Jahon geodezik tizimi - World Geodetic System

Geodeziya
Azimutalprojektion-schief kl-cropped.png

The Jahon geodezik tizimi (WGS) foydalanish uchun standartdir kartografiya, geodeziya va sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi shu jumladan GPS. Ushbu standartga ta'rifi kiradi koordinatalar tizimi asosiy va olingan doimiylar, ellipsoidal (normal) Yer tortishish modeli (EGM), bog'liq bo'lgan tavsif Jahon magnit modeli (WMM) va mahalliy ma'lumotlar almashinuvining joriy ro'yxati.[1]

Eng so'nggi tahrir WGS 84 (shuningdek, nomi bilan tanilgan WGS 1984 yil, EPSG:4326), Qo'shma Shtatlar tomonidan tashkil etilgan va saqlanib qolgan Milliy geografik-razvedka agentligi 1984 yildan beri va oxirgi marta 2004 yilda qayta ko'rib chiqilgan.[2] Oldingi sxemalar kiritilgan WGS 72, WGS 66va WGS 60. WGS 84 - tomonidan ishlatiladigan mos yozuvlar koordinatalari tizimi Global joylashishni aniqlash tizimi.

Sifatida CRS standarti va tomonidan ifodalangan URN, urn: ogc: def: crs: EPSG :: 4326, tarkibiga quyidagilar kiradi:[3]

  • va bu ellipsoid standartda joylashgan ma'lumotlar bazasi, nomi berilgan urn: ogc: def: datum: EPSG :: 6326.

Parametrlarni aniqlash

WGS 84 ning koordinatali kelib chiqishi Yerda joylashgan bo'lishi kerak massa markazi; noaniqlik 2 sm dan kam deb ishoniladi.[5]

Nol uzunlikdagi WGS 84 meridiani bu IERS ma'lumotnomasi Meridian,[6] 5.3 yoy soniya yoki sharqdan 102 metr (335 fut) sharqda joylashgan Grinvich meridiani kengliklarida Qirollik rasadxonasi.[7][8]

WGS 84 ma'lumotlar yuzasi an oblat sferoid ekvator radiusi bilan a = 6378137 m da ekvator va tekislash f = 1/298.257223563. WGS 84 ning tozalangan qiymati tortishish doimiysi (Yer atmosferasining massasi kiritilgan) GM = 3986004.418×108 m³ / s². Erning burchak tezligi quyidagicha aniqlanadi ω = 72.92115×10−6 rad / s.[9]

Bu qutbli yarim kichik o'qi kabi bir nechta hisoblangan parametrlarga olib keladi b bu teng a × (1 − f) = 6356752.3142 m va birinchi ekssentriklik kvadratiga, e² = 6.69437999014×10−3.[9]

Hozirda WGS 84 Earth Gravitational Model 2008 dan foydalanmoqda.[10] Ushbu geoid nominal dengiz sathini a yordamida aniqlaydi sferik harmonikalar 360 darajali seriyali (bu Ekvator yaqinida taxminan 100 km kenglik o'lchamlarini ta'minlaydi).[11] EGM96 geoidining WGS 84 mos yozuvlar ellipsoididan og'ishi taxminan -105 m dan +85 m gacha.[12] EGM96 asl WGS 84 geoididan farq qiladi, bu EGM84 deb nomlanadi.

WGS 84 hozirda World Magnetic Model 2020 dan foydalanmoqda.[13] Keyingi muntazam yangilanish (WMM2025) 2024 yil dekabrda sodir bo'ladi.

Tarix

Har xil milliyni to'ldirishga qaratilgan harakatlar geodeziya tizimlari XIX asrda boshlangan F.R. Helmertniki mashhur kitob Mathematische und Physikalische Theorien der Physikalischen Geodäsie (Fizikaviy geodeziyaning matematik va fizik nazariyalari). Avstriya va Germaniya asos solgan Zentralbüro für die Internationale Erdmessung (Xalqaro Markaziy byuro Geodeziya ) va bir qator global ellipsoidlar Yerdan olingan (masalan, Helmert 1906, Xeyford 1910/ 1924).

