Geodetski sistem

Geodetski sistem (takođe: geodetski referentni sistem ili geodetski referentni podaci) koordinatni je sistem, i set referentnih tačaka, koji se koristi za lociranje mesta na Zemlji (ili sličnih objekata). Približna definicija nivoa mora je podatak u WGS 84, referentni elipsoid, dok je tačnija definicija Gravitacioni model Zemlje 2008 (EGM2008), koristeći najmanje 2.159 sfernih harmonika. Ostali podaci su definisani za druga područja ili u neko drugo vreme; ED50 je definisan 1950. godine za Evropu i razlikuje se od WGS 84 za nekoliko stotina metara u zavisnosti od toga gde se u Evropi gleda. Mars nema okeane, te stoga ni nivo mora, ali su najmanje dva marsova sistema korištena za lociranje tamošnjih mesta.

Referentni sistemi se koriste u geodeziji, navigaciji i premerima kartografa i satelitskim navigacionim sistemima za prevođenje položaja naznačenih na mapama (papirnim ili digitalnim) u njihov stvarni položaj na Zemlji. Svaki započinje elipsoidom (rastegnutom sferom), a zatim definiše koordinate geografske širine, dužine i nadmorske visine. Jedna ili više lokacija na Zemljinoj površini odabrane su kao sidrišta „baznih tačaka“

Razlika u koordinatama između podataka se obično naziva pomeranjem podataka. Pomeranje podataka između dve određene referentne tačke može se razlikovati od jednog mesta do drugog unutar jedne zemlje ili regiona, a može biti bilo koja vrednost od nule do stotina metara (ili nekoliko kilometara za neka udaljena ostrva). Severni pol, Južni pol i ekvator biće na različitim položajima u različitim sistemima, tako da će se Istinski sever malo razlikovati. Različiti sistemi koriste različite interpolacije za precizan oblik i veličinu Zemlje (referentne elipsoide).

Budući da je Zemlja nesavršeni elipsoid, lokalizovani podaci mogu dati tačniji prikaz područja pokrivenosti od WGS 84. OSGB36, na primer, je bolja aproksimacija geoida koji pokriva Britanska ostrva od globalnog WGS 84 elipsoida.^[1] Međutim, kako su prednosti globalnog sistema veće od povećane tačnosti, globalni WGS 84 sistem postaje sve više prihvaćen.^[2]

Horizontalni podaci se koriste za opis tačke na površini Zemlje, u vidu geografske širine i dužine ili drugog koordinatnog sistema. Vertikalni podaci mere kote ili dubine.

Definicija

U premeravanjima i geodeziji, datum je referentni sistem ili aproksimacija Zemljine površine prema kojoj se vrše poziciona merenja za izračunvanje lokacije. Horizontalni podaci se koriste za opis tačke na površini Zemlje, u latitudi i longitudi ili drugom koordinatnom sistemu. Vertikalni podaci se koriste za merenje kota ili podvodnih dubina.

Horizontalni podatak

Horizontalni podatak je model koji se koristi za merenje položaja na Zemlji. Određena tačka na Zemlji može imati bitno različite koordinate, u zavisnosti od podataka korišćenih za merenje. Postoje stotine lokalnih horizontalnih podataka širom sveta, koji se obično upućuju na neku prikladnu lokalnu referentnu tačku. Savremeni podaci, zasnovani na sve tačnijim merenjima oblika Zemlje, namenjeni su pokrivanju većih područja. Podaci WGS 84, koji su gotovo identični podacima NAD83 koji se koriste u Severnoj Americi a ETRS89 podaci koji se koriste u Evropi, uobičajeni su standardni podaci.

Na primer, u Sidneju postoji 200 metara (700 stopa) razlike između GPS koordinata konfigurisanih u GDA (zasnovanom na globalnom standardu WGS 84) i AGD (koji se koristi za većinu lokalnih mapa), što je za neke aplikacije neprihvatljivo velika greška, kao što su geodetski premeri ili lokacije mesta za ronjenje.^[3]

Vertikalni podatak

Vertikalni podatak je referentna površina za vertikalne pozicije, kao što su uzvišenja elemenata Zemlje, uključujući teren, batimetriju, nivo vode i strukture koje je čovek stvorio.

