Podstawowe definicje. System odniesienia (reference system)

Transkrypt

1 Podstawowe definicje System odniesienia (reference system) Stanowi zbiór ustaleń i zaleceń wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku, skali (metryki) i orientacji osi oraz zmienności tych parametrów w czasie. Układ odniesienia (reference frame) Stanowi praktyczną realizację systemu odniesienia. Na układ odniesienia składają się wyznaczone z obserwacji wartości parametrów opisujących początek układu, skalę i orientacje osi oraz ich zmienność w czasie. Sieć geodezyjna (osnowa geodezyjna) Zbiór punktów, które mają położenie wyznaczone w państwowym systemie odniesień przestrzennych, na których wyznaczono wielkości fizyczne charakterystyczne dla danego jej rodzaju oraz błąd ich wyznaczenia (np. współrzędne fi lambda lub xy; wysokości; wartości przyspieszenia siły ciężkości, składowe natężenia pola magnetycznego). Punkt osnowy ma niepowtarzalny numer, został oznaczony w terenie znakiem geodezyjnym, ma sporządzony opis topograficzny oraz którego dane są umieszczone w państwowym zasobie geodezyjnym i kartograficznym prowadzonym przez uprawniony do tego organ. Osnowy geodezyjne realizują fizycznie przyjęty układ współrzędnych, czyli tworzą układ odniesienia dla prac geodezyjnych i kartograficznych. Osnowy dwufunkcyjne (zintegrowane)

2 niebieski system odniesienia statyczny - zdefiniowany przez zbiór współrzędnych punktów ziemski system odniesienia kinematyczny - zdefiniowany przez współ rzędne punktów realizujących system odniesienia oraz zmiany w czasie współrzędnych tych punktów (prędkości)

3 Międzynarodowy Ziemski System Odniesienia International Terrestrial Reference System (ITRS) ( ITRS został zdefiniowany przez przestrzenny obrót względem nie obracającego się systemu geocentrycznego ICRS (Międzynarodowy Niebieski System Odniesienia) przy zachowaniu następujących warunków: jest układem geocentrycznym o początku w centrum mas Ziemi (łącznie z oceanami i atmosfera); jednostka długości jest metr (SI). Skala systemu jest spójna z czasem współ rzędnych geocentrycznych TCG; orientacja ITRS jest zgodna z orientacja Międzynarodowego Biura Czasu (Bureau International de l Heure) BIH dla epoki ; zmienność orientacji w czasie jest określana poprzez zastosowanie warunku, ze globalna suma poziomych ruchów tektonicznych nie zawiera składowych obrotu. ITRS jest pierwszym systemem kinematycznym. ITRS jest realizowany poprzez estymację współ rzędnych i prędkości (wraz z pełną macierzą wariancyjnokowariancyjną) stacji w oparciu o obserwacje VLBI, LLR, GPS, SLR i DORIS prowadzone na tych stacjach. Realizacje te noszą nazwę: Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia ITRF.

4

5

6

7 Europejski Ziemski System Odniesienia European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89) Definicja Zgodnie z Rezolucja nr 1 Podkomisji EUREF Międzynarodowej Asocjacji Geodezji IAG ziemski system odniesienia EUREF jest zgodny z ITRS na epokę przy założeniu stałości Płyty Euroazjatyckiej i nazywa się Europejski Ziemski System Odniesienia 89 (European Terrestrial Reference System 89 - ETRS89) Dla zapewnienia zgodności z układem ITRS do jego zdefiniowania wykorzystano siec europejskich stacji SLR (8 stacji) i VLBI (7 stacji), które brały udział w rozwiązaniu układu ITRF89. Realizacja Układ ETRF jest realizacja systemu ITRS na epokę t0 = (ITRF89), przy założeniu stałości płyty euroazjatyckiej. Rozwiązanie to nosi nazwę ETRF89 i stanowi układ odniesienia dla większości państw europejskich. Od roku 1997 układ ETRF jest realizowany przez sieć stacji permanentnych (EUREF Permanent Network - EPN. Obecnie stosowanym rozwiązaniem układu ETRF jest ETRF2000 ale współrzędne wszystkich stacji są wyznaczane także w rozwiązaniu ETRF89 na epok ę obserwacji.

