ thống như vậy bao gồm hệ thống độ cao Baltic năm 1942 được thông qua ở Nga và Dữ liệu trắc địa trắc địa quốc gia năm 1929 (National Geodetic Vertical Datum, NGVD29) được thông qua ở Hoa Kỳ. Trong các hệ thống này, độ cao của điểm được đưa ra so với Geoid (quasi-Geoid). Các hệ thống chiều cao toàn cầu vẫn chưa được xác định và áp dụng bởi NAD-27

Để có thể sử dụng thành thạo bất kỳ máy thu GPS nào, bạn cần biết một số tính năng của nó. Hãy nói một chút về hình dạng của Trái đất. Chúng ta sẽ cần điều này trong tương lai. Hình dạng trái đất, Datums. Nhiều người trong chúng ta đã quen với việc đại diện cho hành tinh của chúng ta như một hình cầu. Trên thực tế, hình dạng của Trái đất là một hình dạng hình học phức tạp không đều. Nếu chúng ta mở rộng bề mặt nước của Đại dương Thế giới dưới tất cả các lục địa, thì bề mặt đó sẽ được gọi là mức độ. Tính chất chính của nó là nó vuông góc với lực hấp dẫn tại bất kỳ điểm nào. Hình được tạo bởi bề mặt này được gọi là Geoid. Rất khó để sử dụng hình dạng của Geoid cho mục đích điều hướng, vì vậy người ta đã quyết định đưa nó về một cơ thể chính xác về mặt toán học - elip của cuộc cách mạng hoặc hình cầu. Mặt chiếu của geoid lên ellipsoid quay được gọi là Tham khảo - Ellipsoesđ. Vì khoảng cách từ tâm trái đất đến bề mặt của nó không giống nhau ở những nơi khác nhau, nên một số lỗi nhất định phát sinh trong khoảng cách tuyến tính. Mỗi trạng thái, tiến hành các phép đo trắc địa và bản đồ, gán bộ tham số và chế độ định hướng riêng cho ellipsoid tham chiếu. Các tham số như vậy được gọi là dữ kiện trắc địa(Dữ liệu). Cơ sở dữ liệu dịch chuyển (định hướng) ellipsoid tham chiếu so với một điểm tham chiếu nhất định (tâm khối lượng của Trái đất), thiết lập hướng chính xác hơn so với các đường vĩ độ và kinh độ. Nói một cách đại khái, đây là một loại lưới tọa độ gắn với hình elip tham chiếu của một địa điểm cụ thể.

Hệ thống trắc địa thế giới 1984 (WGS–84) hay Hệ thống trắc địa thế giới. Hiện tại, hệ thống WGS84 được kiểm soát bởi một tổ chức có tên là Cơ quan Tình báo Địa lý-Không gian Quốc gia Hoa Kỳ - NGA i.e. Cơ quan Tình báo Địa không gian Quốc gia Hoa Kỳ. Ban đầu, hệ thống WGS84 được phát triển cho mục đích dẫn đường trên không. Ngày 3 tháng 3 năm 1989, Hội đồng của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) đã thông qua WGS84 hệ quy chiếu trắc địa tiêu chuẩn (phổ quát). Hệ thống này đã được đưa vào ngành vận tải hàng hải sau khi được Tổ chức Hàng hải Quốc tế IMO thông qua.

Trọng tâm của quá trình định hướng WGS84 là một hệ tọa độ địa tâm ba chiều. Điểm tham chiếu bắt đầu từ khối tâm của Trái đất. Trục X nằm trong mặt phẳng của đường xích đạo và hướng tới kinh tuyến được Văn phòng Thời gian Quốc tế (BIH) chấp nhận. Trục Z hướng về Bắc Cực và trùng với trục quay của Trái đất. Trục Y bổ sung cho hệ thống theo quy tắc bàn tay phải (quy tắc bàn tay phải) và nằm trong mặt phẳng xích đạo tạo với trục X một góc 90° về phía đông.

