World Geodetic System 1984

Den World Geodetic System 1984 ( WGS 84 ) är ett geodetiskt referenssystem som en enhetlig bas för positionsinformation på jorden och i nära-jorden utrymme .

Plats för den 50: e parallellen enligt World Geodetic System 1984 (WGS 84) i Oestrich-Winkel i Rheingau . Enligt Potsdams datum för topografiska kartor i Tyskland är den 50: e parallellen här cirka 130 meter längre söderut.

Komponenter

Det systemet består av:

  • en referensellipsoid , som i sin enkelhet är bäst anpassad till jordytan, för platsinformation efter geografisk longitud och latitud;
  • en detaljerad modell för jordfiguren som avviker från denna idealiserade form , den så kallade geoiden ; den nuvarande versionen är EGM96 ( Earth Gravitational Model 1996 );
  • en uppsättning tredimensionella koordinater för de tolv grundstationerna fördelade över jorden för förankring av ovanstående modeller i jordskorpan .

Referensellipsoid

Värdena för jordens storlek och utplattning samt dess gravitationsfält specificeras kontinuerligt. Men så att ellipsoiden bildar en stabil referens, definieras dess officiella parametrar endast varannan årtionde. I WGS84 eller GRS 80 är de:

  • större halvaxel a = 6.378.137 meter,
  • Plattning f = 1 / 298,257,223,563 motsvarande en liten halvaxel b  =  a (1− f ) på cirka 6,356,752 meter,
  • Geocentrisk gravitationskonstant G · M ⊕ = 3.986 004 418 · 10 14 m³ / s² (produkten kan bestämmas mer exakt än de enskilda faktorerna),
  • Rotationshastighet = 7.292 115 · 10 −5 rad / s.

Parametrarna för WGS84-referensellipsoiden motsvarar ungefär de för GRS 80- referensellipsoiden.

Koordinatsystem

Koordinatsystemet, i vilket referensellipsoiden, geoiden och positionen för de grundläggande stationerna definieras, är ett kartesiskt rättssystem (Z pekar på nordpolen, X i riktningen 0 ° longitud och latitud, Y till 90 ° öster). Dess definition följer kraven i IERS :

  • Det är centrerat på jordens tyngdpunkt inklusive atmosfärens massa .
  • Dess längdskala är den lokala i utrymmet som är relativistiskt krökt av jordens massa .
  • Orienteringen av dess axlar i förhållande till jordskorpan (referenspol och referensmeridian) motsvarade IERS (vid den tiden BIH ) epoken 1984.0 .
  • Den tidsmässiga utvecklingen av dess orientering följer jordskorpans rotation globalt ( rörelsen av de kontinentala plattorna sker mot varandra utan nätrotation).

Mätningen av de grundläggande stationernas positioner i förhållande till varandra och deras koppling till IERS International Terrestrial Reference Frame (ITRF) utförs regelbundet via GPS ; Stationen G730 motsvarar epoken 1994, stationen G873 till epoken 1997.

Detta koordinatsystem motsvarar EPSG-koden : 4326.

Gravitationsmodell

Gravitationsmodellen WGS84- EGM96 är för närvarande giltig . Positionsberoendet för jordens gravitationspotential beskrivs av sfäriska ytfunktioner hos de tilldelade Legendre-polynomerna . Expansionskoefficienterna C nm och S nm för seriexpansionen mäts upp till grad  n och ordning  m på 360, totalt mer än 130 000 koefficienter.

Korttidseffekter, såsom tidvatteneffekter , som orsakar en höjdförskjutning på upp till 50 cm, beaktas inte. Långsiktiga förändringar, till exempel orsakade av kontinentaldrift på några centimeter per år, noteras som korrigeringar av den befintliga modellen. De tektoniska rörelserna är upp till 7 cm per år på platser.

Användning av systemet

År 2000 länkades 123 koordinatsystem till WGS-84 ellipsoiden via ett geodetiskt datum . Detta förenklar avsevärt konverteringen av positionsinformation mellan koordinatsystemen. Standard WGS 84 antogs för luftfart genom resolution från ICAO 1989. De olika leverantörernas geografiska informationssystem använder också systemet.

Enligt WGS 84 kan till exempel koordinaterna som latitud och longitud för staden Oestrich-Winkel i grader med 50 ° 0 ′ 30,75 ″ N / 8 ° 1 ′ 11,5 ″ E eller decimal 50,008542 ° / 8, 019861 ° kan vara specificerad. Decimalvärdena för punkter söder om ekvatorn och väster om huvudmeridianen är då negativa och är ungefär −22,9 ° / −43,2 ° för Rio de Janeiro .

Avvikelser från andra geodetiska data

Referensmeridianen för IERS löper cirka 100 meter öster om Royal Observatory Greenwich (vid ekvatorn är avvikelsen från Greenwich prime meridian mindre).

Den försumbara avvikelsen för den definierade utplattningen från den för den ursprungligen använda GRS-80 ellipsoiden ( f ≈ 1 / 298.257 222) motsvarar 0,1 mm i den mindre halvaxeln och orsakades av avrundning fram och tillbaka omvandlingen mellan utplattning och motsvarande koefficient för sfärisk ytfunktion.

För G · M ⊕ användes det mindre exakta GRS-80- värdet på 3.986 005 · 10 14 m³ / s² i en tidigare version av WGS 84 . Detta värde är permanent programmerat i miljontals GPS-mottagare och används därför fortfarande av GPS- styrsegmentet för att anpassa Kepler-ellipser till de satellitpositioner som förutspås med det nyare värdet, vars parametrar sänds till GPS-mottagarna som kortare .

Under perioden 1989.0 var ITRS och ETRS identiska när det gäller mätnoggrannhet. Den senare är dock ansluten till den eurasiska plattan via grundläggande stationer och rör sig 2,5 cm per år mot det globala systemet.

litteratur

  • Department of Defense: World Geodetic System 1984. Dess definition och förhållanden med lokala geodetiska system . USA: s regering, försvarsdepartementet, Rockville, MD, 1991.

webb-länkar

Individuella bevis

  1. ^ NIMA - National Imagery and Mapping Agency, teknisk rapport, januari 2000, s.29
  2. ↑ WGS 84: EPSG-projektion - rumslig referens. Hämtad 8 maj 2019 .
  3. ↑ NIMA - National Imagery and Mapping Agency, teknisk rapport, januari 2000, s. 29: "Med tanke på uppsättningar av globalt distribuerade stationskoordinater, representerade vid en viss epok, försämras deras positioner långsamt när stationerna rider längs de tektoniska plattorna. Denna rörelse har observerats vara så mycket som 7 cm / år vid vissa DoD GPS-spårningsstationer. "
  4. ↑ Hjälp för ArcGIS Online : "Funktioner publiceras i koordinatsystemet WGS 1984 Web Mercator (Auxiliary Sphere)."