Térbeli koordináta-rendszer (SRNS op előadás)
A végső funkciója a SRNS -, hogy válaszoljon a kérdésre, hogy „hol?” és a „mikor?” alkalmazása a fogyasztó számára. A válasz szolgálhat leírása keretében, de ez sokkal kényelmesebb használni absztrakció koordinátákat.
Koordináta-rendszer - közös meghatározásokat, amelyek megvalósítják a módszer koordinátákat. van úgy, hogy meghatározza a helyzetét egy pont, vagy a test segítségével számok vagy más szimbólumok. A számok halmaza, amely meghatározza a helyzetét egy adott pontján, az úgynevezett pont koordinátáit.
Mielőtt SRNS igyekszik meghatározni a három térbeli koordinátáit és egy időbeli (idő). Kezdjük tanulmányozása különböző térbeli koordinátarendszerek használt SRNS.
Típusok térbeli koordináta-rendszer
Jelentős eltérések fajta koordináta rendszer eltérő jogszabályok kapcsolat eredetét és térbeli helyzetét. Az alkalmazások legkeresettebb SRNS koordinátarendszerben
- Geometry: téglalap alakú és ellipszis alakú;
- skála: közös szárazföldi, nemzeti, helyi és társított tárgy;
- Motion: tehetetlen és nem-inerciális.
A helyi derékszögű koordináta-rendszer
A Descartes-féle koordináta-rendszer - egy derékszögű koordináta-rendszert azonos léptékű különböző tengelyek mentén.
Annak megállapításához, a derékszögű koordinátarendszerben elegendő megadni:
- a helyzet a származási rendszer;
- irányba tengelyek ,;
- a skála a tengelyek.
A derékszögű koordináta-rendszer objektumhoz társított
Eulerszög
Perdület, dőlés,
Geocentrikus derékszögű koordinátarendszerben kapcsolódó Föld
Az általánosan elfogadott nemzetközi neve a koordináta-rendszer az ilyen típusú - ECEF (Föld központú, a Föld rögzített). Ahogy a neve is mutatja, a geocentrikus nem inerciális koordinátarendszer mereven kapcsolódik a Föld és az eredete a tömegközéppontja.
Tengely mentén irányul forgástengelye a Föld irányába az Északi-sarkot.
Axis síkjában a földi egyenlítő társított nulla meridián.
Axis befejezi a koordináta-rendszer a jobb oldalon.
Ebben a koordinátarendszerben kényelmes leírni a helyzet pont a földön, vagy a mozgó közelébe.
ECEF mereven kapcsolódik a Föld és vele együtt elfordul képest inerciális térben. Egy ilyen rendszerben a helyzetét pontok, lehorgonyzott a szilárd felületen a Föld koordinátái hogy mennek csak kis mértékben változott az idő miatt geofizikai hatásokat. Az állandóság földi pont koordinátái - SC fő előnye kapcsolódó Földet.
Sok fajta ECEF SC eltérő elfogadott tömegközéppontja a Föld, a nulla meridián (a továbbiakban ebben a fejezetben találhatóak geodéziai SC).
Geodéziai koordináta-rendszer
Annak ellenére, hogy egy személy körül három dimenzióban, célszerű használni kétdimenziós térképet. Az a tény, számos oka van:
- kétdimenziós képek sokkal könnyebb kezelni - létrehozása, használata, tárolása,
- Egy személy nem használja a teljes mennyiség a bolygó, és csak egy nagyon vékony réteget a felületen.
A felület ez, első közelítésben, nagyon közel van a területen. Ábra utak, házak, hegyek, folyók és kontinensen ez a felület van másolva a kártyát.
Találjanak kényelmes pontot a térképen a abszcissza és az ordináta a kártyán, hanem ECEF koordináták. Például, lehet mondani, anélkül, hogy további számításokat a helyét a pont (4366997, -4867716, 79259)? Vagy (2701898, -3375560, 4906826)? Hol vannak a térképen? Hogy milyen magasságban vannak elhelyezve? A mi féltekén? Időzóna?
Maps koordináta-rendszer - geodéziai. Két koordináta határozza meg pozícióját a ellipszoid közelítő földfelszín és az egyik koordináta - magasság eltérés e ellipszoid (HUN - keleti, északi, fel). De ez a minőség, és hogyan kell menni egy adott számot?
Egy sor paramétert, kötő ECEF és HUN, az úgynevezett datum vagy gyakran egyszerűen datum (datum föld paraméterek GSPZ).
Amikor foglalkozó SRNS leggyakoribb:
Például, az összetétele a PP-90 GSPZ:
- Alapvető geodéziai állandók;
- Paraméterek közös földi ellipszoid;
- PZ-90 koordinátarendszer, fix pontok koordinátáinak a világ űrgeodéziai hálózat (ICSC) található, a csillagászati és geodéziai pontok a Honvédelmi Minisztérium a Magyar;
- Planetary modellje normális és rendellenes gravitációs mező a Föld;
- Elemei közötti transzformáció a koordináta-rendszer PZ-90 Világ Geodéziai WGS-84 koordinátarendszer, a Nemzetközi Földi ITRS koordináta rendszer és a nemzeti referencia képkockák Magyarország koordináta-rendszer.
