GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ

1. GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ SYSTEMY GPS

2. PLAN PREZENTACJI • Układy odniesienia • Systemy GPS, GLONASS, GALILEO • Nawigacja, systemy SBAS • Systemy ASG w Polsce

3. RÓŻNE ELIPSOIDY

4. UKŁAD ODNIESIENIA (DATUM)

5. WSPÓŁRZĘDNE W RÓŻNYCH UKŁADACH ODNIESIENIA

6. JEDNOSTKI KĄTOWE 1 RADIAN= kąt środkowy oparty na łuku okręgu o długości równej promieniowi. Stopniowa i gradowa 2π rad = 360 stopnie = 400 grad 1 rad = 360o /2π = 400g /2π   1 rad = 57.295780o = 57o 17’ 44 ”.8 1 rad = 63.661977 g = 63 g 66 c 19. cc 77

7. LOKALIZACJA PUNKTÓW W POZIOMIE Układ GCS jest jednoznacznie określony przez: • kątową miarę położenia (długość i szerokość geograficzną), • południk zerowy • układ odniesienia – rodzaj elipsoidy, – położenie elipsoidy względem środka cieżkości geoidy, lub innych punktów Południk zerowy – od 1884 r. przechodzacy przez Obserwatorium w Greenwich w Anglii

8. SYSTEM ODNIESIENIA Układ współrzędnych nie zawiera informacji o jego orientacji względem bryły ziemskiej, •Układy współrzędnych oraz parametryopisujące ich orientacje względem bryły ziemskiej zwane sągeodezyjnymi systemamiodniesienia, •Tak więc system odniesieniastanowi zbiór zaleceńi ustaleńoraz stałych wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku, skali i orientacji osi układów współrzędnych w bryle ziemskiej oraz ich zmienności w czasie.

9. SYSTEM ODNIESIENIA • Definicja –kartezjański trójwymiarowy • 􀂄Początek układu jest umieszczony w środku ciężkości mas Ziemi, • ośZ prawiepokrywa sięz osiąobrotu Ziemi • Definicja –elipsoidalny układ -parametry opisujące jego orientacjęwzględem bryły ziemskiej • punkt początkowy P, • jego szerokośćϕP, • długośćλP, • azymut linii αPB, • parametry elipsoidy a oraz b, • odstęp geoidy od elipsoidy NP

10. SYSTEM ODNIESIENIA • punkt początkowy P, • 􀂄jego szerokośćϕP, • 􀂄długośćλP, • azymut linii αPB, • parametry elipsoidy a oraz b, • odstęp geoidy od elipsoidy NP

11. UKŁAD ODNIESIENIA Układ odniesienia stanowi praktycznąrealizacjęsystemu odniesienia 􀂄w przypadku geodezji klasycznej –jest określony przez liczbowe wartości sześciu parametrów, W przypadku geodezji współczesnej (satelitarnej) przez współrzędne określonych stacji naziemnych. Na świecie istnieje wiele układów odniesienia 􀂄WGS84 􀂄EUREF

12. UKŁAD ODNIESIENIA PUŁKOWO 42

13. WORLS GEODETIC SYSTEM 1972 (WGS-72) Swiatowy System Odniesienia WGS72 był trzecim geocentrycznym układemodniesienia opracowanym przez US DMA Agencje Kartograficzna MinisterstwaObrony Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej - poprzednie wersje WGS60 IWGS66. Przed 27 stycznia 1989 roku był używany przez GPS i Dopplerowski system TRANSIT. Praktyczna jego realizacja nastepowała poprzez siećstacji śledzącychsystemu TRANSIT (TRANET).