Các thông số chính của ellipsoid tham chiếu WGS84 bao gồm:

Cần nhớ rằng UKHO (Văn phòng Thủy văn Vương quốc Anh) xuất bản các bản đồ của mình bằng cách sử dụng khoảng một trăm dữ liệu khác nhau (các ellipsoid tham chiếu). Tuy nhiên, bộ thu GPS xác định tọa độ theo mặc định trong dữ liệu WGS84. Nhìn về phía trước, hầu hết các máy thu GPS hiện đại đều có chức năng chuyển đổi dữ liệu thủ công (thủ công) (nghĩa là bộ nhớ của máy thu chứa một số lượng lớn các dữ liệu khác nhau). Khi chuyển tọa độ từ máy thu sang bản đồ, cần kiểm tra trước dữ liệu bản đồ đã được xuất bản. Để đơn giản hóa quy trình này, kể từ năm 1982, UKHO (Văn phòng Thủy văn Vương quốc Anh) đã thêm một ghi chú vào phần chú thích trên biểu đồ của họ có tên là “ chức vụ" Và " Vị trí bắt nguồn từ vệ tinh“. Trong các đoạn này, chúng tôi được thông báo về Datum mà bản đồ được xuất bản. Và nếu không phải là WGS84 - cách tính lại tọa độ. Hãy đặc biệt chú ý đến điều này!

Bằng cách thảo luận.

Một trong những thành phần của lỗi mạng vệ tinh là lỗi chuyển đổi dữ liệu trường từ CS địa tâm (WGS-84), trong đó các phép đo được thực hiện, sang CS tham chiếu (SK-95, SK-42, SK-63, MSK. ..), trong đó tọa độ cuối cùng của các điểm là các mạng được tính toán.
Các tham số liên lạc chính thức WGS-84 và SK-42, được chỉ định trong GOST R 51794-2008, đề cập đến khu vực Pulkovo (đầu SK-42). Khi khoảng cách tăng lên, các lỗi chuyển số tích tụ trong SK-42, ở các vùng Siberia và Viễn Đông có thể lên tới vài mét. Nghĩa là, các tham số cục bộ ở các vùng khác nhau có thể khác biệt đáng kể so với các tham số đã biết chính thức.
Để xác định (tính toán) các tham số truyền thông cục bộ, cần có tọa độ của 4-5 điểm đã biết trong hai hệ thống. Và nếu một số tọa độ (SK-42, SK-63, MSK ...) có thể được lấy chính thức, thì theo quy luật, tọa độ chính xác của các điểm dựa trên WGS-84, sẽ không được biết. Thông thường, chúng được lấy từ các phép đo vệ tinh, trong đó mạng được tính toán từ một điểm duy nhất, tọa độ của điểm đó trong WGS-84 được lấy dưới dạng điều hướng (tự động, sử dụng lịch thiên văn vệ tinh trên tàu). Lỗi xác định tọa độ như vậy (thay đổi theo X, Y) có thể từ 2-3 mét trở lên. Nếu các điểm giống nhau được quan sát tại một thời điểm khác hoặc một nhóm điểm khác được lấy trong cùng một khu vực, thì các giá trị tọa độ khác trong WGS-84 sẽ thu được.
Do đó, theo cách này, sẽ không thể có được tọa độ chính xác trong WGS-84 và theo đó, các thông số liên lạc chính xác. Và khoảng cách giữa các điểm "hiệu chuẩn" nội địa hóa càng nhỏ thì các thông số giao tiếp giữa các hệ thống được xác định càng thô.
Tuy nhiên, cuối cùng, điều quan trọng đối với chúng tôi không phải là độ chính xác của việc xác định tọa độ của các điểm trong WGS-84, mà là mức độ sai sót trong việc xác định tham số sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của việc chuyển đổi vectơ từ WGS-84 sang SK-42 ( và các SC khác dựa trên ellipsoid Krasovsky)?
Việc xác định các tham số giao tiếp cục bộ mỗi lần có quan trọng không? Ví dụ, làm việc ở khu vực châu Âu của Nga, nơi khoảng cách từ Pulkovo không quá lớn, nơi SK-42 chưa bị biến dạng lớn và những biến dạng này tương xứng với sai số xác định tọa độ tự động trong WGS- 84? Rốt cuộc, từ các tọa độ tự trị (với sai số vài mét), sẽ không thể có được các tham số chính xác hơn.
Sẽ không tốt hơn nếu tính toán lại tọa độ của các điểm bắt đầu trong WGS-84 theo các tham số GOST và sử dụng chúng để xử lý ban đầu các phép đo vệ tinh?
Hoặc ngay lập tức, sử dụng các tham số GOST, định cấu hình chương trình để hoạt động trong SK-42 (SK-63, MSK ...)? Đây là cách thuận tiện hơn cho ai và ai làm việc trong phần mềm nào.