Az első dolog, amit meg kell határozniuk az eredete a koordináta-rendszer.
A tömegközéppontja - a tömegközéppont - geometriai pont, amelynek a helyzete a jellemző a tömegeloszlás a szervezetben, illetve mechanikus rendszer.
A tömegközéppont a Föld, vagy Geocenter használunk eredetét koordináták sok rendszerekben, mivel ez sokkal stabilabb, mint a föld pontot. Geocenter meghatározva megfigyelő műholdak mozog a gravitációs mező a Föld. Figyelembe veszi nem csak a tömeg a tömör szikla, hanem az óceánok, hangulat.
Elemzése műholdas lézeres körű megfigyelések biztosan azt mutatja, hogy a rendszer a referencia koordináták megfigyelések megvalósított állomások képest rögzített a földkéreg, jelentősen elmozdul a tömegközéppontja a földön. Magyarországon például a balti használt rendszer magasságban - a rendszer magasságok, amelyek száma végezzük nullától Kronstadt árapály szelvény. Magasság a térképeken jelölve a relatív mélységmérő. De ez változik a magassága, valamint a váltás a tektonikus lemezek, és vele együtt, és mozgassa viszonyítva a hazai kártya kártyák készült, mondjuk, az Egyesült Államokban.
Ennek alapján a modern geofizikai modell lézeres mérések és az eredményeket feldolgozva, GPS és Doris következtetésre jutott, hogy az érték a világi mozgalmak sebesség (trend) GeoCenter körülbelül 1 cm században.
A világi eltolódás helyzetben GeoCenter lehet magyarázni olyan tényezők:
- tengerszint változása;
- változások a jégréteg (grönlandi, Antarktisz);
- tektonikai elmozdulások a földkéreg (posztglaciális visszarúgás mozgása tektonikai lemezek, szubdukció et al.).
Éves ingadozások amplitúdó GeoCenter helyzetben körülbelül 4 mm a koordinátái X, Y, és körülbelül 10 mm Z.
Szintén rezgések detektáltuk időszakban 140, 60-70, 20 és 14 nappal az amplitúdója néhány milliméter és amplitúdója hibák közel azonos nagyságrendű.
A mozgása a referencia bázisok földi hálózat GeoCenter viszonylag azonosítható, de a kis mennyiségű. Figyelje meg a helyét a mérési eredményeket GeoCenter megfelelő bizottságokban nem került ajánlott.
A tengelyek a ellipszoid
A földi geocentrikus koordinátarendszer elején a tömegközéppontja a Föld, és az irányt a tengelyek kapcsolatos helyzet a pólusok a Föld, amelynek egyenlítői és az elsődleges hosszúság.
Pólus a metszéspont a forgási tengely felülettel. Befolyása alatt számos tényező pillanatnyi pólus mozgott. A geodéziai koordináta-rendszer használ feltételes földrajzi pólusok átlagolásával kapjuk megfigyelések elágazó földi hálózatok.
Az elején a múlt század meghatározó feltétele pólus megfelel a nemzetközi szolgáltatás szélesség (ILS), éppen figyel a pillanatnyi elmozdulás pólusát függő foglalkozó szolgálat a Föld forgása és referencia rendszer (a IERS) keresztül kiterjedt hálózata több mint 50 állomás. Ugyanez a szervezet figyeli az elmozdulás a tömegközéppontja a Föld és egyéb paramétereket.
Kiderült, a trend mozgását Föld pólusai - körülbelül 1 ° 1 millió évvel ..
A finom osztású idő miatt az árapály mozgás Föld felszínén hatása alatt a hold és a nap alatt. Gravitáció e szervek vezet tömörítés és kicsomagolás felülete körülbelül 1 méter.
Mivel a döntés tekintetében egyenlítői síkjával a Föld keringési síkja a nap különböző erővel vonzza az északi és déli részén a bolygó, ami miatt a precesszió a Föld tengely. A hatást fokozza rezonancia okozta gravitációs kölcsönhatás a Hold. Ennek eredményeként a Föld pólusai vannak tolva minden évben néhány méterre.
A mozgalom a tényleges északi pólus (az a pont lépésekben 30 nap)
A helyzet a mágneses és a földrajzi pólusok jelentősen különböznek. Például az elmúlt években, az északi mágneses pólus változtatja pozícióját a sebesség 70 km évente. Ezért az iránytű mutatja az irányt az északi csak kb.
ellipszoid
Geoid - ábra komplex alakja által képezett szintje az óceánok víz felszínén, hosszabbítani a kontinensek. Ez a felület minden pontján merőleges (normális) vektor a gravitáció, ezzel normális, mint általában, nem halad át a központ a bolygó gravitációs.
