Sistema Geodèsic Mundial
El Sistema Geodèsic Mundial, també conegut pel seu nom en anglés World Geodetic System (WGS) és un estàndart utilisat en cartografia, geodèsia i navegació per satèlit, que inclou el sistrema GPS. La versió actual, WGS 84, definix un sistema de coordenades geocéntricas i un sistema de referència geodèsic, i també descriu el Modele Gravitatorio de la Terra (EGM) i el Model Magnètic Mundial (WMM) associats. L'estàndart és publicat i mantingut pel Departament de Sistemes Geodèsics dels Estats Units (integrat en la Agència Nacional d'Inteligència Geoespacial.[1]
Història
[editar | editar còdic]Els esforços per a complementar els diversos sistemes nacionals de cartografia varen començar en el XIX en el famós llibre de Friedrich Robert Helmert Mathematische und Physikalische Theorien der Physikalischen Geodäsie (Teories matemàtiques i físiques de la geodèsia física). Àustria i Alemània varen fundar la Zentralbüro für die Internationale Erdmessung (Oficina central de Geodèsia internacional) i es varen establir una série d'elipsoides globals de la Terra (per eixemple, el de Helmert de 1906, o els d'Hayford de 1910 i de 1924).
Dispondre d'un sistema geodèsic unificat per a tot lo món es va tornar essencial en la década de 1950 per vàries raons:
- El desenroll de la ciència espacial internacional i el començ de la astronáutica.
- La falta d'informació geodèsica intercontinental.
- L'incapacitat dels grans sistemes de referència geodèsics, com el Datum Europeu (ED50), el North American Datum (NAD) i el Tòquio Datum (TD), per a proporcionar una base de senyes geogràfiques mundial.
- La necessitat de mapes globals para navegació, aviació i treballs geogràfics.
- La preparació occidental per a la Guerra Freda va requerir un sistema de referència geoespacial estandardisat per a tota la OTAN, d'acort en la seua Acort d'Estandardisació.
===
WGS 60 ===
A finals dels anys 50, el Departament de Defensa dels Estats Units, junt en els científic d'atres institucions i països, va començar a desenrollar el sistema mundial necessari al que es pogueren referir les senyes geodèsiques i establir la compatibilitat entre les coordenades de llocs d'interés molt distants entre sí. Els esforços de l'Eixèrcit, la Marina i la Força Aérea dels Estats Units es varen combinar per a donar lloc al Sistema Geodèsic Mundial del Departament de Defensa de 1960 (WGS 60). El terme datum tal com s'utilisa ací es referix a una superfície plana definida de manera alguna cosa arbitrària com a elevació zero, coherent en un conjunt de mides topogràfiques de distàncies entre vàries estacions i diferències d'elevació, tot això reduït a una cuadrícula de latitut, llongitut i elevació. Els métodos de topografia clàssics varen permetre varen detectar diferències d'elevació sobre una horisontal local determinada per mig de nivellació, plomades o dispositius equivalents que depenien del camp de gravetat local (vejau geodèsia física). En conseqüència, les elevació en les senyes es referencian a un geoide, una superfície que no es pot localisar fàcilment utilisant geodèsia satelital. Este últim método d'observació és més adequat per a la cartografia global. Per lo tant, una motivació i un problema substancial en el WGS i treballs similars és unir senyes que no solament es varen crear per separat, per a diferents regions, sino tornar a referenciar les elevació a un model d'elipsoide en lloc del geoide.
Per a determinar el sistema WGS 60, es va utilisar una combinació de datums gravimétricos de superfície disponibles, senyes astrogeodésicos i resultats dels treballs geodèsics de el HIRAN[2] i del SHORAN canadencs per a definir un elipsoide de millor ajust i una orientació centrada en la Terra per a cada datum seleccionat inicialment, tenint en conte que cada datum estava orientat de manera relativa sobre diferents parts del geoide per mig dels métodos astrogeodésicos ya descrits. L'única contribució de les senyes satelitales al desenroll de el WGS 60 va ser el valor per al achatamiento del elipsoide, que es va obtindre a partir del moviment nodal d'un satèlit.
