1. Powierzchnia odniesienia i globalne układy współrzędnych.

Regularną powierzchnię, na którą rzutuje się punkty pomierzone sytuacyjnie, nazywamy powierzchnią odniesienia. W zależności od wielkości obszaru podlegającego pomiarowi powierzchnię tę może stanowić: płaszczyzna, kula lub elipsoida obrotowa.

Na jednolity dla całego kraju państwowy system odniesień przestrzennych składają się:

1. Geodezyjny układ odniesienia służący do wyznaczania współrzędnych B,L

2. Układ wysokości, w którym wyznacza się wysokości punktów względem przyjętego poziomu odniesienia.

3. Układ współrzędnych prostokątnych płaskich.

Układ współrzędnych geograficznych astronomiczny

geoida

układ współrzędnych geograficznych geodezyjnych

elipsoida

Szerokość geograficzna jest kątem zawartym pomiędzy kierunkiem pionu w danym punkcie P a płaszczyzną równika.

Długość geograficzna jest to kąt dwuścienny zawarty pomiędzy płaszczyzną południka zerowego a płaszczyzną południka przechodzącego przez dany punkt P.

Szerokość i długość geograficzna na elipsoidzie jest definiowana podobnie jak na geoidzie, jednak z tą różnicą, że zamiast kierunku pionu związanego z geoidą, używamy pojęcia normalnej do elipsoidy w punkcie P, która z wyjątkiem położenia równikowego i biegunowego nie przechodzi przez środek ziemi, odchylając się od kierunku pionu o pewien kąt zwany odchyleniem pionu.

Kształt Ziemi wyraża geoida, czyli bryła powstała w wyniku przedłużenia pod lądami i nad depresjami przeciętnej spokojnej powierzchni mórz i oceanów. W skutek niemożności opisania nieregularnej powierzchni geoidy za pomocą równania matematycznego, zaszła potrzeba zastąpienia jej bryłą regularną przebiegającą jak najbliżej geoidy. Rolę tę spełnia elipsoida dwuosiowa czyli obrotowa. Jej parametry są określone przez długości półosi a i b lub jednej półosi i spłaszczenia a,p.

Linia pionu punktu obserwacji jest normalną do geoidy czyli powierzchni ekwipotencjalnej przechodzącej przez miejsce obserwacji. Linię tę wyznacza kierunek siły ciężkości w danym punkcie P. Natomiast normalna do elipsoidy przeważnie nie pokrywa się z linią pionu tworząc z nią kąt alfa zwanym odchyleniem pionu

Najlepszymi układami do określania położenia punktów na elipsoidzie są dwa rodzaje układów współrzędnych geograficznych i jeden układ prostokątny

Układ astronomiczny lambda, fi

Układ geodezyjny alfa, beta

Układ przestrzenny, geocentryczny prostokątny x,y,z

Układ geocentryczny jest obecnie wykorzystywany do określania położenia punktów za pomocą techniki GPS. Międzynarodowym układem tego typu jest wprowadzony w roku 1984 układ o symbolu WGS-84

Wzajemnie prostopadłe do siebie osie tego układu leżą w płaszczyźnie równika, przy czym oś x przechodzi przez punkt R na przecięciu równika i południka Greenwich.

Konieczność przedstawiania powierzchni Ziemi na płaszczyźnie rysunku mapy powoduje, że elementy zmienione na powierzchni odniesienia (elipsoidy lub kuli) muszą być przedstawione na płaszczyźnie odwzorowania kartograficznego, ponieważ powierzchnie kuli lub elipsoidy nie da się rozwinąć na płaszczyznę, też niektóre przemienne elementy figur jak długości i kąty lub pola powierzchni po przeniesieniu na płaszczyznę muszą ulegać pewnym zniekształceniom

W zależności od tego jakie rodzaje elementów odwzorowują się wiernie odwzorowania dzielimy na”

• Wiernokątne (kontr foremne)

• Wierno odległościowe (równoodległościowe)

• Wierno polowe (równopolowe)

Najczęściej wykorzystywane są w praktyce odwzorowania wiernokątne

Drugim kryterium podziału odwzorowań jest rodzaj powierzchni na którą rzutuje się punkty z powierzchni odniesienia pod tym względem odwzorowania dzielą się na:

• Płaszczyznowe (azymutalne)

• Walcowe

• Stożkowa

Ze względu na położenie osi powierzchni odwzorowawczej względem osi ziemi wyróżnia się odwzorowania ;

• Normalne (biegunowe) gdy osie obu powierzchni pokrywają się

• Poprzeczne (równikowe) gdy osie są ustawione prostopadle

• Ukośne (horyzontalne) gdy osie zajmują względem siebie położenie ukośne.

Globalny międzynarodowy system odniesienia ITRS i układ europejski ETRF-89

Układ ITRS jest geocentrycznym układem współrzędnych prostokątnych i opiera się na sieci złożonej z 90 stacji odbierających sygnały z satelitów wyznaczająco na bieżąco pozycję stacji. Układ odniesienia dla Europy (ETRS-89) jest układem utworzonym na podstawie układu ITRS i składa się z stacji EUREF stanowiących podzbiór sieci globalnej.

Ze względu na ruchy skorupy ziemskiej układ europejski zmienia swoje położenie w stosunku do globalnego o ok. 1-3 cm rocznie nie ulegając jednak wewnętrznemu zniekształceniu.

Elipsoidą europejskiego układu odniesienia jest elipsoida GRS-80

W ramach układu ETRF przeprowadzono w Europie dwie kompanie obserwacyjne w 1989 i 1993 przy czym ta ostania (93) objęła również Polskę, umożliwiając na jej terenie precyzyjne wyznaczenie położenia 11 punktów z błędem nie przekraczającym ±1 cm tworzącej sieć zerowego rzędu i stanowiący polski fragment sieci EUREF określony jako EUREF – POL. Odległości punktów sieci rzędu zerowego wynoszą przeciętnie 250-300 km

Grzybów-310

Rogaczew 308

Zubawice 309

Studnice 306

Józefosław 306

Borowiec 216

Borowa Góra 217

Czarnkowie 304

Lamkówkowo 302

Mesze 303

Rozewie 301