wiadomościmapa firmprenumeratareklamakontaktciasteczka
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
reklama
strona główna rss
PRENUMERATA TRADYCYJNAPRENUMERATA CYFROWA
film
Skaning ułatwi modernizację statku
blog
NAWI

NAWI
DRONY DLA GEODETY

DRONY DLA GEODETY
BENTLEY GEOMAGAZYN

BENTLEY GEOMAGAZYN
TACHIMETRY

TACHIMETRY
SKANOWANIE LASEROWE

SKANOWANIE LASEROWE


reklama
reklama

Nie tylko dla nas

- «« « część 2 z 2


Techniki satelitarne popularyzują układy odniesienia

Historycznie rzecz biorąc, problemy związane z definicją i realizacją układów odniesienia oraz określaniem ich wzajemnych relacji stanowiły wyłącznie przedmiot zainteresowania astronomów i geodetów. Geodeci zakładali osnowy geodezyjne, dostarczając praktyce mierniczej zbioru punktów o współrzędnych wyznaczonych w jednolitym globalnym układzie odniesienia, dostatecznie gęstego, aby móc wyrażać w nim wyniki pomiarów szczegółowych przy zastosowaniu prostego pomiarowo-obliczeniowego aparatu geometrycznego, z ewentualnym uwzględnianiem efektu krzywizny Ziemi. Zmiana nastąpiła wraz z rozpowszechnieniem stosowania w praktyce mierniczej globalnych systemów nawigacyjnych – NAVSTAR GPS (Navigation System with Time and Ranging – Global Positioning System), GLONASS (Global Navigation Satellite System) i w niedalekiej przyszłości Galileo – jako technik wyznaczania pozycji zastępujących w znacznym zakresie techniki tradycyjne. Wtedy bowiem problematyka układów odniesienia weszła w zakres zainteresowań wykonawców szczegółowych prac pomiarowych (w języku polskim również zwanych pracami geodezyjnymi). Pozycje bezpośrednio wyznaczane z obserwacji satelitarnych odniesione są do aktualnego, globalnego układu odniesienia, który jest układem kinematycznym. Sprowadzenie tych pozycji do państwowego systemu odniesień przestrzennych wymaga zastosowania odpowiedniej transformacji, której parametry wyznaczane są na podstawie opracowania ciągów obserwacji wykonywanych na krajowych stacjach permanentnych w ramach krajowych i międzynarodowych programów obserwacyjnych.


Nowe, dokładniejsze układy 
 

Wraz z postępującym w ostatnim 50-leciu rozwojem technik pomiarowych i towarzyszącym mu wzrostem precyzji obserwacji obiektów niebieskich oraz rejestracji czasu, dotychczas stosowane układy odniesienia okazały się niedostatecznie dokładnie określone. Niedokładności wynikające z definicji podlegającego obrotowi układu niebieskiego Katalogów Fundamentalnych FK oraz ziemskiego układu odniesienia zaczęły przewyższać malejące błędy obserwacyjne. Odpowiednie grupy robocze Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) oraz Międzynarodowej Unii Astronomicznej IAU (International Astronomical Union) opracowały nowe definicje układów odniesienia. Zgodnie z 2. Rezolucją XX Zgromadzenia Generalnego IUGG w Wiedniu w 1991 roku (IAG, 1992) jako obowiązujący wprowadzony został Umowny (Konwencjonalny) Ziemski System Odniesienia CTRS (Conventional Terrestrial Reference System). Monitorowanemu przez IERS systemowi CTRS nadano nazwę Międzynarodowego Ziemskiego Systemu Odniesienia ITRS (International Terrestrial Reference System). Uzupełniony formalizm definicji ITRS wraz z kompletną definicją Międzynarodowego Niebieskiego Systemu Odniesienia ICRS (International Celestial Reference System) oraz uaktualnionymi i spójnymi systemami czasu, a także określeniem relacji pomiędzy tymi systemami, zatwierdziło XXIV Zgromadzenie Generalne IAU w 2000 r. w Manchesterze w formie rezolucji B1.1-B1.9 (IAU, 2001; Kryński, 2004c). Definicje te przyjęto jako obowiązujące od 1 stycznia 2003 r.


