Розвиток висотних референцних систем на сучасному етапі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розвиток висотних референцних систем на сучасному етапі

Кучер О.В.

Розглянуто тенденції визначення висотних референцних систем, які забезпечують геоцентричні тривимірні місцеположення в єдиній системі.

Відзначено, що місцеположення будь-якої точки описується за допомогою координат однозначно тільки тоді, коли референцна система, з якою ці координати пов 'язані, буде повністю визначеною.

Ключові слова: вертикальна референцна система, координатне визначення, Європейська висотна референцна система, Українська вертикальна референцна система.

Постановка проблеми. На території України функціонує Балтійська система висот 1977 р., вихідним пунктом якої є нуль Кронштадтського футштока. Система не має безпосереднього зв'язку з Європейським гравіметричним квазігеоїдом чи з будь-яким іншим та не адаптована до використання методів GPS-нівелювання.

При перебудові висотної основи України, необхідно забезпечити максимальну ефективність застосування сучасних супутникових технологій та зберегти і реалізувати весь потенціал системи висотного забезпечення, створеної на основі традиційних методів геодезичних вимірювань. Також національна система висот повинна бути узгодженою з Європейською системою висот.

Постановка завдання. Метою статті є проведення аналізу розвитку висотних референцних систем на сучасному етапі і розроблення рекомендацій по створенню сучасної висотної референцної системи для території України.

Виклад основного матеріалу. Референцна система, яка встановлена і підтримується EUREF (Підкомісія всесвітньої асоціації геодезії в Європі) є геодезичною інфраструктурою для міжнаціональних проектів, які вимагають точної геодезичної прив'язки (наприклад, просторово-часове позиціювання, геодинаміка, точна навігація тощо). З 1988 р. EUREF розвиває діяльність, пов'язану із створенням та обслуговуванням геодезичної референцної системи ETRS89 і вертикальної референцної системи EVRS. Референцна система ETRS89 забезпечує геоцентричні тривимірні місцеположення в єдиній системі для цілої Європи. EVRS виконує теж саме для висоти, пов'язаної з гравітаційним полем Землі. Вказані системи рекомендувались для прийняття Європейським Союзом, Eurocontrol та EuroGeographics і є базовими для геодезичної прив'язки у Європі [3].

Європейська вертикальна референцна система EVRS була визначена у 2000 р. У 2001 р. започатковано кооперацію з європейською підкомісією Міжнародної комісії з гравітації і геоїда для утворення нової моделі європейського квазігеоїда, погодженої з ETRS89 та EVRS (замість відомої моделі EGG97) [3].

Головна ідея Європейської вертикальної референцної системи EVRS корелюється з процедурою встановлення світової висотної системи WHS - зрозумілий поділ між визначенням вертикальної референцної системи і її реалізацією та використання глобальних розв'язків зі строгими перетвореннями для європейських користувачів у прикладних задачах.

Поділ геодезичної референцної системи на дві подібні концепції: референцну систему (RS) і її реалізацію - референцну систему координат (RF), є ефективним. Якщо визначення системи містить принципи, то визначення системи координат містить числові значення координат конкретних точок. Згідно прийнятих Європейських стандартів, місцеположення будь-якої точки описується за допомогою координат однозначно тільки тоді, коли референцна система, з якою ці координати пов'язані, буде повністю визначеною. Розробка теоретичних і практичних питань побудови сучасної координатної основи знаходиться у прямій залежності від правильного представлення як концептуальних засад референцної системи так і шляхів її реалізації [1].

Дані про висоти повинні супроводжуватися інформацією, що є достатньою для їх однозначності. Така інформація складається з різновидності типів систем висот і датума. Окрема висотна референцна система визначається одним датумом та однією системою висот. На Рис. 1 приведено структурну схему висотної референцної системи. Для опису окремої висотної референцної системи існують такі її характеристики: ідентифікатор; альтернативна назва; область дії; сфера використання.