Butun dunyo uchun yagona geodezik tizim 1950 yillarda bir necha sabablarga ko'ra muhim ahamiyatga ega bo'ldi:

1950 yillarning oxirlarida Amerika Qo'shma Shtatlari Mudofaa vazirligi bilan birga olimlar boshqa muassasalar va mamlakatlarning geodezik ma'lumotlariga havola qilinadigan va keng ajratilgan qiziqish joylari koordinatalari o'rtasida moslik o'rnatiladigan kerakli jahon tizimini ishlab chiqa boshladi. AQSh armiyasi, dengiz kuchlari va havo kuchlarining sa'y-harakatlari birlashtirilib, 1960 yilda DoD Jahon Geodezik tizimiga (WGS 60) olib keldi. Atama ma'lumotlar bazasi Bu erda ishlatilganidek, turli xil stantsiyalar orasidagi masofani o'lchash bo'yicha o'lchovlar to'plamiga va balandlikdagi farqlarga mos keladigan, o'zboshimchalik bilan nol balandlik deb belgilangan silliq sirtga ishora qiladi. kenglik, uzunliklar va balandliklar. Merosni o'rganish usullari tomonidan belgilanadigan mahalliy gorizontaldan balandlik farqlari aniqlandi ruhiy daraja, chiziq chizig'i, yoki mahalliy tortishish maydoniga bog'liq bo'lgan mos keladigan qurilma (qarang fizik geodeziya ). Natijada, ma'lumotlarning balandliklari geoid, yordamida osonlikcha topilmaydigan sirt sun'iy yo'ldosh geodeziyasi. Oxirgi kuzatuv usuli global xaritalash uchun ko'proq mos keladi. Shuning uchun WGS va shunga o'xshash ishlarda motivatsiya va muhim muammo bu nafaqat alohida, balki turli mintaqalar uchun qilingan ma'lumotlarni to'plash, balki balandliklarni qayta emas, balki ellipsoid modeliga yo'naltirishdir. geoid.

Gravimetrik ma'lumotlar yo'nalishi

WGS 60 ni bajarishda, mavjud sirtning kombinatsiyasi tortishish kuchi ma'lumotlar, astro-geodezik ma'lumotlar va HIRAN natijalari [14] va kanadalik SHORAN So'rovnomalar eng mos keladiganni aniqlash uchun ishlatilgan ellipsoid va dastlab tanlangan har bir ma'lumot uchun erga yo'naltirilgan yo'nalish. (Har bir ma'lumot allaqachon tavsiflangan astro-geodezik usullar bilan geoidning turli qismlariga nisbatan nisbatan yo'naltirilgan.) sun'iy yo'ldosh WGS 60-ni ishlab chiqishga oid ma'lumotlar ellipsoid sun'iy yo'ldoshning tugun harakatidan olingan tekislash.

WGS 60 ga qadar AQSh armiyasi va AQSh havo kuchlari Gravimetrik ma'lumotni yo'naltirish uslubiga turli xil yondashuvlardan foydalangan holda har biri dunyo tizimini ishlab chiqqan edi. Gravimetrik yo'nalish parametrlarini aniqlash uchun Havo kuchlari gravimetrik va astro-geodeziya o'rtasidagi farqlarning o'rtacha qiymatidan foydalangan burilishlar va asosiy ma'lumotlar bazalari hududlarida maxsus tanlangan stantsiyalarda geoid balandliklari (dalgalanmalar). Armiya astro-geodeziya va orasidagi farqni minimallashtirish uchun tuzatish kiritdi gravimetrik geoidlar. Tanlangan ma'lumotlarning nisbiy astro-geodezik geoidlarini erga yo'naltirilgan gravimetrik geoid bilan moslashtirish orqali tanlangan ma'lumotlar erga yo'naltirilgan yo'nalishga qisqartirildi. Armiya va Havo Kuchlari tizimlari NAD, ED va TD hududlari uchun juda yaxshi kelishilganligi sababli ular birlashtirilib, WGS 60 ga aylanishdi.