Systemy a układy

Praktyczne problemy związane z utrzymaniem układu odniesienia, tak aby niezależnie od epoki można było w nim równie dokładnie określić położenie punktu (w szczególności, aby zachować zgodność opracowania jednakowo dokładnych pomiarów pozycji tego samego punktu, wykonane w różnych epokach), stwarzają potrzebę rozróżnienia związanych z nim pojęć. Wraz z nowymi definicjami określono zatem (np. IERS, 2003), czym są: systemy odniesienia (reference systems), układy odniesienia (reference frames) i układy współrzędnych (coordinate systems). Rozróżnienie to, nie do końca precyzyjne, szczególnie w odniesieniu do istniejących wcześniej systemów i układów, stanowi przedmiot dyskusji wśród specjalistów skupionych wokół IAU. Nie jest również w pełni akceptowane przez przedstawicieli krajowego środowiska naukowego, na co dodatkowy wpływ mają względy terminologiczne w języku polskim (Kołaczek, 2004). Pierwsze próby sformułowania systemów i układów w krajowej literaturze zostały podjęte przy okazji opracowania Rocznika Astronomicznego IGiK (Kryński i Sękowski, 2003, 2004), a następnie dyskutowane były podczas obrad zorganizowanych pod patronatem Komitetu Geodezji PAN w maju 2004 r. warsztatów pt. „Nowe obowiązujące niebieskie i ziemskie systemy i układy odniesienia” (Kryński i Rogowski, 2004). Proponuje się użycie następującej terminologii:

  • System odniesienia (reference system) stanowi zbiór zaleceń i ustaleń oraz stałych wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku, metryki (skali) i orientacji osi układu współrzędnych oraz ich zmienności w czasie.
  • Układ odniesienia (reference frame) stanowi praktyczną realizację systemu odniesienia. Jest on zdefiniowany poprzez zbiór fizycznych punktów o dokładnie wyznaczonych współrzędnych w układzie określonym w definicji systemu odniesienia. Definicja ta określa jednocześnie wyznaczone z obserwacji wartości parametrów opisujących początek układu, metrykę (skalę) i orientacje osi układu współrzędnych oraz ich zmienności w czasie.
  • Układ współrzędnych (coordinate system) określa jednoznacznie sposób przyporządkowania zgodnie z przyjętą metryką zbioru wartości liczbowych – współrzędnych punktu – położeniu punktu w przestrzeni względem osi tego układu.

Pojęcia systemu odniesienia, układu odniesienia i układu współrzędnych bywają często utożsamiane. Przytoczone powyżej definicje bywają niekiedy parami bądź wszystkie naraz łączone, najczęściej pod nazwą układu współrzędnych. Rozdział tych pojęć ma zasadnicze znaczenie w fizyce stosowanej, do której zalicza się problematyka niebieskich i ziemskich systemów odniesienia realizowanych na podstawie obserwacji i modeli zjawisk fizycznych. Nieścisłości terminologiczne związane z tymi pojęciami pojawiają się szczególnie często w opracowaniach w języku polskim. Należy zaznaczyć, że problem nie istnieje w przypadku rozważań czysto teoretycznych, w których sformułowane są ścisłe relacje przyporządkowujące współrzędne punktu jego położeniu względem układu. Układem takim jest układ współrzędnych z przypisaną mu metryką reprezentującą jego geometrię.