Вертикальний датум дає відношення гравітаційно пов'язаних висот з поверхнею, близькою до середнього рівня моря і відомою як геоїд/квазігеоїд. Для опису датума використовують такі його характеристики: ідентифікатор, альтернативна назва, тип, вихідний пункт, епоха реалізації, область дії, сфера використання. Системи висот описуються назвою, одиницями вимірювання, типом.

геоцентричний референцний тривимірний

Рис. 1. Блок-схема будови висотної референцної системи

У Табл. 1 наведено повний опис висотної референцної системи UELN-95, створеної на основі нївелїрних мереж бїльшостї європейських країн.

Таблиця 1.

Опис висотної референцної системи UELN-95

Європейська вертикальна референцна система реалізована як EVRF2000 через геопотенціальні числа і нормальні висоти вузлових точок Європейської нівелірної мережі UELN 95/98 відносно Нормального Амстердамського Знаку (NAP). EVRS визначається такими принципами та умовами:

Вертикальний датум базується на нульовому рівні такої точки фізичної поверхні Землі, в якій реальний потенціал W0 дорівнює нормальному и0 на поверхні референц-еліпсоїда GRS80: W = U0.

Складові частини висоти є різницями AWP між потенціалом WP сили ваги точки P та потенціалом нульового рівня EVRS W0. Різниця потенціалів -AWP визначається також як геопотенціальне число: -AWP = CP = W0 - WP.

Нормальні висоти еквівалентні геопотенціальним числам.

EVRS є системою нульового припливу (zero tide system) [4].

Національна система висот повинна бути узгодженою з Європейською

системою висот. Тому Українська вертикальна референцна система (УВРС) може визначатися наступними умовами:

вертикальнї дати повинні вїдповїдати нульовому рївню, для якого потенціал гравітаційного поля Землі дорівнює нормальному потенціалу конвенційного референц-еліпсоїда U0: W0 = U0 ;

висотні компоненти повинні бути різницями AWP між потенціалом WP сили ваги та потенціалом точки P відносно нульового рівня потенціалу УВРС W0. Різниця потенціалу AWP також визначається як геопотенціальне число СР: AWP = W0-WP = СР;

УВРС є системою нульового припливу, що більше відповідає реальній формі Землі .

Для того щоб реалізувати УВРС необхідною умовою є:

задання значення нормального потенціалу U^ у нуль-пункті відліку висот;

встановлення зв'язку з пунктами нівелірної мережі;

забезпечення незмінності цього процесу.

Висновок

У 2000 р. затверджено основні принципи Європейської вертикальної системи. Система представляє собою добре узгоджену геометрично-фізичну референцну систему висот, пов'язаних з гравітаційним полем Землі. Її реалізацією є Європейська вертикальна референцна система EVRF2000.

Враховуючи сучасні тенденції розвитку сучасних висотних референцних систем, доречним є запровадження в Україні такої референцної вертикальної системи, яка пов'язана з регіональним гравітаційним полем та узгоджена з Європейською системою висот.

Література

1. Ihde J., Adam J., Gurtner W., Harsson B.G., Sacher M., Schluter W., Woppelmann G. The Height Solution of the European Vertical Reference Network (EUVN) // Veroffentlichungen der Bayerischen Kommission fur die Internationale Erdmessung der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, Astronomlsch-Geodatische Arbeiten, Munchen, Heft Nr. 61 (IAG/EUREF Publication No. 9, Ed. by J.A. Torres and H. Hornik), 2000, pp. 132-145.

2. Кучер О.В. Сучасна концепція побудови висотної референцної основи україни/ О.В. Кучер, В.С. Старовєров, Н.І. Кошелюк // Містобудування та територіальне планування - 2017. - Вип. 65. - С. 299-303.

3. Сайт Підкомісії всесвітньої асоціації геодезії в Європі (EUREF) [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.euref.eu.

4. Сайт Федерального агентства картографії та геодезії - Режим доступу: https://evrs.bkg.bund.de.

Размещено на Allbest.ru