Геоцентрична система координат WGS -84

GPS, починаючи з 1987 року, використовує систему координат WGS-84 (World Geodetic System – Всесвітня геодезична референцна система). Вона була визначена за допомогою попередньої супутникової системи TRANZIT.

В системі WGS-84 поверхнею відносності є геоцентричний еквіпотенціальний еліпсоїд обертання, визначений чотирьома параметрами (табл. 2.1) Крім того, коефіцієнт стиснення (f =1/298,2572221) і малу піввісь (b =6356752,314 м) можна

 

 

отримати з теорії еквіпотенціальних еліпсоїдів. Значення цих параметрів збережені такі ж, як у Геодезичній референцній системі 1980р. (GRS-80). Однак, у системі GRS-80 зональна гармоніка J 2була означена за допомогою чисельного значення J 2=108263·10-8. Спочатку параметр зональної гармоніки містив шість цифр, а зараз – вісім. Коефіцієнти стиснення

відрізняються на величину f=fGRS-fWGS =16·10-12.

Остання версія системи WGS-84, сумісна з ITRF-94, дала результати з точністю 2 см.

 

Параметри еліпсоїда WGS-84

Таблиця 2.1

Параметр, числове значення та розмірність	Фізичний та геометричний зміст
a = 6378137 м	Велика піввісь
C 2,0 -484.16685*10-6	Зональна гармоніка другого степеня
E = 7292115*10-11 рад*с-1	Кутова швидкість обертання Землі
μ;= 3986005*108 м3с-2	Гравітаційна стала Землі

 

Тема 3. Системи виміру часу і зв’язки між ними

3.1. Одиниці вимірювання часу

Час, як форма існування матерії, єдиний. Але на практиці для його вимірювання використовується ряд різних систем, що відрізняються вибором одиниць і моментів явищ, які беруться за початок лічби між ними.

Найзручнішими одиницями вимірювання часу є обертання Землі навколо осі, обертання Землі навколо Сонця та електромагнітні коливання, що випромінюють атоми деяких речовин за зміни енергетичного стану.

Обертання Землі навколо своєї осі наочно проявляється у видимому добовому обертанні небесної сфери. Послідовне проходження відповідної точки небесної сфери через даний меридіан (тривалість одного оберту Землі навколо своєї осі) називається сонячною добою, яка є одиницею виміру

 

 

всесвітнього часу.

Зоряною добою називається проміжок часу між двома послідовними проходженнями точки весняного рівнодення γ через даний меридіан. Тривалість зоряної доби стабільна і дорівнює 23 год. 56 хв. 03,44 с. Зоряна доба менша від сонячної на 3хв. 56 с в наслідок того, що, рухаючись по екліптиці, Сонце за добу зміщується відносно γ на 1о.

Для вимірювання великих проміжків часу одиницею служить період обертання Землі навколо Сонця. Відображенням цього є видимий рух Сонця за екліптикою.

Проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра диску Сонця через точку весняного рівнодення γ називається тропічним роком. Його тривалість складає 365.2422 середніх сонячних діб.

Основна одиниця вимірювання в супутниковій геодезії - доба. Різниця одноіменних місцевих часів у пунктах, які розташовані на різних меридіанах, дорівнює різниці довгот цих меридіанів. Шкали зоряного і сонячного часів не рівномірні, тому що швидкість обертання Землі є нестабільною. Створення рівномірної шкали стало можливим після введення одиниці виміру часу атомної секунди.

Атомна секунда дорівнює інтервалу часу, за який здійснюється 9 192 631 770 коливань, що відповідають резонансній частоті енергетичного переходу між рівнями надточної структури основного стану атома цезію при відсутності зовнішнього впливу.

3.2. Системи вимірювання часу

В супутниковій геодезії використовуються наступні системи відмірювання часу.

Зоряний час визначається годинним кутом повороту відносно точки весняного рівнодення. Якщо годинний кут повороту вимірюється відносно Грінвіцького меридіана, то його називають Грінвіцьким зоряним часом.

Якщо годинний кут повороту фіксується відносно центру диску Сонця, то маємо істинний сонячний час.

 

 

Якщо годинний кут повороту фіксується відносно середнього екваторіального Сонця, то маємо середній сонячний час.

3.3. Системи всесвітнього часу

Всесвітнім часом називають Грінвіцький годинний кут умовного Сонця, який рівномірно переміщається за екватором. Оскільки полюси Землі рухаються, то кутова швидкість обертання Землі не є сталою, тому і всесвітній час не є рівномірною шкалою часу.

Є три системи всесвітнього часу:

- всесвітній час, який відповідає миттєвому положенню полюса і грінвіцького меридіану, називається UТ0;

- час UТ0, який приведений відповідною поправкою до середнього полюса та середнього гринвіцького меридіану, називається часом UТ1;

- час UТ1, який скоригований поправкою за сезонні варіації кутової швидкості землі, називається UТ2.

Основною опорною системою для сучасних високоточних систем є міжнародний атомний час ТАІ.

З метою максимального суміщення шкал всесвітнього часу UT1 і атомного часу ТАІ введено всесвітній координований час UTC. В основі UTC лежить атомна шкала часу.