powrót

Ryszard Pażus, Edward Osada, Sławomir Olejnik

Geoida niwelacyjna 2001

Geodezja wyższa nie jest sztuką dla sztuki, a technologie satelitarne są w zasięgu ręki każdego geodety. Do niedawna geodeci zajmujący się pomiarami z zakresu geodezji niższej nie potrzebowali w swoich opracowaniach odwoływać się do zagadnień geodezji wyższej. Jednak z chwilą wprowadzenia technik GPS i globalnych układów odniesienia, praktycznego znaczenia nabierać zaczęła wiedza o możliwościach łączenia pomiarów satelitarnych z klasycznymi, w tym o zaniedbywalnych do tej pory redukcjach. Wykorzystanie technik satelitarnych daje nowe możliwości pomiarów wysokościowych o dokładnościach równorzędnych z klasyczną niwelacją geometryczną i – co najważniejsze – w obowiązującym układzie wysokości. Wszystko za sprawą odpowiednio dokładne o modelu geoidy.

Do czasu wprowadzenia geodezyjnego układu odniesienia EUREF-89, który jest specyficznym rozwiązaniem układu globalnego, obowiązywał w kraju regionalny układ odniesienia na elipsoidzie Krasowskiego z punktem przyłożenia Pułkowo. Rozwiązanie takie pozwalało na lepsze dopasowanie elipsoidy do powierzchni geoidy (w ogólnym pojęciu – powierzchni ekwipotencjalnej siły ciężkości Ziemi, utożsamianej ze swobodnym poziomem mórz i oceanów). Stąd w Polsce (poza obszarem Tatr) powierzchnia geoidy różniła się od elipsoidy jedynie o 2-3 metry. Wielkości te nie powodowały konieczności wprowadzania redukcji do pomiarów kątowych i liniowych wykonywanych w ramach geodezji niższej. Na przykład pomierzony dalmierzem bok o długości 3 km przy odstępie geoidy od elipsoidy N=3 m wymaga ł redukcji -0.001 m, czyli zaniedbywalnej. Teraz, kiedy elipsoida odniesienia ma położenie geocentryczne, redukcja ta wynosi – w zależności od rejonu kraju – od -0.013 do -0.020 m.
Wprowadzenie technik satelitarnych GPS spowodowało w geodezji rewolucję. Względnie szybko zaczęto stosować je w pomiarach poziomych. Gorzej wygląda sytuacja w pomiarach wysokościowych, bo chociaż wyniki otrzymuje się w układzie trójwymiarowym, to wysokości obliczane z tego układu są wysokościami geometrycznymi, niezwiązanymi z polem grawitacyjnym Ziemi i nie mają one większego znaczenia praktycznego, dopóki nie zostaną przeliczone do obowiązującego układu odniesienia. W Polsce ciągle jeszcze jest nim układ Kronsztad w systemie wysokości normalnych. Stąd tak ważne jest określenie zależności (rys. 1) pomiędzy wysokościami elipsoidalnymi, oznaczanymi zwykle h (pozyskiwanymi z GPS), i znanymi z praktyki geodezyjnej wysokościami H (wyznaczanymi z klasycznej niwelacji). Zależności takie daje matematyczny model powierzchni geoidy, nazywany tu geoidą niwelacyjną (w terminologii angielskiej – GPS/levelling geoid lub GPS/BM’s levelling quasi-geoid, gdzie BM oznacza reper).

Dotychczasowe prace nad geoidą w Polsce
W ostatnich latach szybko dostrzeżono znaczenie modelu geoidy dla dalszego rozwoju technik satelitarnych na potrzeby praktyki geodezyjnej [3,6,7,11,13]. Bez modelu geoidy wyznaczonego z odpowiednią dokładnością nie można rozpocząć budowy i wykorzystania aktywnych sieci geodezyjnych. Dla nadrobienia zaległości – zgodnie z maksymą, że „liczą się czyny, a nie słowa” – w 1999 roku rozpoczęto w Departamencie Geodezji GUGiK odpowiednie przygotowania. W tym celu zawarto z wykonawcami kilka umów pomocniczych (wymienionych na końcu tego artykułu), które w rezultacie pozwoliły na rozwiązanie zadania.

Pełna treść artykułu w majowym wydaniu GEODETY

powrót