Zemaljski referentni elipsoid

Definisani i izvedeni parametri

Elipsoid je u potpunosti parametrisan polu-glavnom osom $a$ i izravnavanjem $f$ .

Parametar	Simbol
Pou-glavna osa	$a$
Recipročno izravnavanje	${\frac {1}{f}}$

Polazeći od $a$ i $f$ moguće je da se izvedu polu-mala osa $b$ , prva ekscentričnost $e$ i druga ekscentričnost $e'$ elipsoida

Parametar	Vrednost
Polu-mala osa	$b=a(1-f)$
Prva ekscentričnost na kvadrat	$e^{2}=1-{\frac {b^{2}}{a^{2}}}=f(2-f)$
Druga ekscentričnost na kvadrat	${e'}^{2}={\frac {a^{2}}{b^{2}}}-1={\frac {f(2-f)}{(1-f)^{2}}}$

Parametri za neke geodetske sisteme

Dva glavna referentna elipsoida koja se koriste širom sveta su GRS80^[4] i VGS84.^[5] Opsežniji spisak geodetskih sistema možete naći na namenskim lokacijama.^[6]

Geodetski referentni sistem 1980 (GRS80)

GRS80 parametri
Parametar	Notacija	Vrednost
Polu-glavna osa	$a$	7006637813700000000♠6378137 m
Recipročno izravnavanje	${\frac {1}{f}}$	7002298257222101000♠298,257222101

Svetski geodetski sistem 1984 (WGS 84)

Globalni pozicioni sistem (GPS) koristi Svetski geodetski sistem 1984 (WGS 84) da bi se utvrdila lokacija tačke u blizini površine Zemlje.

WGS 84 definisanje parametara
Parametar	Notacija	Vrednost
Polu-glavna osa	$a$	7006637813700000000♠6378137,0 m
Recipročno izravnavanje	${\frac {1}{f}}$	7002298257223563000♠298,257223563

WGS 84 izvedene geometrijske konstante
Konstanta	Notacija	Vrednost
Polu-mala osa	$b$	7006635675231420000♠6356752,3142 m
Prva ekscentričnost na kvadrat	$e^{2}$	6997669437999014000♠6,69437999014×10⁻³
Druga ekscentričnost na kvadrat	${e'}^{2}$	6997673949674228000♠6,73949674228×10⁻³

Primeri

Primeri sistema mapa su:

WGS 84, 72, 66 i 60 svetskog geodetskog sistema
NAD83, severnoamerički sistem koji je veoma sličan sa WGS 84
NAD27, stariji severnoamerički sistem, od koja je NAD83 bio bazično prilagođavanje^[7]
OSGB36 ankete o naoružanju Velike Britanije
ETRS89, evropski sistem, srodan sa ITRS
ED50, stariji evropski sistem
GDA94, australijski sistem^[8]
JGD2011, japanski sistem, prilagođen promenama izazvanim zemljotresom i cunamijem u Tohoku 2011.^[9]
Tokyo97, stariji japanski sistem^[10]
KGD2002, korejski sistem^[11]
TWD67 i TWD97, različiti sistemi trenutno u upotrebi na Tajvanu.^[12]
BJS54 i XAS80, stari geodetski sistem korišćen u Kini^[13]
GCJ-02 i BD-09, kineski šifrovani geodetski sistem.
PZ-90.11, sadašnji geodetski referensni sistem koji koristi GLONASS^[14]
GTRF, geodetski referentni sistem koji je koristio satelit Galileo^[15]
CGCS2000, ili CGS-2000, geodetski referentni sistem koji koristi BeiDou navigacioni satelitski sistem^[15]^[16]^[17]
Međunarodni teritorijalni referentni okviri (ITRF88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, 2000, 2005, 2008, 2014), različite realizacije ITRS-a.^[18]^[19]
Hongkonški glavni sistem, vertikalni sistem koji se koristi u Hongkongu.^[20]^[21]