Qo'shma Shtatlar mudofaa vazirligi Jahon geodezik tizimi 1966 yil

Global tizimni takomillashtirishga Astrogeoid kiradi Irene Fischer va astronavtik Merkuriy ma'lumotlar bazasi. 1966 yil yanvar oyida Qo'shma Shtatlar armiyasi, dengiz kuchlari va havo kuchlari vakillaridan iborat Jahon geodezik tizim qo'mitasi qondirilishi kerak bo'lgan takomillashtirilgan WGS ishlab chiqishda ayblandi. xaritalash, diagramma va geodezik talablar. Qo'shimcha sirt tortishish kuchi kuzatuvlari, kengaytirilishidan kelib chiqadi uchburchak va trilateratsiya tarmoqlar va juda ko'p miqdorda Dopler va optik sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari WGS 60 ishlab chiqilgandan beri mavjud bo'lgan. Qo'shimcha ma'lumotlar va takomillashtirilgan texnikani qo'llagan holda WD 66 ishlab chiqarilgan bo'lib, u 1967 yilda amalga oshirilgandan keyin taxminan besh yil davomida DoD ehtiyojlarini qondirdi. WGS 66 Ellipsoidning aniqlovchi parametrlari tekislash edi ( 1 / 298.25) sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari) va yarim katta o'q (6,378,145 metr Dopler sun'iy yo'ldoshi va astro-geodeziya ma'lumotlarining kombinatsiyasidan aniqlangan). Dunyo bo'ylab 5 ° × 5 ° erkin havoni anglatadi tortishish anomaliyasi maydon WGS 66 gravimetrik geoidini ishlab chiqarish uchun asosiy ma'lumotlarni taqdim etdi. Shuningdek, WGS 66 Ellipsoidga ishora qilingan geoid cheklangan er maydonlarini batafsil aks ettirish uchun mavjud astrogeodeziya ma'lumotlaridan olingan.

Qo'shma Shtatlar mudofaa vazirligi Jahon geodezik tizimi 1972 y

Taxminan uch yil davomida olib borilgan keng ko'lamli sa'y-harakatlardan so'ng, mudofaa vazirligi 1972 yilgi Jahon geodezik tizimining qurilishi yakunlandi. DoD va DoD bo'lmagan manbalardan 1972 yilgacha mavjud bo'lgan tanlangan sun'iy yo'ldosh, sirt tortishish kuchi va astrogeodeziya ma'lumotlari Birlashgan WGS Qarorida ishlatilgan (katta ko'lamda) eng kichik kvadratchalar moslashish). Sozlash natijalari tortishish maydonining dastlabki stantsiya koordinatalari va koeffitsientlariga tuzatishlardan iborat edi.

WGS maqsadlari uchun ishlatilgan ma'lumotlarning eng katta to'plami yig'ilib, qayta ishlangan va WGS 72 ishlab chiqishda qo'llanilgan. Ham optik, ham elektron sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari ishlatilgan. Elektron sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari qisman AQSh dengiz kuchlari tomonidan taqdim etilgan Doppler ma'lumotlaridan va dengiz floti navigatsion sun'iy yo'ldosh tizimini (NNSS) qo'llab-quvvatlash uchun tashkil etilgan DoD bo'lmagan sun'iy yo'ldosh kuzatuv stantsiyalaridan iborat edi. Dopler ma'lumotlari 1971 va 1972 yillar davomida GEOCEIVERS tomonidan tashkil etilgan ko'plab saytlarda mavjud edi. Dopler ma'lumotlari WGS 72 uchun asosiy ma'lumotlar manbai bo'lgan (rasmga qarang). Qo'shimcha elektron sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari 1970 yilda AQSh armiyasi tomonidan tugatilgan SECOR (qatorning ketma-ket to'qnashuvi) ekvatorial tarmog'i tomonidan taqdim etilgan. Butunjahon geometrik sun'iy yo'ldosh uchburchagi dasturining optik sun'iy yo'ldosh ma'lumotlari BC-4 kamera tizimi tomonidan taqdim etilgan (rasmga qarang). Ma'lumotlar Smitson astrofizika rasadxonasi shuningdek, kamerani o'z ichiga olgan (Beyker-Nann ) va ba'zi bir lazer oralig'ida.