Ngày xửa ngày xưa, khi bắt đầu các phép đo vệ tinh của tôi, mỗi lần tôi thực hiện nội địa hóa. Theo thời gian, vài chục điểm đã được tích lũy, chúng tôi quản lý để kết hợp thành một mạng duy nhất và nhận các thông số liên lạc được cập nhật cho một số lượng lớn điểm và trên một khu vực rộng lớn. So sánh gia số của các vectơ được chuyển đổi từ WGS sang MSC theo các tham số cục bộ và tinh chỉnh, tôi tin chắc rằng không có sự khác biệt đáng kể. Do quay, độ lớn của các gia số có thể khác nhau đôi chút, nhưng độ dài của hình chiếu vectơ lên ​​mặt phẳng MSC hầu như không thay đổi. Điều tương tự cũng thu được khi so sánh số gia của các vectơ thu được theo các tham số đã chỉ định và theo các tham số GOST.
Và đây là những nơi mà sai số cục bộ của SK-42 lên tới 10 mét.
Lỗi tính toán số gia của vectơ nhỏ hơn vài lần so với lỗi ở vị trí tương đối của các điểm GHS.
Sau khi điều chỉnh các điểm GGS, phần dư của các gia số bị phân tán và tọa độ cuối cùng của các điểm được xác định trong cả hai tùy chọn khác nhau trong một vài milimét.

Tôi hoàn toàn không muốn nói rằng các tham số GOST về giao tiếp giữa các SC phải được áp dụng ở mọi nơi và mọi lúc. Điều này có lẽ không được chấp nhận đối với các vectơ dài hoặc để xử lý các mạng mát mẻ. Nhưng trong các công trình địa hình, khi các điểm bắt đầu không đủ để xác định các tham số cục bộ, hoàn toàn có thể sử dụng GOST. Một mạng có đủ quyền kiểm soát chỉ có thể dựa vào 2-3 điểm bắt đầu.

Bất kỳ ai cũng có thể thực hiện thí nghiệm mà không cần ra ngoài thực địa. Trên dự án đã hoàn thành của bạn, trong đó các tham số giao tiếp giữa WGS-84 và SK-42 trước đó đã được xác định bằng bản địa hóa, hãy thay thế các tham số cục bộ bằng GOST và xử lý lại các phép đo (trước khi xử lý, đừng quên chỉnh sửa tọa độ của điểm bắt đầu điểm - chúng có thể thay đổi sau khi thay thế các tham số giao tiếp).
So sánh tọa độ của các điểm đã xác định từ hai tùy chọn và thông báo kết quả chênh lệch "trong phòng thu". Sẽ rất thú vị đây.

Một từ viết tắt có nghĩa là Hệ thống trắc địa thế giới, trong bản dịch tương ứng với khái niệm hệ thống tham chiếu toàn cầu được thông qua vào thời điểm năm 1984 với mục đích cung cấp định hướng trắc địa trong không gian thế giới: điều hướng không gian, trên không, trên biển và trên bộ.