Abans del desenroll de el WGS 60, l'Eixèrcit i la Força Aérea dels Estats Units havien desenrollat cada u un sistema mundial utilisant diferents enfocaments per al método gravimétrico d'orientació del datum. Per a determinar els seus paràmetros d'orientació gravimétrica, la Força Aérea va utilisar la mija de les diferències entre les altures gravimétricas i astrogeodésicas de les deflexiones i del geoide (ondulacions) en estacions específicament seleccionades en les àrees dels principals datums. L'Eixèrcit va realisar un ajust per a minimisar la diferència entre els geoide astrogeodésicos i el geoide gravimétrico. En fer coincidir els geoide astrogeodésicos relatius dels datums seleccionats en un geoide gravimétrico centrat en la Terra, els datums seleccionats es varen reduir a una orientació centrada en la Terra. Ya que els sistemes de l'Eixèrcit i de la Força Aérea coincidien notablement be per a les àrees NAD, ED i TD, es varen consolidar i es varen convertir en el WGS 60.
Plantilla:AnchorWGS 66
[editar | editar còdic]Les millores del sistema global varen incloure el Astrogeoide d'Irene Fischer i el datum astronáutico de les missions Mercury. En giner de 1966, un Comité del Sistema Geodèsic Mundial compost per representants de l'Eixèrcit, la Marina i la Força Aérea dels Estats Units va rebre l'encàrrec de desenrollar un WGS millorat, necessari per a satisfer els requisits de geodèsia, cartografia i mapas de navegació. Des del desenroll de el WGS 60 es va poder dispondre d'observacions adicionals de la gravetat en superfície, resultats de l'ampliació de les rets de triangulació i de trilateración i de grans cantitats de senyes satelitales captats òpticament i per mig de radar Doppler. Utilisant les senyes adicionals i les tècniques millorades, es va produir el WGS 66, que va satisfer les necessitats del Departament de Defensa durant uns cinc anys despuix de la seua posada en pràctica en 1967. Els paràmetros definitorios de l'elipsoide WGS 66 varen ser el aplanamiento (Plantilla:Frac determinat a partir de senyes satelitales) i el semieje major (6 378 145 m determinat a partir d'una combinació de senyes astrogeodésicos i satelitales Doppler). Una pren de senyes mundial de la anomalia gravitatoria segons una malla de 5° × 5° va proporcionar les senyes bàsiques per a produir el geoide gravimétrico WGS 66. Ademés, es va crear un geoide referenciado a l'elipsoide WGS 66 que es va derivar de les senyes astrogeodésicos disponibles per a proporcionar una representació detallada d'àrees terrestres llimitades.
Plantilla:Anchor WGS 72
[editar | editar còdic]Despuix d'un esforç extensiu durant un periodo d'aproximadament tres anys, es va completar el Sistema Geodèsic Mundial del Departament de Defensa de 1972. Es varen utilisar senyes seleccionades de satèlit, gravetat de superfície i astrogeodésicos disponibles fins a 1972 de fonts tant del Departament de Defensa com d'atres fonts externes en una Solució WGS Unificada (gràcies a un ajust per mig de mínims quadrats a gran escala). Els resultats de l'ajust varen consistir en correccions de les coordenades inicials de l'estació i dels coeficients del camp gravitatorio.[3]
Es va reunir, va processar i va aplicar la major colecció de senyes jamai utilisada fins a llavors per al desenroll de el WGS 72. Es varen utilisar senyes satelitales tant òptics com a electrònics, que varen incloure senyes Doppler proporcionats per la Marina dels EE. UU. i estacions de seguiment satelital no pertanyents al Departament de Defensa establides en apoyo de el Sistema de Navegació per Satèlit (NNSS) de la Marina. Les senyes Doppler també estaven disponibles en els numerosos emplaçaments establits per GEOCEIVERS durant 1971 i 1972. Les senyes Doppler varen ser la font principal de senyes per a el WGS 72 (vejau l'image). Les senyes satelitales electrònics adicionals varen ser proporcionats per la Ret Equatorial SECOR (Sequential Collation of Range) completada per l'Eixèrcit dels EE. UU. en 1970. Les senyes satelitales òptics del Programa Mundial de Triangulació Geomètrica per Satèlit varen ser proporcionats pel sistema de cambres BC-4 (vejau l'image). També es varen utilisar senyes del Observatori Astrofísic Smithsoniano que incloïen la cambra (Baker–Nunn) i alguns medidors làser.[3]