WGS 72-ni ishlab chiqish uchun ma'lumot beruvchi Dopller sun'iy yo'ldosh stantsiyalari
Dunyo bo'ylab geometrik sun'iy yo'ldosh triangulyatsiyasi tarmog'i, BC-4 kameralari

Birlashgan WGS Qarorida ishlatiladigan sirt tortishish maydoni faqat er usti ma'lumotlari asosida aniqlangan o'rtacha havo tortishish anomaliyalarining o'rtacha 1010 × 10 ° teng bo'lgan 410 to'plamidan iborat edi. Ushbu tortishish maydoni kuzatilgan tortishish ma'lumotlari bo'yicha to'g'ridan-to'g'ri tuzilgan o'rtacha anomaliya qiymatlarini o'z ichiga oladi, agar u etarli darajada bo'lsa. Kuzatish ma'lumotlari kam yoki umuman yo'q bo'lgan joylar uchun qiymat tortishish-geofizik korrelyatsiya texnikasi yordamida geofizik jihatdan mos keladigan tortishish yaqinlashuvlaridan ishlab chiqilgan. 410 o'rtacha havoning o'rtacha tortishish anomaliyasi qiymatlarining taxminan 45 foizi kuzatilgan tortishish ma'lumotlari asosida aniqlandi.

Astrogeodeziya ma'lumotlari asosiy shaklda turli xil milliy geodeziya ma'lumotlar bazalariga yo'naltirilgan vertikal komponentlarning burilishidan iborat. Ushbu burilish qiymatlari ushbu milliy ma'lumotlar bazalariga tegishli bo'lgan astrogeodezik geoid jadvallariga kiritildi. Geoid balandliklari er maydonlari uchun qo'shimcha va batafsil ma'lumotlarni taqdim etish orqali WGS-ning yagona echimiga hissa qo'shdi. BC-4, SECOR, Doppler va Baker-Nunn tizimlarining qo'shni kuzatuv joylari koordinatalarini izchil ravishda tuzatishni amalga oshirish uchun an'anaviy er tadqiqotlari ma'lumotlari kiritilgan. Shuningdek, sakkizta geodimetr Eritma ko'lamini boshqarish uchun uzun chiziqli aniq shpallar kiritilgan.

Unified WGS Solution, yuqorida aytib o'tilganidek, mavjud bo'lgan ma'lumotlarning optimal kombinatsiyasiga asoslangan holda, tortishish maydonining geodezik pozitsiyalari va tegishli parametrlari uchun echim edi. WGS 72 ellipsoid parametrlari, ma'lumotlar siljishi va boshqa tegishli doimiylar alohida olingan. Birlashtirilgan echim uchun har bir ko'rsatilgan ma'lumotlar to'plamlari asosida normal tenglama matritsasi shakllantirildi. Keyinchalik, individual normal tenglama matritsalari birlashtirildi va natijada paydo bo'lgan matritsa echilib, pozitsiyalar va parametrlarni oldi.

WGS 72 Ellipsoid yarim o'qi (a) qiymati 6 378 135 metrni tashkil qiladi. WGS 66 Ellipsoidnikidan 10 metr kichikroq qiymatni qabul qilish bir nechta hisob-kitoblarga va ko'rsatkichlarga, shu jumladan pozitsiya va gravitatsiyaviy maydonni aniqlash uchun sun'iy yo'ldosh va sirt tortishish ma'lumotlarining kombinatsiyasiga asoslangan edi. Sun'iy yo'ldoshdan olingan stantsiya koordinatalari to'plamlari va vertikal va geoid balandligi ma'lumotlarining gravimetrik burilishlari lokal-geosentrik ma'lumotlar siljishlarini, parametrlarni aylanish parametrlarini, moddiy o'lchov parametrlarini va WGS Ellipsoidning yarim katta o'qi uchun qiymatni aniqlash uchun ishlatilgan. Tergov nuqtai nazaridan ham, kompyuterning cheklanganligi sababli har qanday individual echim bilan hal qilinishi mumkin bo'lgan cheklangan miqdordagi noma'lum bo'lganligi sababli, turli xil ma'lumotlar to'plamlari bilan sakkizta echimlar ishlab chiqarildi. Tanlangan Doppler sun'iy yo'ldoshni kuzatish va astro-geodeziya ma'lumotlarini yo'naltirish stantsiyalari turli xil echimlarga kiritilgan. Ushbu natijalar va Qo'mita tomonidan amalga oshirilgan boshqa tegishli tadqiqotlar asosida qiymati 6 378 135 metr bo'lgan va 1 / 298,26 tekislik qabul qilingan.

