Зміст і поліпшення світової геодезичної системи відліку WGS-84

Світова геодезична система відліку 1984 року (WGS-84) є четвертою із серії глобальних геоцентричних систем координат, створених МО США починаючи з 1960 року.

Глобальні системи координат широко використовуються в геодезії, картографії і навігації. Вони забезпечують взаємну прив’язку різних локальних і регіональних систем відліку (геодезичних дат). Заміна великої кількості локальних систем відліку (СВ) єдиною глобальною системою відліку істотно спростила б практичне використання карт, знімків та іншої геодезичної продукції. Традиційно в геодезії розрізняють локальні горизонтальні дати і локальні вертикальні дати.

Військово-топографічне агентство США (ДМА) здійснило перетворення приблизно 100 локальних СВ до WGS-84. З цією метою ДМА виконало локальну прив’язку багатьох геодезичних реперів до відповідних реперів, координати яких були визначені зі спостережень. Спочатку це були спостереження супутників системи TRANSIT, а останнім часом – системи GPS.

Що стосується локальних вертикальних дат, то вони засновані на різних визначеннях рівня моря. До цього часу немає єдиної світової системи відліку висот, яка здатна зв’язати локальні вертикальні дати.

Вихідне визначення і реалізація WGS-84 задовольняє вимоги МО США до картографування територій і геодезичні вимоги. Точність горизонтальних координат у цій системі складає 1–2 м, була більше ніж достатньою для великомасштабного картування. Точність висот залежала від того, як були визначені перевищення. Якщо для цієї мети використовувалось нівелювання І класу, висоти визначались дуже точно (до см) по відношенню до локального рівня моря. При нівелюванні перевищення оцінювались за висотами по відношенню до еліпсоїда WGS-84 і використовувалися висоти геоїда, визначені за моделлю WGS геоїда.

Точність визначення висот геоїда WGS складає біля 2–6 м, що відповідає 3–10 м для 90% рівня значення.

Для карт масштабу 1:20 000 та менше ця точність задовільна, а для карт більшого масштабу – ні. Тому звичайно, що основним джерелом похибок є похибка моделі геоїда.

Завдання і реалізація WGS-84 ґрунтувалися на спостереженнях початку 80-х років. З того часу з’явились супутники системи GPS і багато дослідників пропонували нові методи визначення місцеположення, точність яких суттєво перевищила точність WGS-84. Дослідження, проведені МО США показали, що завдяки уточненню WGS-84, можна суттєво уточнити методику визначення орбіт супутників GPS. Це особливо важливо для тих користувачів GPS, які використовують недиференційований метод GPS.

У 1993–94 рр. з’явились нові вимоги до точності WGS-84 з боку геодезичних користувачів GPS. Було визнано, що створення точної мережі геодезичних контрольних станцій допоможе розв’язанню задачі задоволення цих вимог. З цієї причини ДМА систематизувала всі вимоги до збільшення точності WGS-84 і у 1993 р. здійснила спеціальну програму, яка мала за мету поліпшення WGS-84.

Вихідні вимоги до точності уточненої системи були на рівні дециметрів. У квітні 1994 р. була введена нова версія WGS-84. За цією версією використовуються уточнені координати пунктів стеження МО США за супутниками GPS, що призвело до узгодження системи координат WGS-84 з системою ІТRF на рівні 10 см. ДМА також приступила до роботи по уточненню моделі гравітаційного поля Землі та геоїда. Розроблена короткотермінова й довготермінова стратегія, яка забезпечує максимальне поліпшення WGS-84 і мінімізує відповідні витрати на її виконання.

 

76. Копіювання планів і карт без зміни масштабу

Оригіналу

Копіювання планів і карт без зміни їх масштабу може виконуватися різними способами.

Найбільш простим і водночас найбільш трудомістким є копіювання «на просвіт» із використанням прозорих матеріалів. У цьому випадку на оригінал накладають аркуш кальки (восківки) і копіюють його олівцем або тушшю. Слід мати на увазі, що копії креслень на кальці дуже деформуються при зміні температури й особливо вологості повітря. Тому для копіювання планів використовуються синтетичні плівки типу лавсану, креслення на яких виконується спеціальною тушшю, що не змивається. Копіювання планів на креслярський папір виконується на світлокопіювальному столі. Для цього на скло столу кладуть оригінал, виготовлений на прозорій основі, а зверху – аркуш паперу; потім вмикають лампи, розташовані під склом світлостолу, і на просвіт на чистому аркуші паперу обводять контури олівцем або тушшю.

Для множення планів також використовується світлочутливий папір. При цьому креслення, виготовлене на прозорому матеріалі, накладають на аркуш світлочутливого паперу, обидва аркуші притискують один до одного й освітлюють. Під дією світла діазоз’єднання, які входять до складу світлочутливого шару, руйнуються на освітлених місцях; неосвітлені місця при проявленні в парах аміаку набувають певного (частіше коричневого) забарвлення.

Для світлокопіювання використовують спеціальні копіювальні рами і світлокопіювальні апарати. Для множення маркшейдерсько-геодезичної графічної документації використовувався світлокопіювальний апарат марки СКМН-1000-200, призначений для контактного світлокопіювання з одночасним проявленням світлокопій луговим розчином.

Найбільш прогресивним способом відтворення зображень є електрофотографія. При даному способі електропроцес ґрунтується на використанні напівпровідникових матеріалів; на фотошарі останніх при освітленні утворюється потайне електростатичне зображення, яке проявляється за допомогою дрібного порошку. На цьому принципі базується робота електрографічних репродукційних площинних апаратів типу «Ера» і «Вега», ротаційних електрографічних машин типу РЕМ, електрографічних копіювальних апаратів типу ЕФА та ін. Всі вищезазначені прилади мали об’ємні габарити. На зміну їм прийшли ксероксні і скануючі апарати.

Копіювання планів і карт зі зміною масштабу

Оригіналу

У практиці виконання різного роду топографічних робіт часто виникає необхідність отримання копій планів і карт із зміною масштабу оригіналу. При перекреслюванні планів зі зменшенням масштабу (наприклад, із масштабу 1: 500 в масштаб 1: 2 000) отримують план із точністю, яка зазвичай задовольняє поставленим вимогам; при цьому деякими дрібними подробицями плану-оригіналу можна знехтувати. Зворотний перехід від масштабів більш дрібних до більш крупних неминуче веде до втрати точності отриманого плану й у порівнянні з оригіналом дає більш схематичне зображення місцевості. Тому плани, отримані збільшенням масштабу оригіналу, можуть бути використані лише для складання різних схем.

Існує багато способів копіювання планів і карт зі зміною масштабу оригіналу. Розглянемо деякі з них.

Геометричний спосіб полягає в нанесенні на оригінал дрібної квадратної сітки. На аркуш креслярського паперу також наносять квадратну сітку, розміри квадратів якої мають необхідне співвідношення масштабів копії й оригінала. Після цього з кожної клітинки оригінала переносять і відповідну клітинку копії ситуацію і рельєф, оцінюючи при цьому розміри і форму їх окремих елементів на око і з використанням пропорційного циркуля.

Графомеханічним способом плани перекреслюють зі збереженням заданого співвідношення масштабів за допомогою пантографа.

При оптико-механічному способі для отримання копій креслень використовують оптичні і фотомеханічні прилади. До оптичних приладів належать фоторепродукційні апарати, діаскопи, оптичні пантографи, проектори, фототрансформатори та ін. До фотомеханічних відносять електрографічні апарати і машини типів Ера, ГЕМ та ін.