ГЕОДЕЗИЯ
МОДЕРНИЗИРАНИ НАЦИОНАЛНИ ПРОСТРАНСТВЕНИ РЕФЕРЕНТНИ СИСТЕМИ В САЩ ( NSRS2022 ) 1
инж . Симеон Кателиев , САЩ
SUMMARY
The spatial reference systems used in the USA today have been developed in the 80s . Those , however , have been identified as having shortcomings and many biases because of the way they were defined and the changes over time . The National Geodetic Survey ( NGS ) has started to develop new frames since 2007 with improved accuracy and reliability by drastically changing their concept and design . The NGS is releasing new definitions for all of the reference systems we use today for surveying , GIS , and mapping , including Horizontal Datums , Vertical Datums 2 , and the State Plane Coordinate System . This will impact all of the professionals that deal with geospatial work . As we enter the era of self-driving cars , if not accounted for , datum inconsistencies between navigation equipment ( most likely in a geocentric system such as WGS-84 ) and pre-existing road data ( most likely in a nongeocentric system such as NAD 83 ) could yield up to two meters of error in parts of the Continental United States ( CONUS ) and up to four meters in Hawaii . Those errors are inadequate to the current technology for high-accuracy GNSS data that reached sub-centimeter levels because of the new constellations and enhanced number of satellites launched into space . By switching to a more geocentric reference system , NGS hopes to alleviate this issue .
Keywords : Datum , Coordinate Systems , Reference system , Transformations . GNSS
РЕЗЮМЕ
Пространствените референтни системи , използвани днес в САЩ , са разработени през 80-те години . С течение на времето е открито , че тези системи имат много отклонения и неточности поради начина , по който са дефинирани и поради измененията на земната кора , които са настъпили във времето . През 2007 г . Националната Геодезическа Служба на САЩ ( NGS ) започва да разработва нови референтни системи с подобрена точност и надеждност подхождайки с фундаментална промяна в тяхната концепция и дизайн . NGS въвежда нови дефиниции за всички референтни системи , които ще се използват за Геодезия , ГИС и Картографиране , включително Равнинни и Височинни датуми 2 и Щатските Координатни Системи ( State Plane Coordinate System – SPCS ). Тези промени ще засегнат всички професионалисти , които се занимават с геопространствени данни . С навлизането в ерата на самоуправляващите се автомобили , ако не бъдат отчетени несъответствията в датумите използвани за навигационното оборудване ( обикновено в геоцентрична система като WGS84 ) и съществуващи геопространствени данни за пътищата ( обикновено в негеоцентрична система като NAD83 ), може да достигне до над два метра грешка в континенталната част на Америка и до над четири метра неточност извън континенталната част , например в Хавай . Тези грешки са недопустими на фона на съвременните технологии за високоточни GNSS данни , които достигнаха нива на абсолютна точност под един сантиметър благодарение на новите спътникови системи и увеличения брой на сателити изведени в космоса . NGS се надява да отстрани този проблем чрез преминаване към нови геоцентрични и геопотенциални референтни системи .
Ключови думи : Датуми , Координатни системи , Референтни системи , Трансформации , GNSS .
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Ние живеем на динамична планета . Буквално всичко на Земята , всичко в космоса и във вселената е в непрекъснато движение . Тектонските плочи на Земята се движат , което води до движение на континентите . В резултат на това , различните земни маси се променят както една спрямо друга , така и спрямо пространствените референтни системи , които ги определят . Има и движения , случващи се вътре в тектонските плочи , което допълнително усложнява нещата .
С технологичния напредък , модерните GNSS устройствата позволяват да се набират геопространствени данни с точност по абсолютно местоположение и височина от 1 cm . Координатите на всяка точка обаче се променят с времето спрямо референтната система , към която са отнесени . Освен това , въпреки че основната маса на планетата остава относително постоянна , разпределението на маси в Земята се променя , особено в океаните , което засяга нашите височинни измервания , тъй като се изменят средното морско ниво и гравитационното поле ( геопотенциала ). С ново разработените пространствени системи NGS разбива мита за наличието на опорни геодезически мрежи с координати , фиксирани завинаги във времето . Няма как координатите и височините на реперите и геодезическите опорни точки да не се променят никога . За да компенсираме движенията , които се случват на нашата планета трябва да имаме динамични референтни системи , зависими от времето , които да се адаптират към промените и движенията случващи се на Земята .
1
Доклад изнесен на XХХII Международен симпозиум „ Съвременните технологии , образованието и професионалната практика в геодезията и свързаните с нея области “, София , 02-04.11.2022 г .
2
“ Датум ” в Геодезията е пространствена референтна система ( например елипсоид ) или абстрактна координатна система с референтна повърхност ( например морското ниво ), която служи за предоставяне на изходни пространствени данни ( координати и височини ) за геодезически измервания и картографиране . Симеон Кателиев
ГКЗ 5-6 ’ 2023 3