Mahalliy-WGS-ga 72 ma'lumot almashinuvini ishlab chiqishda turli geodeziya fanlari natijalari o'rganildi, tahlil qilindi va taqqoslandi. Ushbu smenalar asosan butun dunyo bo'ylab mavjud bo'lgan juda ko'p sonli Dopler TRANET va GEOCEIVER stantsiyalari koordinatalariga asoslangan edi. Ushbu koordinatalar Doppler nuqtasini joylashtirish usuli yordamida aniqlandi.

Yangi Jahon Geodeziya tizimi: WGS 84

WGS 84 mos yozuvlar tizimi. Ushbu rasmda ellipsoidning oblatligi abartılıdır.
Grinvich meridianini ko'rsatuvchi qo'l GPS qabul qiluvchisi WGS 84 ma'lumotidan g'arbga 0,089 argminut (yoki 5,34 sekund).

1980-yillarning boshlarida geodeziya hamjamiyati, shuningdek, AQSh Mudofaa vazirligi tarkibida yangi dunyo geodezik tizimiga ehtiyoj umuman tan olindi. WGS 72 endi mavjud bo'lgan va kutilgan dasturlar uchun etarli ma'lumot, ma'lumot, geografik qamrov yoki mahsulot aniqligini ta'minlamadi. Yangi WGS ishlab chiqarish vositalari yaxshilangan ma'lumotlar, ma'lumotlar qamrovini ko'paytirish, yangi ma'lumotlar turlari va takomillashtirilgan usullar ko'rinishida mavjud edi. GRS 80 mavjud bo'lgan Doppler, sun'iy yo'ldosh lazerining diapazoni va juda uzoq muddatli interferometriya (VLBI) kuzatuvlari muhim yangi ma'lumotlarni tashkil etdi. Ma'lumotlarning yangi yangi manbai sun'iy yo'ldosh radar altimetriyasidan foydalanish imkoniyatiga ega bo'ldi. Bundan tashqari, ilg'or ham mavjud edi eng kichik kvadratchalar Kollokatsiya deb nomlangan usul, bu Yerning tortishish maydoniga, geoid, tortishish anomaliyalari, burilish va dinamik Dopler kabi o'lchovlarga nisbatan har xil o'lchov turlaridan izchil kombinatsiyalashgan echim topishga imkon beradi.

Yangi dunyo geodezik tizimi WGS 84 deb nomlandi Global joylashishni aniqlash tizimi. U geotsentrik va global miqyosda ± 1 m oralig'ida mos keladi. Geotsentrik mos yozuvlar tizimi oilasining hozirgi geodezik realizatsiyasi Xalqaro yer usti ma'lumotnoma tizimi (ITRS) tomonidan qo'llab-quvvatlanadi IERS geotsentrik va ichki jihatdan bir necha santimetr darajasida, WGS 84 ga mos kelganda esa metr darajasida.

WGS 84 dastlab GRS 80 dan foydalangan mos yozuvlar ellipsoid, ammo dastlabki nashridan beri keyingi nashrlarda ba'zi bir kichik o'zgarishlar kiritildi. Ushbu aniqliklarning aksariyati yuqori aniqlik uchun muhimdir orbital sun'iy yo'ldosh uchun hisob-kitoblar, ammo odatdagi topografik foydalanishga deyarli amaliy ta'sir ko'rsatmaydi. Quyidagi jadvalda ellipsoidning asosiy parametrlari keltirilgan.

Ellipsoid ma'lumotnomasiYarim katta o'q aYarim minora o'qi bTeskari tekislash (1/f)
GRS 806 378 137,0 m35 6 356 752,314 140 m298.257 222 100 882 711...
WGS 84 [4]6 378 137,0 m≈ 6 356 752,314 245 m298.257 223 563
Ekvatorial (a), qutbli (b) va 1984 yilgi Jahon geodezik tizimining qayta ko'rib chiqilishida aniqlangan o'rtacha Yer radiusi (o'lchov uchun emas)

Yassilashdagi juda kichik farq shu sababli yarim qutb o'qida 0,105 mm gacha bo'lgan mayda farqni keltirib chiqaradi.