Reference

^ „Geoid—Help | ArcGIS for Desktop”. desktop.arcgis.com. Архивирано из оригинала 02. 02. 2017. г. Приступљено 2017-01-23.
^ „Datums—Help | ArcGIS for Desktop”. desktop.arcgis.com. Архивирано из оригинала 02. 02. 2017. г. Приступљено 2017-01-23.
^ McFadyen, GPS and Diving Архивирано 2006-08-19 на сајту Wayback Machine
^ „GDA Technical Manual” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 2018-03-20. г. Приступљено 2017-02-20.
^ „The official World Geodetic System 1984”. Архивирано из оригинала 04. 07. 2017. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ Departamento de Ingeniería Topográfica y Cartografía
^ NADCON – North American Datum Conversion Utility
^ krei@rmmdesign.com.au, Alex Craven (RMM Design). „GDA94 : Frequently Asked Questions”. www.geoproject.com.au. Архивирано из оригинала 15. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ „日本測地系2011（JGD2011）とは？ - 空間情報クラブ”. club.informatix.co.jp. 2015-08-20. Архивирано из оригинала 20. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ „座標変換ソフトウェア TKY2JGD｜国土地理院”. www.gsi.go.jp. Архивирано из оригинала 05. 11. 2017. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ Yang, H.; Lee, Y.; Choi, Y.; Kwon, J.; Lee, H.; Jeong, K. (2007). „The Korean Datum Change to a World Geodetic System”. AGU Spring Meeting Abstracts. 2007: G33B—03. Bibcode:2007AGUSM.G33B..03Y.
^ 台灣地圖夢想家-SunRiver. „大地座標系統與二度分帶座標解讀 - 上河文化”. www.sunriver.com.tw. Архивирано из оригинала 20. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ Analysis of Conversion Method and Map Merging from BJS54 XA80 Surveying and Mapping Results to CGCS2000 Архивирано 2016-09-18 на сајту Wayback Machine
^ „The transition to using the terrestrial geocentric coordinate system "Parametry Zemli 1990" (PZ-90.11) in operating the GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS) has been implemented”. www.glonass-iac.ru. Архивирано из оригинала 07. 09. 2015. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ ^а ^б „Use of international references for GNSS operations and applications” (PDF). unoosa.org. Архивирано (PDF) из оригинала 2017-12-22. г.
^ Handbook of Satellite Orbits: From Kepler to GPS, Table 14.2
^ BeiDou Navigation Satellite System Signal In Space Interface Control Document, Open Service Signal (Version 2.0) Архивирано 2016-07-08 на сајту Wayback Machine section 3.2
^ „Archived copy” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 26. 01. 2017. г. Приступљено 2016-08-19.
^ „General concepts”. itrf.ensg.ign.fr. Архивирано из оригинала 04. 12. 2008. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ „Vertical Datum used in China – Hong Kong – onshore”. Архивирано из оригинала 13. 11. 2012. г. Приступљено 04. 10. 2020.
^ „Explanatory Notes on Geodetic Datums in Hong Kong” (PDF). geodetic.gov.hk. Архивирано из оригинала (PDF) 2016-11-09. г. Приступљено 2016-08-19.

Literatura

List of geodetic parameters for many systems from University of Colorado
Gaposchkin, E. M. and Kołaczek, Barbara (1981) Reference Coordinate Systems for Earth Dynamics Taylor & Francis ISBN 9789027712608
Kaplan, Understanding GPS: principles and applications, 1 ed. Norwood, MA 02062, USA: Artech House, Inc, 1996.
GPS Notes
J. Zhu, "Conversion of Earth-centered Earth-fixed coordinates to geodetic coordinates," Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, vol. 30, pp. 957–961, 1994.
P. Misra and P. Enge, Global Positioning System Signals, Measurements, and Performance. Lincoln, Massachusetts: Ganga-Jamuna Press, 2001.
Peter H. Dana: Geodetic Datum Overview – Large amount of technical information and discussion.
US National Geodetic Survey
Borkowski, Kazimierz (1987), „Transformation of Geocentric to Geodetic Coordinates Without Approximations”, Astrophysics and Space Science, 139 (1): 1—4, Bibcode:1987Ap&SS.139....1B, doi:10.1007/BF00643807
P. K. Seidelmann; et al. (2005). „Report Of The IAU/IAG Working Group On Cartographic Coordinates And Rotational Elements: 2003,”. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 91: 203—215.
„OpenGIS Implementation Specification for Geographic information - Simple feature access - Part 1: Common architecture, Annex B.4.”. 2005-11-30.