8 ftp://ftp.epncb.oma.be/pub

9

10

11

12 Podział osnów geodezyjnych (przed rokiem 2012) Osnowa pozioma (współrzędne BL przeliczane na xy) Osnowa podstawowa klasy I jako przeciętny błąd względny po wyrównaniu długości boku nie większy niż 5 x 10-6 (1: ) Osnowa podstawowa klasy II jako błąd położenia punktu względem punktów nawiązania nie większy niż 0,05m Osnowa szczegółowa klasy III jako błąd położenia punktu względem punktów nawiązania nie większy niż 0,1m Na podstawie Instrukcji technicznej G-1 standardu technicznego w geodezji, obowiązującego do 2012 roku, wprowadzonego zarządzeniem Prezesa Głównego Urzędu Geodezji i Kartografii z 19 lutego 1979 r. W Polsce sieć podstawową poziomą przed 1989 rokiem założono w postaci: sieci astronomiczno-geodezyjnej (SAG) pojedyncze lub podwójne łańcuchy trójkątów zakładane wzdłuż równoleżników i południków w odległości km. Tworzą one obwody zamknięte tzw. wieńce; sieci triangulacji wypełniającej (SW) stanowią sieć powierzchniową, której wierzchołkami są punkty triangulacji głównej oraz nowo założone punkty; sieci triangulacji zagęszczającej (SZ) tworzą je punkty dodatkowe, wstawione w każdy trójkąt sieci wypełniającej. Długość boku triangulacji głównej wynosi średnio około 25 kilometrów, natomiast triangulacji wypełniającej 7 km, triangulacji zagęszczającej 2-5 km.

13 Podział osnów geodezyjnych (przed rokiem 2012) Osnowa wysokościowa (repery o znanej rzędnej w układzie Kronsztadt) Osnowa podstawowa klasy I o dokładności wyznaczenia przewyższenia równej 1mm/km mierzona metodą niwelacji precyzyjnej geometrycznej Osnowa podstawowa klasy II o dokładności wyznaczenia przewyższenia równej 2mm/km mierzona metodą niwelacji precyzyjnej geometrycznej Osnowa szczegółowa klasy III o dokładności wyznaczenia przewyższenia równej 4mm/km Osnowa szczegółowa klasy IV o dokładności wyznaczenia przewyższenia równej 10mm/km Osnowa szczegółowa klasy V o dokładności wyznaczenia przewyższenia równej 20mm/km Instrukcja techniczna G-2. Wysokościowa osnowa geodezyjna" opracowana przez IGiK, a wydane przez GUGiK w 1980

14

15 Podział podstawowych osnów geodezyjnych zgodnie z rozporządzeniem MAiC w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz. U. z dn r. poz. 252) Podstawowa fundamentalna osnowa pozioma 1 klasy: Stacje referencyjne systemu ASG-EUPOS należące do sieci EPN (15 stacji) Podstawowa bazowa osnowa pozioma 2 klasy: Punkty sieci EUREF-POL i POLREF Punkty główne oraz punkty rozwinięcia krajowej sieci EUVN Stacje referencyjne systemu ASG-EUPOS Punkty sieci astronomiczno-geodezyjnej (SAG) i wypełniającej (SW) Łącznie punktów

16 Podział podstawowych osnów geodezyjnych zgodnie z rozporządzeniem MAiC w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz. U. z dn r. poz. 252) Punkty osnowy zakładane techniką GNSS: Stacje referencyjne systemu ASG-EUPOS Punkty sieci EUREF-POL i POLREF Punkty sieci EUVN Łącznie 521 punktów Punkty osnowy zakładane techniką klasyczną: Punkty sieci astronomiczno-geodezyjnej (SAG) Punkty sieci wypełniającej (SW) Łączne 6526 punktów

17 Podstawowa osnowa pozioma 1 i 2 klasy

18 Podział podstawowych osnów geodezyjnych zgodnie z rozporządzeniem MAiC w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz. U. z dn r. poz. 252) Podstawowa fundamentalna osnowa wysokościowa 1 klasy: Punkty główne krajowej sieci EUVN (10 punktów) Podstawowa bazowa osnowa wysokościowa 2 klasy: Punkty rozwinięcia krajowej sieci EUVN (45 punktów + 7 exc.) Punkty sieci niwelacyjnej, pomierzone metodą precyzyjnej niwelacji geometrycznej: I klasy punktów II klasy punktów

