Systemy współrzędnych

i kinematyczne układy

współrzędnych ITRS, ETRS

Systemy a układy odniesienia

• System odniesienia (reference system) –zbiór zaleceń

i ustaleń oraz stałych wraz z opisem modeli niezbędnych do
zdefiniowania początku, metryki (skali) i orientacji osi układu
współrzędnych oraz ich zmienności w czasie.

• Układ odniesienia (reference frame) – praktyczna realizacja

systemu odniesienia; jest on zdefiniowany poprzez zbiór
fizycznych punktów o dokładnie wyznaczonych współrzędnych
w układzie określonym w definicji systemu odniesienia.

• Układ współrzędnych (coordinate system) określa

jednoznacznie sposób przyporządkowania, zgodnie z przyjętą
metryką zbioru, wartości liczbowych położeniu punktu
w przestrzeni względem osi tego układu.

2

ITRS

• ITRS (International Terrestrial Reference System) -

Międzynarodowy Ziemski System Odniesienia, kinematyczny
geocentryczny system przestrzenny obracający się wraz z Ziemią.
Został zdefiniowany przez obrót względem nie obracającego się
systemu geocentrycznego ICRS (Międzynarodowy Niebieski System
Odniesienia), przy zachowaniu następujących warunków:

 jest układem geocentrycznym o początku w centrum mas Ziemi

(łącznie z oceanami i atmosferą);

 jednostką długości jest metr (SI). Skala systemu jest spójna

z czasem współrzędnych geocentrycznych TCG zgodnie
z rezolucjami Międzynarodowej Unii Astronomicznej
i Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki z roku 1991;

 orientacja ITRS jest zgodna z orientacją Międzynarodowego Biura Czasu

(BIH) dla epoki 1984.0;

 zmienność orientacji w czasie jest określana poprzez zastosowanie

warunku, iż globalna suma poziomów ruchów tektonicznych nie zawiera
składowych obrotu.

3

ITRS c.d.

• W systemie tym pozycje punktów związanych

z powierzchnią Ziemi określone są przez współrzędne, które
podlegają jedynie małym zmianom w czasie, spowodowanym
przez efekty geofizyczne (tj. ruchy tektoniczne i deformacje
pływowe).

• Fizyczną realizacją systemu ITRS jest układ ITRF.
• Realizacje układu ITRF jako układu kinematycznego definiują

współrzędne stacji służby IERS (Międzynarodowa Służba
Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia) podane na
epokę i ich pochodne względem czasu (prędkości).

4

ITRF

• ITRF (International Terrestrial Reference Frame) –

Międzynarodowy Ziemski Układ Odniesienia, będący
geodezyjnym kinematycznym geocentrycznym
układem przestrzennym obracającym się wraz z Ziemią.

• W oparciu o obserwacje VLBI, LLR, SLR, GPS i DORIS

okresowo opracowywane są przez ośrodki obliczeniowe
IERS rozwiązania ITRF: ITRF88-97, ITRF2000, ITRF2005,
ITRF2008.

• Rozszerzeniem ITRS są regionalne systemy odniesienia

wpasowane w ITRS. Przykładem takiego systemu jest
European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89),
którego realizacja oparta jest na obserwacjach
wyłącznie z europejskich stacji permanentnych.

5

6

Kryteria wyboru stacji do układu ITRF2000

1.

W okresie 3 ostatnich lat ciągłe obserwacje.

2.

Położenie poza strefami deformacji lokalnych na stabilnych płytach.

3.

Błąd średni wyznaczonych prędkości lepszy niż 3 mm/rok.

4.

Residua prędkości lepsze niż 3 mm/rok dla ostatnich trzech rozwiązań
ITRF.

7

Międzynarodowa Służba VLBI

Sieć stacji:

Realizacja układów:

8

9

ETRS89, ETRF89

• ETRS89(European Terrestial Reference System

1989) – Europejski Ziemski System Odniesienia,
utworzony przez podkomisję EUREF Międzynarodowej
Asocjacji Geodezji IAG.

• System ten pokrywa się z ITRS na epokę 1989.0 i jest

sztywno związany ze stabilną częścią płyty
euroazjatyckiej. Praktyczną jego realizacją jest ETRF89
(Europejski Ziemski Układ Odniesienia).

10

ETRF

• Dla zapewnienia zgodności ETRF z ITRS, do jego zdefiniowania

wykorzystano sieć leżących w Europie stacji SLR i VLBI,
zastosowanych przy realizacji układu ITRF89.
W wyniku ciągłego wzajemnego ruchu płyt tektonicznych układ
ETRF przemieszcza się w odniesieniu do ITRF
z prędkością 1-3 cm/rok i jednocześnie prawie nie ulega
deformacji wewnętrznej (poza lokalnymi ruchami
tektonicznymi).

• Od roku 1997 układ ETRF jest realizowany przez sieć stacji

Pernamentnych (EUREF Pernament Network).

• Obecnie stosowanym rozwiązaniem układu ETRF jest

ETRF2000, ale współrzędne wszystkich stacji są wyznaczane
także w rozwiązaniu ETRF89 na epokę obserwacji.

11

Praktyczne realizacje systemu ETRF89

• Początkowo 93 stacje pokrywające kraje Europy Zachodniej (kraje Europejskiej

Wspólnoty Gospodarczej, kraje skandynawskie oraz Austria
i Szwajcaria).

• Stacje fundamentalne wyposażone w aparaturę laserową (SLR/LLR) do obserwacji

satelitarnych oraz VLBI.

12

Praktyczne realizacje systemu ETRS89
- EUREF Pernament Network - EPN

13

Praktyczne realizacje systemu ETRF89

14

ETRF89 na terenie Polski

• 1992 r. kampania GPS EUREF-POL92 –

dowiązanie 11 stacji do ETRF89,

• 1994-1995 – wyznaczenie pozycji 360 stacji

POLREF w układzie ETRF89,

• 1996-1997 – przeliczenie do ETRF89

współrzędnych punktów państwowej osnowy
geodezyjnej I i II klasy,

• 8 sierpnia 2000 r – ETRF89 obowiązującym

w Polsce geodezyjnym układem odniesienia
wchodzącym w skład państwowego systemu
odniesień przestrzennych.

15

Realizacja ETRF89 w Polsce

• sieć stacji referencyjnych ASG-EUPOS,
• punkty podstawowej osnowy geodezyjnej

EUREF-POL, EUVN i POLREF.

16

Transformacja współrzędnych z ITRF
do ETRF - przyczyna

• Z uwagi na ruchy Paleozoicznej Platformy

Europy Środkowej i Zachodniej względem
ITRF realizacja systemu odniesienia
ETRS89 (układ ETRF) nie pokrywa się
z aktualnym w epoce obserwacji układem
ITRF. Stąd wynika potrzeba dokonania
transformacji wyznaczonych
współrzędnych do układu ETRF.

17

Transformacja współrzędnych z ITRF do ETRF

18

Transformacja c.d.:

3. Redukcja współrzędnych do epoki 1989.0:

Schemat strategii prowadzącej do wyznaczenia pozycji

w układzie ETRF89 na epokę 1989.0

19

Pytania:

• Wyjaśnić pojęcia: ITRS, ITRF, ETRS, ETRF
• Jak zbudowane są układy ETRF, ITRF?
• Jakie są parametry potrzebne przy

budowaniu układów ITRF, ETRF?

• Dlaczego istnieje konieczność

wprowadzania układów na kolejne epoki?

20

Dziękujemy za uwagę!

Izabela Sajkiewicz

Sławomir Pyzik

21