14. WORLD GEODETIC SYSTEM 1984 (WGS-84) Układ odniesienia WGS84 był początkowo oparty o współrzędne satelitarneuzyskane tylko z pomiarów dopplerowskich (system TRANSIT) i bazował naukładzie WGS72, który został opracowany dla potrzeb systemu TRANSIT. Podejscieto pozwoliło na stworzenie globalnie jednorodnego układu odniesienia o dokładnościrzędu 1-2 m Współrzedne dziesieciu stacji sledzacych systemu GPS zostały poprawione przezużycie kilkutygodniowych obserwacji GPS z globalnej sieci IGS (22 stacje),wykorzystano w procesie wyznaczania współrzędnych, jak równiepoprawieniapokładowych orbit satelitarnych. W opracowaniu wyników pomiarów przyjeto standardy zgodne z zaleceniami IERS.Wynikiem prac był nowy poprawiony układ WGS84(G730) – co odnosi siędo 730-gotygodnia GPS. Nowy układ charakteryzuje siędokładnością10cm w skali globalnej Od poczatku 1994r DMA (obecnie NIMA) wykorzystuje układ WGS84(G730) doobliczania orbit satelitów GPS (efemeryd pokładowych).

15. Geodetic System 1980 (GRS-80) Geodezyjny System Odniesienia GRS’80 został przyjety na XIV ZgromadzeniuGeneralnym Miedzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki (IUGG) w grudniu 1979roku w Canberze. Jego elementami były parametry geocentrycznej elipsoidy: a, GM i J2 oraz predkośćkątowa Ziemi.Przyjęto, że mała półośelipsoidy odniesienia systemu GRS’80 będzie równoległado osi CIO, a płaszczyzna południka zerowego bedzie równoległa do południkazerowego średniegoObserwatorium BIH. Praktyczną realizację tak przyjętego układu współrzędnych można oszacować na około 10 cm.

16. ELIPSOIDA ZIEMSKA • Obecnie obowiązuje Geodezyjny System Odniesienia 1980 (GRS’80 –GeodeticReferenceSystem 1980) przyjęty na XVII Zgromadzeni Generalnym Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki (IUGG) w Canberzew grudniu 1997 roku. • Stosowana rezolucja zaleca aby: • •równikowy promieńZiemi: a = 6378137m • •geocentryczna stała grawitacji Ziemi (z atmosferą) • dynamiczny współczynnik kształtu Ziemi, wyłączając stałądeformacje pływową • •kątowa prędkośćZiemi: • f –spłaszczenie elipsoidy • kwadrat mimośrodu • a –duża półoś Równanie geocentrycznej elipsoidy obrotowej w układzie współrzędnych prostokątnych ma postać: Kwadrat mimośrodu:

17. Geodezyjny System Odniesienia GRS’80

18. Geodezyjny System Odniesienia GRS’80

21. UKŁADY ODNIESIENIA

22. SŁUŻBA IERS – ROLA W TWORZENIU I KONSERWACJI ZIEMSKICH UKLADÓW ODNIESIENIA Międzynarodowa Służba Ruchu Obrotowego Ziemi (IERS) została powołanaprzez MiędzynarodowąUnięAstronomiczna (IAU) i Miedzynarodowa Unię Geodezji i Geofizyki w 1987 roku. W 2003 roku została przemianowana na Miedzynarodowa Słube Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia (International Earth Rotation andReference Systems Service). Do zadańnależą: •Definicja Międzynarodowego Niebieskiego Systemu Odniesienia (ICRS) i jego realizacjaw postaci układu współrzędnych (ICRF). •Definicja Miedzynarodowego Ziemskiego Systemu Odniesienia (ITRS) i jego realizacjaw postaci układu współrzędnych (ITRF). •Wyznaczenie parametrów orientacji Ziemi (EOP) i ich zmian dla zapewnieniaparametrów transformacji pomiędzy ICR i ITRF. •Analiza danych geofizycznych dla interpretacji zmian ICRF, ITRF, EOP i ichmodelowanie. •Standardy, stałe i modele (konwencje).