WGS 84 bo'yicha uzunliklar

WGS 84 dan foydalanadi IERS ma'lumotnomasi Meridian tomonidan belgilanganidek Xalqaro byuro byurosi,[6] bu turli mamlakatlarda yulduzlarning kuzatuvlarini yig'ish bilan aniqlandi.

WGS 84 dagi uzunlik pozitsiyalari kattalarnikiga mos keladi Shimoliy Amerika Datum 1927 yil taxminan G'arbiy 85 ° uzunlik, AQShning sharqiy-markaziy qismida.

Yangilanishlar va yangi standartlar

WGS 84 ning eng so'nggi qayta ko'rib chiqilishi "deb ham nomlanadiYerning tortishish modeli 1996 yil " (EGM96 ), birinchi marta 1996 yilda nashr etilgan, 2004 yilda tahrir qilingan. Ushbu model WGS 84 bilan bir xil mos yozuvlar ellipsoidga ega, ammo yuqori aniqlikdagi geoidga ega (asl WGS 84 uchun 200 km ga qariyb 100 km aniqlikda).

WGS 84 ning asl mualliflarining aksariyati yangi yuqori aniqlikdagi modelga o'z hissalarini qo'shdilar EGM2008.[15] Ushbu yangi model sferik kengayish uchun 4,6 milliondan ortiq atamani talab qiladigan 10 sm ga yaqin aniqlikdagi geoidga ega bo'ladi (EGM96 da 130 317 va WGS 84 da 32 757).

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ "NGA Geomatics - WGS 84". earth-info.nga.mil. Olingan 2019-03-19.
  2. ^ "Jahon geodezik tizimi". Milliy geografik-razvedka agentligi. Olingan 4-yanvar, 2020.
  3. ^ https://spatialreference.org/ref/epsg/wgs-84/gml/
  4. ^ a b http://www.epsg-registry.org/export.htm?gml=urn:ogc:def:ellipsoid:EPSG::7030[o'lik havola ]
  5. ^ "WGS84 Ellipsoidga nisbatan EGM96 Geoid Undulation". NASA.
  6. ^ a b Evropa aeronavigatsiya xavfsizligi tashkiloti va Agar bo'lsa: WGS 84 Amaliy qo'llanma, p. 13. 1998 yil
  7. ^ "Grinvich Meridan, uning tarixini kuzatish". Gpsinformation.net. Olingan 2017-05-24.
  8. ^ Malys, Stiven; Seago, Jon X.; Palvis, Nikolaos K.; Zaydelmann, P. Kennet; Kaplan, Jorj H. (1 avgust 2015). "Nima uchun Grinvich meridiani ko'chib o'tdi". Geodeziya jurnali. doi:10.1007 / s00190-015-0844-y.
  9. ^ a b "Mudofaa vazirligi Jahon geodezik tizimi 1984 yil". Milliy tasvir va xaritalash agentligi texnik hisoboti TR 8350.2 uchinchi nashri, 1-o'zgartirish, 2000 yil 1-yanvar.
  10. ^ "NGA Geomatics - WGS 84". earth-info.nga.mil. Olingan 2019-03-19.
  11. ^ "NGA: NGA / NASA EGM96, N = M = 360 Yer tortishish modeli". Earth-info.nga.mil. 2014-10-24. Olingan 2017-05-24.
  12. ^ "Arxivlangan nusxa". Arxivlandi asl nusxasidan 2008-09-23. Olingan 2008-10-24.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  13. ^ "Jahon magnit modeli | NCEI". www.ngdc.noaa.gov. Olingan 2020-01-23.
  14. ^ "NOAA tarixi - qirg'oq haqidagi hikoyalar va ertaklar va geodeziya tadqiqotlari - shaxsiy ertaklar / Yer o'lchovchisi / Aslakson Bio". History.noaa.gov. Olingan 2017-05-24.
  15. ^ "Yerning tortishish modeli 2008 (EGM2008)". Earth-info.nga.mil. 2013-05-06. Olingan 2017-05-24.

Tashqi havolalar

Ushbu maqola o'z ichiga oladijamoat mulki materiallari veb-saytlaridan yoki hujjatlaridan Milliy geodeziya tadqiqotlari.