Система WGS-84

Мировая геодезическая система WGS-84 (World Geodetic System – 84) была разработана Военно-картографическим агентством Министерства обороны США. Система WGS-84 реализована путём модификации координатной системы NSWC-9Z-2, созданной по доплеровским измерениям, путём приведения её в соответствие с данными Международного Бюро Времени.

Начало системы WGS-84 находится в центре масс Земли, ось Z направлена к Условному земному полюсу (УЗП), установленному МБВ на эпоху 1980.0. Ось Х находится на пересечении опорного меридиана WGS-84 и плоскости экватора УЗП. Опорный меридиан является начальным (нулевым) меридианом, определённым МБВ на эпоху 1980.0. Ось У дополняет систему до правой, то есть под углом 90˚ на восток. Начало координатной системы WGS -84 и её оси также служат геометрическим центром и осями референц-эллипсоида WGS-84. Этот эллипсоид является эллипсоидом вращения. Его параметры почти идентичны параметрам международного эллипсоида GRS80.

Система WGS-84 используется как система для бортовых эфемерид спутников GPS с 23 января 1987 г., заменив собою систему WGS-72. Обе системы были получены на основе доплеровских измерений спутников TRANSIT. Носителями системы были пять станций Контрольного сегмента GPS. С середины 1990-х годов сеть станций WGS-84 значительно возросла. В 1994 г. МО США ввело реализацию WGS-84, которая полностью базировалась на GPS измерениях. Эта новая реализация известна как WGS-84(G730), где буква G стоит для обозначения GPS, а «730» обозначает номер неделя (начиная с 0^h UTS 2 января 1994 г.), когда Национальное управление по отображению и картированию начало представлять свои орбиты GPS в этой системе. Следующие реализации этой системы:

- WGS-84(G873) с 0^h UTS 29 сентября 1996 г.

- WGS-84(G1150) на эпоху 2001.0.

Практически отсчётная основа WGS-84(G1150) идентична отсчётной основе ITRF2000.

Системы отсчёта ITRS и отсчётные основы ITRF.

Постоянно повышающаяся точность методов космических наблюдений требует соответствующего повышения точности установления координатных систем. Международная служба вращения Земли и референцных систем (МСВЗ) выделяет

- Теоретические системы для которых даются концепция системы, фундаментальная теория и стандарты.

- Практические реализации этих систем через наборы координат точек.

Для теоретических систем применяется термин Terrestrial Reference System (TRS), то есть земная система отсчёта. Концепции таких систем были разработаны астрономами и геодезистами в конце 1980-х годов. Системы второго рода называют Terrestrial Reference Frame (TRF) – земная отсчётная основа.

Земная отсчётная основа TRF – это набор физических точек с точно определёнными координатами в некоторой координатной системе (декартовой, эллипсоидальной, картографической). Линии, соединяющие пункты TRF, образуют в теле Земли каркас (слово «frame» может переводиться как «каркас»), жёстко связанный с земной корой.

В настоящее время отсчётные основы ITRF являются наиболее точными реализациями общеземных систем. Название ITRFyy расшифровывается как International Terrestrial Reference Frame – Международная земная отсчётная основа (или каркас), уу – две последние цифры года образования системы.

Системы ITRS удовлетворяют следующим требованиям:

- Начало систем находится в центре масс всей Земли, включая океаны и атмосферу.

- Единицей длины является метр (СИ), определённый в локальной земной системе в смысле релятивистской теории гравитации.

- Ориентировка осей задаётся по данным МБВ на эпоху 1984.0.

- Временная ориентировка осей такова, что она не имеет остаточной вращательной скорости в плоскости горизонта по отношению к земной коре.

- Периодические лунно-солнечные приливы в твёрдой Земле, вызывают смещения до 0,5 м.

- Деформации из-за океанических приливных нагрузок, могут достигать десятков миллиметров для станций вблизи континентального шельфа.

- Атмосферные нагрузки, являющиеся реакцией эластичной коры на изменяющееся во времени распределение атмосферного давления. (может иметь несколько мм в вертикальном смещении)

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

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

Для перехода к геодезическим координатам МСВЗ рекомендует применять параметры эллипсоида GRS80.

Другие отсчётные основы.

Кроме реализуемых МСВЗ отсчётных основ ITRF, известны другие, задаваемые преимущественно теми же станциями, что и в ITRF, то расположенными на ограниченной территории. К ним относится отсчётная основа EUREF (European Reference Frame), созданная и поддерживаемая Европейской подкомиссией Международной ассоциации геодезии. Она представляет собой единую систему на всю Европу, которая согласована с системами WGS-84 и ITRF.

В Южной Америке реализована подобная отсчётная система SIRGAS,

в Австралии – GDA94,

в США и Канаде – NAD83(CORS96).

Основные параметры для эллипсоидов GRS80, WGS-84, ПЗ-90 и стандартов МСВЗ 1996 и 2000 гг.

№ п/п	Названия параметров	размерность	Общеземные эллипсоиды
GRS80	WGS-84	ПЗ-90	Стандарт МСВЗ 1996 г	Стандарт МСВЗ 1996 г
1.	Большая полуось	м		6378137±2		6378136,49±1	6378136,6±1
2.	Геоцентрическая гравитационная постоянная с учётом атмосферы, GM	м^3с^-2	398600,5·10^9	(398600,5±0,06)·10^9	398600,44·10^9	398600,4418× ×10^9±8·10 ^5	398600,4418× ×10^9±8·10 ^5
3.	Коэффициент 2-й зональной гармоники, J2	б/р.	1,08263·10^-3	1,08263·10^-3	1,08263·10^-3	1,0826359·10^-3± ±1,0·10 ^-10	1,0826359·10^-3± ±1,0·10 ^-10
4.	Угловая скорость вращения Земли, ωЕ (или ω)	рад./с	7292115 ·10^-11	7292115,8553 × ×10^-11+4,3·10^-15·Δt*	7292115 ·10^-11	7292115 ·10^-11**	7292115 ·10^-11**
5.	Знаменатель сжатия, 1/α	б/р.	298,257222101	298,257223563	298,257839303	298,25645± ±0,00001	298,25642± ±0,00001
6.	Квадрат первого эксцентриситета е^2	б/р.	6,69438002290× ×10^-3	6,69437999013× ×10^-3	6,69436619310× ×10^-3	6,694397236× ×10^-3
7.	Нормализованный коэффициент 2-й зональной гармоники , ***	б/р.		-(484,16685± ±0,00130) ·10^-6	-484164,953·10^-9
8.	Гравитационная постоянная для атмосферы	м^3с^-2		±0,01·10^9	0,35·10^9
9.	Нормальный потенциал U0	м^3с^-2	62636860,850	62636860,8497	62636861,074	62636856,85±1,0	62636856±0,5

* Приведение на эпоху определения системы от эпохи J2000.0.

** Переменная величина.

*** Параметры и J₂ связаны соотношением:

Все приведенные в таблице эллипсоиды и координатные системы отнесены к скорости света с =299792458±1,2 м/с.

Дата добавления: 2014-01-07