Układy statyczne i kinematyczne

Realizacja ziemskich i niebieskich układów odniesienia odbywa się na podstawie obserwacji obiektów pozaziemskich z wykorzystaniem modeli ich ruchu względem obserwatora. Punktami, których położenie definiuje niebieskie układy odniesienia, są wybrane, wystarczająco długo i precyzyjnie obserwowane gwiazdy (w paśmie widzialnym lub radioźródła). Ziemskie układy odniesienia definiowane są poprzez położenie punktów na powierzchni Ziemi, na których wystarczająco długo i precyzyjnie obserwowane są obiekty pozaziemskie w ramach jednolitych międzynarodowych programów obserwacyjnych. W zależności od dokładności obserwacji, długości wykorzystywanych serii obserwacyjnych oraz dokładności modelowania można rozróżnić statyczne i kinematyczne układy odniesienia.

Układ odniesienia będący realizacją konkretnego statycznego systemu zdefiniowany jest poprzez współrzędne wybranych punktów. Wybór punktów realizujących system wraz ze współrzędnymi tych punktów określonymi zgodnie z przyjętą metryką systemu definiuje statyczny układ odniesienia. Jednoznaczność określenia kierunków osi układu odniesienia, w przypadku większej niż niezbędna liczby definiujących go punktów, otrzymuje się poprzez dodatkowe użycie warunku najmniejszych kwadratów. Do statycznych ziemskich układów odniesienia zaliczają się układy, w których nie uwzględniano zmian w czasie wzajemnego położenia stacji obserwacyjnych wywołanych ruchami tektonicznymi. W szczególności statycznymi ziemskimi układami odniesienia były układy, których definicje oparte były na określeniu kierunków osi tych układów.

Kinematyczny układ odniesienia zdefiniowany jest poprzez współrzędne punktów realizujących system odniesienia oraz zmiany w czasie współrzędnych tych punktów (prędkości) zgodnie z przyjętą metryką systemu. Tylko punkty o odpowiednio dokładnie wyznaczonych wektorach prędkości – co jest związane z ciągłym monitorowaniem ich pozycji w odpowiednio długim przedziale czasu – mogą być zaliczone do punktów realizujących kinematyczny układ odniesienia. W przypadku niebieskiego systemu odniesienia – punktami definiującymi układ kinematyczny mogą być obiekty niebieskie (gwiazdy lub kwazary) o dobrze wyznaczonej pozycji i o dokładnie określonym ruchu własnym. W przypadku zaś ziemskiego systemu odniesienia – jako punkty definiujące układ kinematyczny przyjmowane są stacje, na których przez co najmniej kilka lat wykonywane były permanentne obserwacje o wysokiej jakości, opracowywane następnie w ramach programów monitorowania układu odniesienia.

Układy odniesienia mogą być również zdefiniowane dynamicznie. Definicja dynamiczna układu oparta jest na równaniach ruchu ciał Układu Słonecznego, z ewentualnym uwzględnieniem sztucznych satelitów Ziemi, których argumentem jest czas dynamiczny (Kryński, 2004b).

Profesor Jan Kryński jest kierownikiem Zakładu Geodezji i Geodynamiki w Instytucie Geodezji i Kartografii w Warszawie

część 2 z 2
«« « 1 2



dodaj komentarz

KOMENTARZE Komentarze są wyłącznie opiniami osób je zamieszczających i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji Geoforum. Zabrania się zamieszczania linków i adresów stron internetowych, reklam oraz tekstów wulgarnych, oszczerczych, rasistowskich, szerzących nienawiść, zawierających groźby i innych, które mogą być sprzeczne z prawem. W przypadku niezachowania powyższych reguł oraz elementarnych zasad kultury wypowiedzi administrator zastrzega sobie prawo do kasowania całych wpisów. Użytkownik portalu Geoforum.pl ponosi wyłączną odpowiedzialność za zamieszczane przez siebie komentarze, w szczególności jest odpowiedzialny za ewentualne naruszenie praw lub dóbr osób trzecich oraz szkody wynikłe z tego tytułu.

komentarze menu_text_pl



reklama
reklama





2009 created by BRTSOFT.com
© 2005-2017 Geodeta Sp. z o.o.
mapa stronyprenumeratareklamakontakt