19 Podstawowa osnowa wysokościowa 1 i 2 klasy

20

21 Elementy systemu odniesień przestrzennych Geodezyjny układ odniesienia - EUREF-89 ETRS system / układ ETRF (35 stacji w Europie) układ dynamiczny powiązanie na epokę ETRF89 elipsoida GRS80 System wysokości wysokości normalne, poziom odniesienia Kronsztadt Układ współrzędnych płaskich Układ współrzędnych płaskich

22 Realizacja EUREF-89 w Polsce Sieć bazowa 11 punktów EUREF-POL Sieć I klasy 348 punktów POLREF (GPS) Dołączenie archiwalnych materiałów pomiarowych dla sieci triangulacji I klasy powtórne wyrównanie sieci 6500 punktów w układzie EUREF-89 (rok 1996) razem 6860 punktów Powtórne wyrównanie sieci II klasy dołączenie archiwalnych obserwacji (rok 1999) około punktów SW, WSSG, PP

23 Sieć EUREF-POL (rok 1992) Sieć 11 punktów, przy doborze których, poza warunkami geometrycznymi obowiązującymi dla sieci EUREF, uwzględniono również ich przynależność do istniejących lub projektowanych sieci: KSD (Krajowej Sieci Dopplerowskiej), JSAG (Jednolitej Sieci Astronomiczno-Geodezyjnej) IGS (International GPS Service) BSLP (Baltic Sea Level Project) Pięć dób obserwacji na 11 punktach sieci EUREF-POL wraz z 30 punktami w Europie

24 Sieć POLREF (rok ) zagęszczenie sieci EUREF-POL, sieć składająca się z 348 punktów, w olbrzymiej większości istniejącej podstawowej sieci poziomej, średnia odległość między punktami sieci to km, każdy punkt POLREF posiada stanowisko ekscentryczne (punkt kierunkowy), dla każdego punktu sieci POLREF wyznaczono wysokości normalne (II klasa niwelacji precyzyjnej), rzeczywista dokładność szacowana jest na około 2 cm, dzięki sieci POLREF uzyskano współczynniki transformacji pomiędzy układem WGS84 a wcześniej używanymi realizacjami układu 1942 na elipsoidzie Krasowskiego.

25 Stan wprowadzania nowego PSOD w Polsce Stan na koniec roku 2009 Sieć I i II klasy przeliczona do układu ETRF89 Sieć III klasy (około punktów) i pomiarowa (około ) punktów w układzie 1965 i kilkunastu układach lokalnych przeliczona w: 75% dla sieci III klasy 50% dla sieci pomiarowej Mapa zasadnicza przeliczona do układu 2000 w 30% powiatów Po roku 2012, w którym wprowadzono nową definicję PSOD, należało dodefiniować układ ETRF89 na nowowłączanych punktach osnowy podstawowej, czyli włączyć punkty sieci ASG-EUPOS w istniejący układ współrzędnych. Ale jak?

26 ETRF2000 vs ETRF89 (NE)

27 ETRF2000 vs ETRF89 (Up)

28 Residua ETRF2000 vs ETRF89

29 Ćwiczenie 1 Transformacja współrzędnych z układu ITRF2008 do ETRF89 i ETRF2000 obliczenie współrzędnych punktu dla szeregu czasowego dziesięciu lat dla stacji permanentnej EPN (dane z sieci EPN, processing AUSPOS) Przykładowo

30 Przykładowo X Y Z , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,000 y = 0,0135x + 5E+06 y = -0,0144x + 4E+06 y = 0,0169x + 1E+06 X Y Z Liniowy (X) Liniowy (Y) Liniowy (Z) 0,120 0, ,100 y = 0,0209x - 41,825 0,080 0,060 0,040 0,020 y = 0,0141x - 28,149 B L Liniowy (B) Liniowy (L) 0, ,020 B db L dl H , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,735

31 1. Współrzędne są obliczone na epokę obserwacji t 0 2. Przeliczenie współrzędnych na epokę realizacji ITRF t C 3. Transformacja układu ITRF do ETRF Przy zmianie epoki (z pomiaru na epokę ITRF i epokę ETRF) niezbędne są wektory prędkości punktów. Niekiedy niezbędna jest redukcja współrzędnych do epoki X ETRF X t V t ETRF c ETRF c

32

33