El camp de gravetat de superfície utilisat en la Solució Unificada de el WGS va consistir en un conjunt de 410 anomalies de gravetat mija en aire lliure d'àrea igual de 10° × 10° determinades únicament a partir de senyes terrestres. Este camp de gravetat inclou valors d'anomalia mija compilados directament a partir de senyes de gravetat observats sempre que estos últims estigueren disponibles en cantitat suficient. Els valors de les àrees en senyes d'observació escassos o inexistents es varen desenrollar a partir d'aproximacions de gravetat compatibles geofísicamente utilisant tècniques de correlació gravetat-geofísica. Aproximadament el 45 per cent dels 410 valors d'anomalia de gravetat mija a l'aire lliure es varen determinar directament a partir de les senyes de gravetat observats.[3]
Les senyes astrogeodésicos en la seua forma bàsica consistixen en la desviació de les components verticals referides a les diverses senyes geodèsiques nacionals. Estos valors de desviació es varen integrar en els mapes geoidales astrogeodésicos referits a estes senyes nacionals. Les altures geoidales varen contribuir a la Solució WGS Unificada en proporcionar senyes adicionals i més detallats per a les distintes àrees terrestres. Les senyes d'estudi terrestre convencional es varen incloure en la solució per a aplicar un ajust consistent de les coordenades dels llocs d'observació veïns dels sistemes BC-4, SECOR, Doppler i Baker-Nunn. Ademés, es varen incloure huit travessies precises de llínea llarga en geodímetro, en la finalitat de controlar l'escala de la solució.[3]
La solució unificada WGS, com es va indicar anteriorment, va ser una solució per a les posicions geodèsiques i els paràmetros associats del camp gravitatorio basada en una combinació òptima de les senyes disponibles. Els paràmetros de l'elipsoide WGS 72, els desplaçaments dels datum i atres constants associades es varen deduir per separat. Per a la solució unificada, es va formar una matriu d'equacions normals basada en cada u dels conjunts de senyes mencionades. Posteriorment, es varen combinar les matrius d'equacions normals individuals i es va resoldre la matriu resultant per a obtindre les posicions i els paràmetros.[3]
El valor del semieje major (a) de l'elipsoide WGS 72 és de 6 378 135 m. L'adopció d'un valor a 10 metros més menut que el de l'elipsoide WGS 66 es va basar en varis càlculs i indicadors que incloïen una combinació de senyes de gravetat de superfície i satelitales per a la determinació de les posicions i dels valors del camp gravitacional. Es varen utilisar conjunts de coordenades d'estacions derivades de satèlit i la desviació gravimétrica de les senyes d'altura vertical i geoidal per a determinar els canvis de referència locals a geocéntricos, els paràmetros de rotació de referència, un paràmetro d'escala de referència i un valor per al semieje major de l'elipsoide WGS. Es varen crear huit solucions en els diversos conjunts de senyes d'entrada, tant des d'un punt de vista investigativo com pel número llimitat d'incògnites que es podien resoldre en qualsevol solució individual per les llimitacions informàtiques. Es varen incloure en les diverses solucions estaciones seleccionades de seguiment de satèlits Doppler i d'orientació de referència astrogeodésica. En base en estos resultats i atres estudis relacionats realisats pel comité, es va adoptar un valor a de 6 378 135 m i un aplanamiento d'1/298,26.[3]
En el desenroll de canvis de referència locals al sistema WGS 72, es varen investigar, varen analisar i varen comparar els resultats de diferents disciplines geodèsiques. Els canvis adoptats es varen basar principalment en una gran cantitat de coordenades d'estacions Doppler TRANET i GEOCEIVER que estaven disponibles en tot lo món. Estes coordenades s'havien determinat utilisant el método de posicionament de punts Doppler.[3]
Plantilla:AnchorWGS 84
[editar | editar còdic]- Artícul principal → WGS84.
A principis de la década de 1980, es va plantejar la necessitat d'un nou sistema geodèsic mundial, qüestió reconeguda en general tant per la comunitat geodèsica com pel Departament de Defensa dels EE. UU. El WGS 72 ya no proporcionava suficients senyes, informació, cobertura geogràfica o la precisió necessària per a la majoria de les aplicacions disponibles i de les previstes per llavors. Els mijos per a produir un nou WGS estaven disponibles en forma de senyes millorades, major cobertura, nous tipos de senyes i tècniques millorades. Les observacions de Doppler, medició de distàncies per làser satelital i per mig d'interferometría de molt llarga base (VLBI) varen constituir informació nova significativa. S'havia posat a disposició una nova font de senyes excepcional de l'altimetria per radar satelital. També estava disponible un método alvançat per a l'ajust per mínims quadrats cridat colocació, que permetia una solució de combinació consistent de diferents tipos de medicions, totes relatives al camp gravitatorio de la Terra, medicions com el geoide, anomalies de gravetat, desviacions i Doppler dinàmic.
