Земна геоцентрична система координат

Загальноприйняті геоцентричні системи координат відтворюються мережею супутникових перманентних станцій. Для вирішення проблем геодезії та геодинаміки береться умовна земна система CTS – це геоцентрична просторова ортогональна система координат. Початок координат

знаходиться в центрі мас Землі (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Земна геоцентрична система координат

 

Оскільки положення осі обертання неперервно змінюється за рахунок різних геофізичних явищ, то за вісь Z приймається вісь, орієнтована вздовж середньої осі обертання Землі за певний період часу. Відповідне положення полюса Землі називається міжнародним умовним початком СІО. Відповідно

 

 

СІО визначає миттєве положення полюсу Землі, яке публікується у бюлетені Міжнародної служби обертання Землі (IERS). Вісь X співпадає з лінією, яка утворюється перетином середнього екватора Землі та середнього Грінвіцького меридіану. Вісь Y знаходиться у площині середнього екватора, перпендикулярна до осей X i Z і утворює з ними правосторонню ортогональну систему координат.

Перехід від умовної інерціальної системи (CIS) до умовної земної системи (CTS) виконується за наступною залежністю:

x x

y R M R S R N R P y

z z

 

 

, (2.1)

 

CTS

x x

CIS

де: y z

y - координати точки відповідно у системах

z

 

CTS,

CIS

координат CTS I CIS.

RM RS RN RP

- матриці повороту в системі координат CIS,

які відповідають обумовленим рухом полюсу, зоряним часом, нутацією та процесією.

В 1958 р. на міжнародну службу обертання Землі покладали обов’язки реалізації земної системи CTS. З цією метою постійно уточнювались параметри обертання Землі за результатами супутникових спостережень та GPS спостережень у мережі Міжнародної геодинамічної служби. При цьому уточнюється і визначається рух полюса та початкового меридіану, геоцентричні координати фундаментальних геодезичних обсерваторій та контроль їх взаємного зміщення, які обумовлені тектонічними рухами. Фундаментальні геодезичні обсерваторії виконують комплекси різних спостережень, в тому числі і GPS. З 1991 р. система координат CTS узагальнена під назвою ITRS, яка

 

 

включає теоретичні положення та практичну реалізацію загальноземної системи координат ITRF. Служби ITRS використовують всі спостереження, що виконуються на геодезичних обсерваторіях світу. В межах Європи є служби, які виконують спостереження для уточнення системи координат для Європи ETRF. Реалізація системи координат ITRF виконується на основі результатів спостережень, які розташовані в Європі. В зв’язку з неперервним збільшенням числа обсерваторій проходить уточнення результатів спостережень і вдосконалення системи координат ITRF.

Трансформація координат із однієї системи ITRF та реалізацію в іншу проводиться із використанням семи параметрів перетворення Гельмерта:

xxx yxx z xx

x yy y yy z yy

 

 

x y z

1 m

X yy

m Yyy

1 m Z yy

 

, (2.2)

 

де: xxx, yxx, zxx, xyy, yyy, zyy – координати пункту у системах координат ITRF-XX і ITRF-YY;

x, y, z – координати початку системи ITRF-YY у системі ITRF-XX;

,, - кути повороту Ейлера систем координат ITRF- XX i ITRF-YY;

m – масштабний множник.