Spoljašnje veze

GeographicLib includes a utility CartConvert which converts between geodetic and geocentric (ECEF) or local Cartesian (ENU) coordinates. This provides accurate results for all inputs including points close to the center of the Earth.
A collection of geodetic functions that solve a variety of problems in geodesy in Matlab.
NGS FAQ – What is a geodetic datum?
About the surface of the Earth on kartoweb.itc.nl

[1] „Geoid—Help | ArcGIS for Desktop”. desktop.arcgis.com. Архивирано из оригинала 02. 02. 2017. г. Приступљено 2017-01-23.

[2] „Datums—Help | ArcGIS for Desktop”. desktop.arcgis.com. Архивирано из оригинала 02. 02. 2017. г. Приступљено 2017-01-23.

[3] McFadyen, GPS and Diving Архивирано 2006-08-19 на сајту Wayback Machine

[4] „GDA Technical Manual” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 2018-03-20. г. Приступљено 2017-02-20.

[5] „The official World Geodetic System 1984”. Архивирано из оригинала 04. 07. 2017. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[6] Departamento de Ingeniería Topográfica y Cartografía

[7] NADCON – North American Datum Conversion Utility

[8] rei@rmmdesign.com.au, Alex Craven (RMM Design). „GDA94 : Frequently Asked Questions”. www.geoproject.com.au. Архивирано из оригинала 15. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[9] „日本測地系2011（JGD2011）とは？ - 空間情報クラブ”. club.informatix.co.jp. 2015-08-20. Архивирано из оригинала 20. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[10] „座標変換ソフトウェア TKY2JGD｜国土地理院”. www.gsi.go.jp. Архивирано из оригинала 05. 11. 2017. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[11] Yang, H.; Lee, Y.; Choi, Y.; Kwon, J.; Lee, H.; Jeong, K. (2007). „The Korean Datum Change to a World Geodetic System”. AGU Spring Meeting Abstracts. 2007: G33B—03. Bibcode:2007AGUSM.G33B..03Y.

[12] 台灣地圖夢想家-SunRiver. „大地座標系統與二度分帶座標解讀 - 上河文化”. www.sunriver.com.tw. Архивирано из оригинала 20. 08. 2016. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[13] Analysis of Conversion Method and Map Merging from BJS54 XA80 Surveying and Mapping Results to CGCS2000 Архивирано 2016-09-18 на сајту Wayback Machine

[14] „The transition to using the terrestrial geocentric coordinate system "Parametry Zemli 1990" (PZ-90.11) in operating the GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS) has been implemented”. www.glonass-iac.ru. Архивирано из оригинала 07. 09. 2015. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[GNSS-15] а ^б „Use of international references for GNSS operations and applications” (PDF). unoosa.org. Архивирано (PDF) из оригинала 2017-12-22. г.

[16] Handbook of Satellite Orbits: From Kepler to GPS, Table 14.2

[17] BeiDou Navigation Satellite System Signal In Space Interface Control Document, Open Service Signal (Version 2.0) Архивирано 2016-07-08 на сајту Wayback Machine section 3.2

[18] „Archived copy” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 26. 01. 2017. г. Приступљено 2016-08-19.

[19] „General concepts”. itrf.ensg.ign.fr. Архивирано из оригинала 04. 12. 2008. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[20] „Vertical Datum used in China – Hong Kong – onshore”. Архивирано из оригинала 13. 11. 2012. г. Приступљено 04. 10. 2020.

[21] „Explanatory Notes on Geodetic Datums in Hong Kong” (PDF). geodetic.gov.hk. Архивирано из оригинала (PDF) 2016-11-09. г. Приступљено 2016-08-19.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]