Một hệ quy chiếu thế giới thống nhất như vậy đã không xuất hiện trong một năm. Kể từ cuối những năm 50 của thế kỷ trước, khi sự hình thành của thời đại vũ trụ gần như diễn ra ở cả Liên Xô và Hoa Kỳ, nhu cầu tiến hành và hỗ trợ chính xác cho các vụ phóng và chuyến bay vào không gian đã nảy sinh. Để đảm bảo hoạt động này, cần phải tạo ra một mạng lưới trắc địa hành tinh thống nhất, nhờ đó có thể tiến hành các quan sát trắc địa, trọng lực và thiên văn.

Với định kỳ không đổi sáu năm một lần, kể từ năm 1960, các hệ thống trắc địa toàn mặt đất wgs60, wgs66, wgs72 đã được tạo ra ở Hoa Kỳ. Hệ thống cuối cùng trong số các hệ thống được liệt kê, wgs, được coi là cơ sở trắc địa của hệ thống vệ tinh định vị Transit đầu tiên.

Năm 1980, Liên minh Quốc tế về Trắc địa đã thông qua một hệ thống tham chiếu trắc địa mới GRS80. Nó trình bày sự kết hợp của các mô hình: geoid, ellipsoid trên mặt đất và mô hình hấp dẫn của Trái đất. Tại Hoa Kỳ vào năm 1983, họ đã sử dụng hệ thống trắc địa NAD83.

Chưa hết, vào năm 1984, trong khuôn khổ của Bộ Quốc phòng, Hợp chủng quốc Hoa Kỳ đã đưa ra quyết định xây dựng cho mục đích riêng của mình, với tư cách là một bộ phận quân sự và nhiệm vụ vệ tinh dẫn đường, một WGS mới với số thứ tự hàng năm là 84. Vì điều này, vào thời điểm đó, hệ thống vệ tinh định vị GPS Navstar, sau đó đã được phân phối toàn cầu và được sử dụng trên toàn thế giới cho đến nay. WGS84 được giới thiệu vào năm 1987 và có các tham số gần với NAD83.

Thông số chính WGS 84

Hệ thống thế giới WGS-84 là một hệ quy chiếu thiên văn-trắc địa-trọng lượng được ghi trong hình Trái đất. Đối với bất kỳ hệ thống nào như vậy, việc thiết lập các tham số nhất định là đặc trưng. Các thông số này trong hệ quy chiếu wgs 84 bao gồm:

• hệ tọa độ hình chữ nhật địa tâm có gốc tọa độ tại tâm hình học của Trái đất (hiển thị trong Hình 1);
• cơ sở toán học mà hình dạng của một ellipsoid của cuộc cách mạng với các đại lượng hình học và vật lý cụ thể được lấy;
• mô hình hấp dẫn của Trái đất, với các giá trị và giá trị của chúng được xác định cho một ngày cụ thể.

Hướng của trục 0Z của hệ tọa độ hình chữ nhật được trình bày theo hướng có điều kiện đến cực, được thiết lập theo dữ liệu của Cục Thời gian Quốc tế (BIH) cho ngày 1984. Tại giao điểm của mặt phẳng kinh tuyến gốc (Greenwich) có độ lệch 5,31 giây về phía đông và mặt phẳng xích đạo, trục 0X có hướng. Thuận tay phải và vuông góc với trục 0X trong mặt phẳng xích đạo, có thể nói, trục quy hoạch thứ hai 0Y, hoàn thành việc hình thành dạng hình học của hệ quy chiếu. Để loại bỏ hiệu ứng nổi do chuyển động của vỏ trái đất, các mảng kiến ​​tạo, hướng của các trục X, Y, Z không thay đổi.

Hình.1. Hệ trục địa tâm thế giới 84 .