23. SŁUŻBA IERS – ROLA W TWORZENIU I KONSERWACJI ZIEMSKICH UKLADÓW ODNIESIENIA Miedzynarodowa Słuba Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia(International Earth Rotation and Reference Systems Service) posiadanastepujące służby obserwacyjne i opracowania danych dla poszczególnychtechnik: o Międzynarodowa Służba GPS (IGS) o Międzynarodowa Służba Pomiarów Laserowych Odległości (ILRS) o Międzynarodowa Służba VLBI (IVS) o Międzynarodowa Służba DORIS (IDS)

24. International Earth Rotation Service • IGS - International GNNS Service - zbiera i analizuje dane kilkuset stacji permanentnych GPS, • ILRS - International Laser Ranging Service - opracowuje dane zebrane za pomocą pomiarów odległości do satelitów techniką laserową, • LLR - Lunar Laser Ranging - wykorzystuje dane laserowych pomiarów odległości do Księżyca, • VLBI - Very Long Base Interferometry - sieć radioteleskopów obserwujących dalekie radioźródła techniką interferometrii, • DORIS - Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite - francuski system kontroli orbit.

25. ITRF’88 – ITRF’2000przeglad parametrów transformacji i ich skutki praktyczne

26. PARAMETRY TRANSFORMACJI

27. PARAMETRY TRANSFORMACJI

28. ETRF-89 JAKO PODZBIÓR UKŁADU ITRF

29. ETRF-89 JAKO PODZBIÓR UKŁADU ITRF

32. NIESATELITARNE SYSTEMY ODNIESIENIA W POLSCE Układ Borowa Góra 1925 (BG1925), określany w zagranicznych zródłach jakoPND1925 (Polish National Datum) powstał w wyniku przyłożenia elipsoidyBessel’1841 do Geoidy w Borowej Górze. Orientacji elipsoidy dokonano przypomocy azymutu na wieżęw Modlinie. Przyjęto następujące współrzedne tegopunktu (szerokośći długośćgeograficznąwynikającąz pomiarówastronomicznych): B = 52o28’32.85” L = 21o02’12.12” W Polsce, podobnie jak w innych państwach byłego układu warszawskiego,obowiazywała od roku 1952 elipsoida KRASOWSKIEGO z punktem przyłożenia dogeoidy w Pułkowie Do połowy lat 60 tych obowiazywał w Polsce układ współrzędnych zwany krótko„1942”.

33. 1899 –Powołanie przez IAG Międzynarodowej Służby Szerokości (ILS) 1900 –Rozpoczęcie wykonywania obserwacji przez ILS1912 – Powołanie Międzynarodowego Biura Czasu (BIH) 1962 –Powołanie Międzynarodowej Służby Ruchów Bieguna (IPMS) 1966 –Wprowadzenie ziemskiego układu odniesienia Standard EarthIII 1967 –Zdefiniowanie początku umownego układu współrzędnych ziemskich CIO 1967 –Przyjęcie przez IUGG geodezyjnego systemu odniesienia GRS67 1968 –Wprowadzenie systemu pozycji bieguna i czasu UT dystrybuowanego przez BIH –układ odniesienia BIH 1972 –Wprowadzenie ziemskiego układu odniesienia WGS72 1973 –Wprowadzenie satelitarnych obserwacji Dopplerowskich do wyznaczeń pozycji bieguna prowadzonych przez BIH początek końca ery obserwacji astrometrycznych 1979 –Przyjęcie przez IUGG geodezyjnego systemu odniesienia GRS80

34. 1979 –Wprowadzenie obserwacji laserowych satelity LAGEOS i LLRdo wyznaczeń pozycji bieguna i UT 1980 –Początek kampanii MERIT (Monitoring of the Earth Rotation and Intercomparison of theTechniques) 1983-1984 –Właściwa kampania MERIT 1984 –Wprowadzenie ziemskiego układu odniesienia WGS84 i BIH (BTS84) 1984 –Wprowadzenie ziemskiego systemu odniesienia BIH (BTS84)(po raz pierwszy zastosowano model prędkości AM0-2) 1989 –Rozpoczęcie pracy przez służbę IERS wykorzystującą obserwacje laserowe i VLBI do wyznaczenia parametrów ruchu obrotowego Ziemi 1991 –Zdefiniowanie przez IUGG umownego ziemskiego systemu odniesienia CTRS. Monitorowanemu przez IERS systemowi CTRS nadano nazwę Międzynarodowego Ziemskiego Systemu Odniesienia ITRS 1993 –Powołanie International GPS Service(IGS) –(od 2004 International Earth Rotation and Reference Systems Service) 1994 –Wprowadzenie obserwacji DORIS do wyznaczeń pozycji bieguna

