2.2.1. Краткая историческая справка о всемирной геодезической системе wgs-84 и ее параметры
Историю геодезических систем координат и геодезических систем можно условно разделить на три последовательные эпохальные фазы развития. Каждая из этих фаз ассоциируется с общим состоянием технологии и производства, которые отвечают соответствующей эпохе измерительной техники.
11Первая фаза относится ко времени национальных контрольных систем, как базиса для кадастровой работы и картографии. Она началась в девятнадцатом веке, когда использовалось механическое и оптическое оборудование (теодолиты).
12Вторая фаза относится к времени "объединения" систем. В период второй мировой войны у союзных сил (Америка, Англия, СССР) возникали проблемы при использовании карт различных стран, которые создавались в различных системах координат. После 1945 года была проведена огромная работа для разработки общей системы координат, такой как например, Европейская система координат ED 50 в Европе, и определение различия в параметрах разнообразных, принятых ранее систем координат. В этот период для триангуляции еще использовались традиционные инструменты. Позднее для определения связи между разнообразными геодезическими системами используются микроволновые и лазерные измерительные приборы .
Справка. Триангуляция – метод в геодезии основанный на построении систем смежных треугольников, вершинами которых служат определяемые пункты. При этом измеряется одна из сторон и горизонтальные углы между сторонами, а длины других сторон получают с помощью тригонометрических вычислений.
Третья фаза может быть характеризованная как внедрение "всемирной геодезической системы". Применение глобальных систем навигации требует создание глобальной системы координат. 13Основной мотивацией к этому послужило расхождение между координатами одной и той же точки на земле (например, РНТ, КТА аэродрома и т.п.), что в разнообразных координатных системах достигает 300–3000м. Такое расхождение можно объяснить тем, что одна и та же точка на земной поверхности определялась численными значениями, отсчет которых проводился от различных начал отсчета и с различным ориентированием координатных линий. Использование точных навигационных способов с разнообразными координатами в воздушной навигации неминуемо приведет к разнообразным траекториям полета ВС, что может вызывать путаницу в местоположениях и предопределить снижение уровня безопасности полетов.
Можно привести еще много весомых аргументов в пользу внедрения единой глобальной геодезической системы координат, поэтому сложилась историческая необходимость в ее создании и внедрении.14Такой системой является принятая к внедрению ІСАО в январе 1998 года всемирная геодезическая система координат WGS-84.
Внедрение этой системы предполагает отнесение координат всего аэродромного оборудования и способов навигации на маршруте к единой системе WGS-84.
WGS-84 определяется набором основных и второстепенных параметров.
15Основные параметры предназначены для описания формы земного эллипсоида, его угловой скорости и массы Земли, которое заложенные в ОЭ.
Второстепенные параметры определены полной Моделью Гравитационного Поля Земли. Эти параметры используются потому, что WGS-84 применяется не только для определения координат при геодезии и навигации, но и для решения задач космических систем, например для организации и коррекции орбит ИСЗ систем: NAVSTAR (GPS, США), Галилео(Европа), ГЛОНАСС(Россия).
Основные параметры WGS-84:
большая полуось а = 6378137 м;
малая полуось b = 6356752,314 м;
угловая скорость w=7,292115×10–5 рад/с;
геоцентрическая гравитационная постоянная GM=3986005×108 м3×с–2;
2-я зональная гармоника
=–484,16685×10–6
(нормированная сферическая гармоника);сжатие эллипсоида с=3,35281066474×10–3;
квадрат первого эксцентриситета
;квадрат второго эксцентриситета
.
Второстепенные параметры WGS-84:
коэффициент Модели Гравитационного Поля Земли (EGM) степени и порядка n=m=180;
– неокругленная
скорость вращения Земли.
Рис.2.2. Взаимное расположение общеземного эллипсоида и референц-эллипсоида относительно физической поверхности Земли
Р
еференц-эллипсоид
(РЭ) – эллипсоид вращения, имеющий
характеристики, которые лучше всего
аппроксимируют земную поверхность на
заданной территории. 16Центр
РЭ в общем случае расположен близко к
центру масс Земли, но не совпадает с ним
– в отличие от центра ОЭ. При этом большая
ось РЭ параллельна экватору, а малая
параллельна оси вращения Земли.
С целью достижения минимума квадратов отклонений по высоте квазигеоида, базы данных электронной памяти современных GPS-приемников содержат, как правило, больше 100 различных РЭ, предназначенных для достижения высокой точности определений на конкретной территории.
Например, рекомендованный к использованию на территориях СНГ референц-эллипсоид Красовского обеспечивает точность определения высоты относительно поверхности квазигеоида не хуже 40 м. [7 ].