Định hướng vật lý của các trục X, Y, Z trong WGS84 được xác định bởi tọa độ tại năm trạm điều khiển của hệ thống vệ tinh định vị GPS Transit vào ngày 1984 (xem Hình 2).

Hình.2. Định hướng vật lý tại các điểm WGS84.

Sau đó, số lượng điểm tham chiếu tăng lên mười bảy và đã được xác định lại hai lần bằng cách sử dụng hệ thống vệ tinh định vị GPS Navstar hiện có. Năm 2002, phiên bản mới nhất của WGS84 đã được thông qua, đạt độ chính xác cao trong việc xác định tọa độ vuông góc (X, Y, Z), tọa độ trắc địa (B, L) và độ cao trắc địa trên mức hình cầu (H). Do đó, ellipsoid được gắn vật lý với bề mặt trái đất.

Hệ tọa độ trắc địa quốc tế

Đồng thời với sự khởi đầu của WGS84 vào năm 1987, nền tảng của một hệ thống trắc địa thế giới mới đã được đặt trong khuôn khổ của Dịch vụ Xoay Trái đất Quốc tế (IERS). Ngoài các nhiệm vụ chức năng khác để ước tính các tham số của Trái đất, dịch vụ này đã sử dụng hệ thống tham chiếu mặt đất quốc tế (ITRS) và khung tham chiếu (ITRF). Tóm lại, sự khác biệt giữa chúng như sau. Hệ thống tham chiếu (ITRS) xác định và thiết lập các tham số của các mô hình Trái đất trắc địa, toán học, vật lý (trọng lực). Trong cơ sở tham chiếu (ITRF) có cấu trúc vật lý và cố định một loại khung ở dạng trạm tham chiếu với tọa độ thực của chúng, qua đó hệ thống trắc địa gần như toàn cầu được triển khai.

Nó có thể được giải thích đơn giản hơn bằng ví dụ sau. Nhiệm vụ là xây dựng một hệ tọa độ hình chữ nhật trên mặt phẳng của một tờ giấy, chẳng hạn như định dạng A-1, với gốc tọa độ ở giữa tờ này và các trục 0X và 0Y phải song song với các cạnh của định dạng .

Vấn đề này có thể được giải quyết theo hai cách. Trong cái đầu tiên, trung tâm thu được bằng cách nối các đường chéo với nhau. Cách thứ hai là tìm tất cả bốn tâm của các cạnh của một hình chữ nhật, đó là khổ giấy. Bằng cách kết nối các trung tâm của các bên, trung tâm của tấm thu được. Lý tưởng nhất là hai điểm phải khớp nhau. Nhưng rất có thể điều này sẽ không xảy ra do lỗi xác định giữa các bên. Hơn nữa, độ chính xác đồ họa của việc vẽ các đường chéo từ các góc cũng sẽ gây ra sự không chính xác của nó. Có lẽ không lý tưởng, và một tờ giấy hình chữ nhật, các cạnh của nó có thể không song song. Khi vẽ đồ thị, các lỗi dụng cụ của thước kẻ, bút chì và thước đo góc phát sinh trực tiếp từ điểm tâm của các trục tọa độ.

Rõ ràng, có thể có hai hệ tọa độ hơi khác nhau với các tâm khác nhau và các trục quay nhỏ. Vì vậy, bản thân trang tính, hệ tọa độ, tâm của nó có thể được quy cho hệ thống tham chiếu ITRS một cách có điều kiện. Nhưng các dấu tham chiếu, ví dụ, điểm giữa của các cạnh của định dạng, cố định hệ tọa độ trên giấy và, bằng cách tương tự, có điều kiện tham chiếu đến cơ sở tham chiếu ITRF.