35. LITERATURA Prof. dr hab. Adam Łyszkowicz, UWM w Olsztynie, WYKŁADY XXIII ZGROMADZENIE GENERALNE MIEDZYNARODOWEJ UNII GEODEZJI I GEOFIZYKI Sapporo, 30 czerwca – 11 lipca 2003 ZIEMSKIE GLOBALNE SYSTEMY ODNIESIENIA I ICH REALIZACJE Workshop: „NOWE OBOWIAZUJACE SYSTEMY WSPÓŁRZEDNYCH ZIEMSKICH I NIEBIESKICH ORAZ ICH WZAJEMNE RELACJE” Warszawa, 27-28 maja 2004 roku Jerzy B. Rogowski, Mariusz Figurski Geodezja wyższa i astronomia geodezyjna, Prof. dr hab. inż. Jerzy B. Rogowski, Dr inż. Magdalena Kłęk Wykład – Mapa cyfrowa, dr Katarzyna Bradtke, dr Jacek Urbanski Geodezja, WYKŁAD, Pomiary szczegółowe 1, Katedra Geodezji im. K. Weigla

36. NAWIGACJA Zadaniem nawigacji jest określenie pozycji i parametrów ruchu (prędkości, kursu) jednostki ruchomej - człowieka, pojazdu, statku czy samolotu. Do jednoznacznego określenia współrzędnych położenia względem punktów orientacyjnych mogą być użyte: · pomiar dwóch kątów (zasada goniometrii), · pomiar dwóch odległości, (w przypadku systemów z radiolatarniami umieszczonymi na orbicie okołoziemskiej wymagany jest pomiar odległości do minimum trzech radiolatarni ), · pomiar kąta i odległości (współrzędnych biegunowych), · pomiar stosunku odległości statku powietrznego do co najmniej dwóch par radiolatarni (zasada systemów hiperbolicznych), · zliczenie zmian współrzędnych obiektu, począwszy od punktu o znanych współrzędnych. Nawigacja lądowa, Nawigacja lotnicza i morska, Systemy lokalizacji pojazdów i osób Systemy ratownictwa Zastosowania specjalne

37. GLOBALNE SYSTEMY NAWIGACJI SATELITARNEJ SBAS

38. SYSTEM WASS SIEĆ STACJI ODNIESIENIA SATELITY GNSS SATELITY GEOSTACJONARNE STACJE TELEKOMUNIKACYJNE

39. STACJA ODNIESIENIA SYSTEM WASS

40. SYSTEM WAAS GENEROWANIE KOREKT

41. SBAS – STAN OBECNY

42. SBAS – STAN OBECNY

43. SBAS – STAN OBECNY

44. SBAS – KIERUNKI ROZWOJU GAGAN

45. EGNOS – ARCHITEKTURA SYSTEMU

46. MCC 1 MCC 2 MCC 3 MCC 4 PACF ASQF GEO GLONASS AOR-E IOR-W ARTEMIS GPS EGNOS – ARCHITEKTURA SYSTEMU RIMS NLES (x 6) EWAN

47. EGNOS – SEGMENTY SYSTEMU SATELITY GEOSTACJONARNE

48. EGNOS – SEGMENTY SYSTEMU Navigation Land Earth Stations Master Control Centres

49. EGNOS – SEGMENTY SYSTEMU Ranging and Integrity Monitoring Stations

50. EGNOS – DOKŁADNOŚĆ (2004)