El nou sistema geodèsic mundial es va cridar WGS 84. És el sistema de referència utilisat pel GPS. És geocéntrico i globalment consistent dins de 1 m. Les realisacions geodèsiques actuals de la família de sistemes de referència geocéntricos del Sistema Internacional de Referència Terrestre (ITRS) mantingudes pel Servici Internacional de Rotació de la Terra i Sistemes de Referència són geocéntricas i consistents internament a nivell de pocs centímetros, mentres que seguixen sent consistents a nivell de metros en el WGS 84.
El elipsoide de referència de el WGS 84 es va basar en el GRS 80, pero conté una variació molt lleu en el aplanamiento invers, ya que es va derivar de forma independent i el resultat es va redonejar a un número diferent de dígits significatius.[4] Açò va donar com resultat una menuda diferència de 0,105 mm en el semieje menor.[5]
La següent taula compara els paràmetros primaris de cada elipsoide.
| Elipsoide de referència | Semieje major a | Semieje menor b | Achatamiento invers Plantilla:Frac |
|---|---|---|---|
| GRS 80 | 6 378 137,0 m | ≈ 6 356 752,314140 m | 298,257222100882711... |
| WGS 84[6] | 6 378 137,0 m | ≈ 6 356 752,314245 m | 298,257223563 |
Definició
[editar | editar còdic].svg){kind=link}
L'orige de coordenades de el WGS 84 se supon que està ubicat en el centre de masses de la Terra, i s'estima que l'incertitut de la seua localisació és inferior a 2 cm.[7]
El meridiano de llongitut zero de el WGS 84 és el meridiano internacional de referència de el IERS,[8] 5.3 arc seconds o Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist. a l'est del meridiano de Greenwich en la latitut del Real Observatori de Greenwich.[9][10] Esta circumstància està relacionada en el fet de que el camp de gravetat local en Greenwich no passa exactament pel centre de masses de la Terra, del que s'allunta uns 102 metros a l'oest. Les posicions de llongitut en el WGS 84 coincidixen en les de l'antic North American Datum 1927 aproximadament en el meridiano 85 oest, en el centre-este dels Estats Units.
La superfície de referència de el WGS 84 és un esferoide en un radi equatorial a = 6 378 137 m en el equador terrestre i achatamiento f = Plantilla:Frac. El valor refinat de la constant gravitatoria utilisat en el WGS 84 (inclosa la massa de l'atmòsfera terrestre) és de GM = 3,986004418 x 1014m3/s2. La velocitat angular de la Terra es definix com ω = 72,92115 x10-6rad/s.[11]
Açò conduïx a varis paràmetros calculats, com el semieje polar menor b, que és igual a a × (1 − f) = 6 356 752,3142 m, i la primera excentricitat al quadrat, i2 = 6,69437999014 x10-3.[11]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «World Geodetic System 1984 (WGS 84)».
- ↑ «NOAA History - Stories and Tals of the Coast & Geodetic Survey - Personal Tals/Earth Measurer/Aslakson Bio».
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 (1984) «THE WORLD GEODETIC SYSTEM», Geodesy for the Layman (en en), United States Air Force.
- ↑ Hooijberg, Maarten. Geometrical Geodesy: Using Information and Computer Technology, Germany: Springer Berlin Heidelberg, p. 20. ISBN 9783540682257.
- ↑ «USER DOCUMENTATION Programs: INVERSE, FORWARD, INVERS3D, FORWRD3D Versions 2.0».
- ↑ «WGS 84: Ellipsoid Details».
- ↑ «The EGM96 Geoid Undulation with Respect to the WGS84 Ellipsoid». NASA.
- ↑ European Organisation for the Safety of Air Navigation and IfEN: WGS 84 Implementation Manual, p. 13. 1998
- ↑ «Greenwich Meridan, Tracing its History».
- ↑ “Why the Greenwich meridian mogau” . Journal of Geodesy 89 (12): 1263–1272. doi:. Bibcode: 2015JGeod..89.1263M.
- ↑ 11,0 11,1 «Department of Defense World Geodetic System 1984». Defense Mapping Agency.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Sistema Geodésico Mundial» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.