Đối với hình Trái đất và định nghĩa, ví dụ, tâm khối lượng của nó là nguồn gốc của hệ tọa độ địa tâm, thì khó hơn nhiều. Bạn không thể vẽ nó bằng bút chì. Như các dấu tham chiếu cho WGS84 trong Hình 2, các trạm điều khiển được đặt dọc theo đường xích đạo hoạt động. Hệ tọa độ trong WGS84 và hệ quy chiếu trong ITRS về mặt lý thuyết là giống nhau. Tuy nhiên, độ chính xác của tham chiếu đến điểm gốc ở trung tâm khối lượng của hành tinh chúng ta cao hơn do cơ sở tham chiếu ITRF chứa hàng trăm điểm tham chiếu như vậy.

Cho đến nay, ITRF, với tư cách là hiện thân vật lý của mạng trắc địa toàn cầu, có khoảng 800 trạm với máy thu Navstar GPS. Cập nhật, làm rõ, hiệu chỉnh tọa độ ban đầu diễn ra định kỳ ở cả các trạm trong WGS84, có thể được coi là một phần không thể thiếu của ITRF và trong toàn bộ cơ sở trắc địa mặt đất.

Để tạo thành một bức tranh vật lý và toán học hoàn chỉnh và khá phức tạp dưới tên Trái đất, các tham số chính và phụ được chỉ ra trong bảng bên dưới được lấy làm tham số của quá trình chuyển đổi từ Geoid sang ellipsoid quay ba trục trong WGS84.

Tất cả các kích thước và tham số của một ellipsoid được tính toán và chấp nhận để sử dụng trong môi trường trắc địa của một quốc gia cụ thể hoặc mạng toàn cầu, chẳng hạn như WGS84, đều có giá trị riêng, thời gian (ngày) tính toán và tên "dữ liệu". Chính xác nhất là các tham số ITRF (mốc), được theo dõi hàng ngày bằng phương pháp vệ tinh để đo tọa độ tại các trạm tham chiếu và được công bố hàng năm cùng với ngày tháng.

Trong các hệ thống toàn cầu khác với WGS84, trong những năm gần đây đã được sử dụng ở các quốc gia hàng đầu trên thế giới, bao gồm cả Nga (PZ90, PZ90.02, PZ90.11), nếu cần giải quyết một số vấn đề nhất định, có thể liên kết dữ liệu khác nhau, xác định các hệ số chuyển đổi và thực sự chuyển đổi tọa độ sang các hệ thống khác nhau. Tại Liên bang Nga, việc tính toán lại như vậy được quy định bởi tiêu chuẩn nhà nước 51794-2001.

Hệ tọa độ năm 1995 (SK-95) được thành lập theo Nghị định của Chính phủ Liên bang Nga ngày 28 tháng 7 năm 2002 số 586 “Về việc thiết lập các hệ tọa độ nhà nước thống nhất”. Được sử dụng trong việc triển khai công tác đo đạc và bản đồ, bắt đầu từ ngày 01 tháng 7 năm 2002.

Trước khi hoàn thành việc chuyển đổi sang sử dụng SC, chính phủ Liên bang Nga đã quyết định sử dụng hệ tọa độ trắc địa thống nhất năm 1942, được đưa ra bởi Nghị định của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô ngày 07/04/1996 Số 760.

Ưu điểm của việc đưa SK-95 vào sử dụng là nâng cao độ chính xác, hiệu quả và hiệu quả kinh tế trong việc giải các bài toán trắc địa hỗ trợ đáp ứng yêu cầu hiện đại của nền kinh tế, khoa học và quốc phòng. Thu được là kết quả của việc điều chỉnh chung tọa độ của các điểm trong mạng trạng thái không gian (SGS), mạng trắc địa Doppler (DGS) và mạng trắc địa thiên văn (AGS) cho kỷ nguyên 1995, hệ tọa độ 1995 được cố định bởi điểm của lưới trắc địa nhà nước.

