Układy odniesienia

ITRS / ETRS

ITRS (ang. International Terrestrial Reference System) oraz ETRS (ang. European Terrestrial Reference System) są skróconymi nazwam i odpowiednio: globalnego (międzynarodowego) i europejskiego (jako podsystemu kontynentalnego) systemu odniesień przestrzennych. Samo pojęcie systemu ma charakter bardzo ogólny. Obejmuje on zarówno definicję układu współrzędnych w ujęciu teoretycznym i aplikacyjnym (definicję układu odniesienia), jak też całą strukturę organizacyjno-techniczną oraz naukową związaną z realizacją tego układu, jego funkcjonowaniem i permanentną kontrolą. Szersze informacje dotyczące definicji poszczególnych systemów są zawarte pod powyższymi linkami.

Definicje układów współrzędnych opierają się na matematyczno-fizycznych modelach Ziemi (określanych rezolucjami Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki oraz Międzynarodowej Asocjacji Geodezji), metryce i standaryzacji przestrzeni geodezyjnej. Stosowane obecnie modele to GRS'80 (ang. Geodetic Reference System'80) oraz zmodyfikowany później WGS'84 (ang. World Geodetic System' 84). Model Ziemi obejmuje zbiór parametrów geometryczno - fizycznych. Elementem geometrycznym jest elipsoida odniesienia, która przyjmuje nazwę modelu. Elipsoidy GRS'80 i WGS'84 nie różnią się istotnie parametrami geometrycznymi (różnica półosi b nie przekracza 0.1mm), dlatego w odwzorowaniach kartograficznych nie dokonuje się w zasadzie rozróżniania elipsoid. WGS'84 jest aktualnie przyjętą elipsoidą globalnego, satelitarnego systemu obserwacyjno - pozycyjnego GPS (ang. Global Positioning System). Elipsoidę GRS'80 stosuje się formalnie w Polsce w odwzorowaniach kartograficznych, nowych państwowych układów współrzędnych "1992", "2000".

Realizacje systemu ITRS

Praktyczną realizacją systemu ITRS są układy ITRF (ang. International Terrestrial Reference Frame). Układ ITRF jest realizowany poprzez kombinację wielu technich obserwacji satelitarnych, takich jak: GNSS, Doris, SLR i VLBI, których pomiary są wykonywane na stacjach obserwacyjnych rozmieszczonych po całym świecie.

Ze względu na rozwój alogorytmów do opracowania obserwacji, postęp technologiczny w urządzeniach obliczeniowych i śledzących, zwiększenie liczby rejestrowanych sygnałów oraz liczby satelitów, co pewien okres, publikowane są nowe realziacje systemu ITRS. Dla przykładu, kampania EUREF-POL na obszarze Polski została opracowana w układzie ITRF1991, natomiast kampania integrująca stacje systemu ASG-EUPOS z osnowami podstawowymi w układzie ITRF2005. Najnowszą realizacją jest jest układ ITRF2015 opublikowany w grudniu 2015 roku.

Pomiary satelitarne i kosmiczne (VLBI), realizujące obecne sieci geodezyjne, pozwalają na śledzenie ruchu płyt kontynentalnych z bardzo wysoką dokładnością. W wyniku tego, współrzędne stacji ITRF (oraz ETRF) oprócz informacji o układzie odniesienia (ITRF1989, ITRF2008 itd.) muszą zostać uzupełnione o epokę pomiarową. Dodatkowo dla każdej stacji, wyznaczone są wektory prędkości w jednostkach cm / rok. Na obszarze Polski średnia wartość wektorów prędkości wynosi 2,5 cm / rok w kierunku północno-wschodnim. W celu usunięcia systematycznego wpływu ruchu płyty euro-azjatyckiej na sieci geodezyjne na obszarze Europy, wprowadzono system ETRS i układy ETRF, w których ten systematyczny ruch jest rugowany.

Realizacje systemu ETRS

W układach europejskich ETRF, systematyczny ruch stacji wynikający z ruchu płyty euro-azjatyckiej jest wyrugowany. Pozostawione są jedynie ruchy własne stacji referencyjnych (rząd 1 mm/rok).

Obecnie za realizację i utrzymanie układów ETRF są odpowiedzialne stacje referencyjne GNSS włączone do sieci EPN (wykaz stacji EPN na obszarze Polski).
Jednkaże pierwsze kroki w celu ustanowienia europejskiego układu odniesienia, metodami satelitarnymi, poczęto w 1989 roku. Polska przystapiła do tego projektu w 1992 roku, realizując kampanię EUREF-POL, która została wyrównana w nawiązaniu do stacji zagranicznych, których współrzędne były przyjęte w ukłądzie ETRF89 na epokę 1989,0. Nastepnie sieć EUREF-POL została zagęszczona 359 punktami POLREF załozonymi w 1994 roku. Te dwie kampanie wprowadziły na obszar Polski układ PL-ETRF89 (e. 1989,0).