SK-95 được phối hợp chặt chẽ với hệ tọa độ địa tâm nhà nước thống nhất, được gọi là "Thông số của Trái đất 1990". (PZ-90). SK-95 được lắp đặt trong điều kiện các trục của nó song song với các trục không gian của SK PZ-90.

Ellipsoid tham chiếu được lấy làm bề mặt tham chiếu trong SK-95.

Độ chính xác của SK-95 được đặc trưng bởi các lỗi gốc-trung bình-bình phương sau đây về vị trí lẫn nhau của các điểm cho từng tọa độ được lên kế hoạch: 2-4 cm đối với các điểm AGS liền kề, 30-80 cm ở khoảng cách từ 1 đến 9 nghìn km giữa các điểm.

Độ chính xác của việc xác định độ cao bình thường, tùy thuộc vào phương pháp xác định của chúng, được đặc trưng bởi các sai số bình phương trung bình sau:

· Cao độ mạng lưới cấp 1 và cấp 2 bình quân cả nước từ 6-10 cm;

· 20-30 cm từ các phép xác định thiên văn và trắc địa trong quá trình tạo AGS.

Độ chính xác của việc xác định độ cao vượt quá của chuẩn hình học bằng phương pháp trọng lượng thiên văn được đặc trưng bởi các lỗi bình phương trung bình gốc sau:

· từ 6 đến 9 cm ở khoảng cách 10-20 km;

30-50 cm ở khoảng cách 1000 km.

SK-95 khác với SK-42

1) tăng độ chính xác của việc truyền tọa độ trên khoảng cách hơn 1000 km lên 10-15 lần và độ chính xác của vị trí tương đối của các điểm liền kề trong mạng lưới trắc địa nhà nước trung bình 2-3 lần;

2) cùng độ chính xác khoảng cách của hệ tọa độ cho toàn bộ lãnh thổ Liên bang Nga;

3) không có biến dạng khu vực của mạng lưới trắc địa nhà nước, đạt tới vài mét trong SK-42;

4) khả năng tạo ra một hệ thống hỗ trợ trắc địa hiệu quả cao dựa trên việc sử dụng các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu: Glonass, GPS, Navstar.

Sự phát triển của mạng lưới thiên văn và trắc địa cho toàn bộ lãnh thổ Liên Xô đã được hoàn thành vào đầu những năm 80. Vào thời điểm này, rõ ràng là việc điều chỉnh chung của AGS đã được thực hiện mà không chia nó thành chuỗi tam giác của lớp 1 và mạng liên tục của lớp 2, vì một sự điều chỉnh riêng biệt đã dẫn đến sự biến dạng đáng kể của AGS.

Tháng 5 năm 1991, việc điều chỉnh chung của AGS đã hoàn thành. Dựa trên kết quả điều chỉnh, các đặc tính chính xác sau của AGS đã được thiết lập:

1) sai số bình phương trung bình gốc của các hướng 0,7 giây;

2) sai số bình phương trung bình gốc của góc phương vị được đo là 1,3 giây;

3) sai số gốc trung bình bình phương tương đối của phép đo các cạnh cơ bản 1/200000;

4) sai số bình phương trung bình của các điểm liền kề là 2-4 cm;

5) sai số bình phương trung bình gốc khi truyền tọa độ của điểm nguồn tới các điểm ở các cạnh của mạng cho mỗi tọa độ 1 m.

Mạng điều chỉnh bao gồm:

· 164306 vật phẩm loại 1 và loại 2;

· 3,6 nghìn phương vị trắc địa được xác định từ các quan sát thiên văn;

· 2,8 nghìn mặt cơ bản trong 170-200 km.

Mạng thiên văn-trắc địa Doppler và CGS chịu sự điều chỉnh chung.

Khối lượng thông tin thiên văn và trắc địa được xử lý trong quá trình điều chỉnh chung để thiết lập SK-95 vượt quá khối lượng thông tin đo lường theo một mức độ lớn.

Năm 1999, Dịch vụ Đo đạc và Bản đồ Liên bang (FSGiK) của SGS đã nâng cấp chất lượng mới dựa trên các hệ thống định vị vệ tinh: Glonass, GPS, Navstar. GHS mới bao gồm các công trình trắc địa thuộc các loại độ chính xác khác nhau:

1) FAGS (cơ bản)

2) WGS có độ chính xác cao

3) Mạng trắc địa vệ tinh hạng 1 (SGS 1)

4) Mạng lưới trắc địa thiên văn và các mạng lưới trắc địa đặc.

WGS-84 hiện đã trở thành một hệ thống định vị quốc tế. Tất cả các sân bay trên thế giới, theo yêu cầu của ICAO, xác định các mốc hàng không của chúng trong WGS-84. Nga cũng không ngoại lệ. Từ năm 1999, các đơn đặt hàng đã được ban hành về việc sử dụng nó trong hệ thống hàng không dân dụng của chúng tôi (Lệnh cuối cùng của Bộ Giao thông vận tải số HA-165-r ngày 20 tháng 5 năm 2002 “Về việc thực hiện công việc khảo sát trắc địa các mốc hàng không của sân bay dân dụng và đường hàng không của Nga” và số HA-21-r ngày 4 tháng 2 năm 2003 “Về việc đưa ra các khuyến nghị chuẩn bị ... cho các chuyến bay trong hệ thống định vị khu vực chính xác…”, xem www.szrcai.ru ), nhưng vấn đề chính vẫn chưa rõ ràng - liệu thông tin này có công khai hay không (nếu không thì nó sẽ mất đi ý nghĩa của nó) và điều này phụ thuộc vào các bộ phận hoàn toàn khác nhau không có xu hướng cởi mở. Để so sánh: tọa độ của các điểm cuối của đường băng sân bay với độ phân giải 0,01 (0,3 m) hiện được cấp bởi Kazakhstan, Moldova và các quốc gia thuộc các quốc gia vùng Baltic cũ; 0,1” (3 m) - Ukraine và các quốc gia Transcaucasia; và chỉ Nga, Belarus và toàn bộ Trung Á mở những dữ liệu quan trọng này để điều hướng với độ chính xác 0,1 "(180 m).

Chúng tôi cũng có hệ tọa độ toàn cầu của riêng mình, một giải pháp thay thế cho WGS-84, được sử dụng trong GLONASS. Nó được gọi là PZ-90, được phát triển bởi quân đội của chúng tôi, và bên cạnh chúng, nói chung, không ai quan tâm, mặc dù nó đã được nâng lên cấp nhà nước.

Hệ tọa độ trạng thái của chúng tôi - "Hệ tọa độ năm 1942", hay SK-42, (giống như SK-95 được thay thế gần đây) khác ở chỗ, thứ nhất, nó dựa trên hình elip Krasovsky, lớn hơn một chút so với hình elip WGS-84, và thứ hai, ellipsoid "của chúng ta" bị dịch chuyển (khoảng 150 m) và hơi quay so với trái đất nói chung. Điều này là do mạng lưới trắc địa của chúng tôi bao phủ một phần sáu diện tích đất ngay cả trước khi có bất kỳ vệ tinh nào. Những khác biệt này dẫn đến lỗi GPS trên bản đồ của chúng tôi ở mức 0,2 km. Sau khi tính đến các tham số chuyển tiếp (chúng có sẵn trong bất kỳ Garmin "e nào), các lỗi này được loại bỏ để đảm bảo độ chính xác của điều hướng. Nhưng, than ôi, không phải cho trắc địa: không có tham số kết nối tọa độ thống nhất chính xác và điều này là do cục bộ sự không phù hợp trong mạng lưới nhà nước Các nhà khảo sát phải tự mình tìm kiếm từng cá nhân của quận để tìm kiếm các thông số chuyển đổi thành hệ thống cục bộ.