Ellipsoid - a felület, a kapott deformáció a gömb mentén három egymásra merőleges tengely mentén.
Tegyük fel, hogy úgy döntöttünk, mint egy közelítése egy bizonyos ellipszoid földfelszíni geoid. Így ellipszoid ellaposodik csak egy tengely mentén, így ez egy forgástest.
Ellipszoid forradalom (szferoid) - ez a szám által alkotott forgása ellipszis mintegy egyik tengely.
SC-42, stb alapuló ellipszoid Kraszkovszkij (1940), a WGS-84 - az ellipszoid GRS80.
Referencia ellipszoid ellipsoidObschezemnoy
Topocentrikus és geocentrikus geodéziai koordináta-rendszer
Geodéziai koordináta-rendszer osztható geocentrikus (közös szárazföldi, globális) és topocentrikus (nemzeti).
A globális koordinátarendszer minimalizálása különbség a geoid és ellipszoid egész felületén a Föld vagy több része is, ahol:
- térfogata azonos a térfogatát egy ellipszoid feltételezzük geoid;
- félig főtengelye ellipszoid fekszik egyenlítői síkjában a geoid;
- kistengely irányul a forgási tengely mentén.
Példák a rendszerek - PP-90, a WGS-84.
A topocentrikus (nemzeti) ellipszoid van elhelyezve, hogy egy adott területén való standard eltérés felületén ellipszoid geoid minimális volt. Eltérések a másik oldalon a föld ebben az esetben lehet tetszőlegesen nagy. Center referencia ellipszoid is jelentősen ellensúlyozta a tömegközéppontja a földön. Példák a nemzeti rendszerek - SC-42, SC-95.
Vetülettan
Geocentrikus inerciális koordinátarendszer
Annak érdekében, hogy a hatékonyságot a SRNS kell számítani és előrejelzése pozícióját a navigációs készülékre. Mozgásuk, első közelítésben által leírt egyenletek a newtoni mechanika, amelyek érvényesek a tehetetlenségi koordinátarendszerben.
Bármely koordináta rendszerben, amely mereven kapcsolódik a Föld, alapvetően különbözik a skála a tehetetlenségi mozgása űrhajó. Körülbelül egy nap, a koordináta rendszerben van ideje, hogy forduljon a relatív tehetetlenség.
Geocentrikus inerciális koordinátarendszer, hogy első közelítésben nem változik az orientáció tekintetében inerciális térben. Plane fekszik egyenlítői síkjában a Föld tengelye irányítani tavaszi napéjegyenlőség - Spring pont vagy pont ram, ami fekszik a metszésvonala egyenlítői síkjában a Föld és egy orbitális mozgás a Föld a Nap körül sík. Axis kiegészíti a derékszögű koordináta-rendszert a jogot, azaz a irányított mentén a forgástengely a Föld irányába az Északi-sarkot.
koordináta transzformáció
Conversion derékszögű koordináta-rendszerben
Conversion derékszögű koordináta-rendszerek geocentrikus
Conversion geodéziai koordináta-rendszer különböző dátumok
Vannak különböző megközelítések és a konverziós, főleg a kifejezéseket a téglalap alakú IC.
Például, SC-42 és a WGS-84 kötött, mint a (számítás alapján a konverzió Molodensky):
irodalom
Megjegyzések a jövő évre
Előadás betört egy fél pár. Első poluparie szó:
- A koncepció a koordináta-rendszer
- Osztályozása Biztosítási különböző okokból
- A koncepció egy derékszögű UK
- Helyi SC (illusztratív példa - SC repülőtér)
- Helyi CS objektumhoz társított (például repülőgép)
- Eulerszög
- Perdület, dőlés,
- Előnyök leírni quaternions
- povrotov mátrix (kimeneti mátrix egy síkban, az általánosítás, hogy a háromdimenziós eset).
A második ülésen (egy pár):
- Egy egyszerű feladat, hogy forgási tengelyek (90 fok)
- ECEF
- ECEF léphetnek be a készüléket. El kell döntenie, a származás, a pole, és a nulla meridián.
- Súlypontja a Föld és annak fejlődése
- Pole és fejlődését (egyidejűleg egy mismatch a mágneses pólus)
- Greenwich nulla meridián a nemzetközi szabványnak
- Ember van vezetve már végig a Föld felszínén -> Geodéziai SC
- A legegyszerűbb lehetőség - hozzávetőleges területe a kiválasztott ECEF.
- A feladat számítási koordinátákat egy lakatlan szigeten
- Scope nem a legjobb közelítés, a Föld még lapos 20 + 20 km a sarkokon. Ezért ellipszoid geodéziai Egyesült Királyságban.
- Ellipses különbözőek. Néhány gyakori a földi (az egyik a WGS), néhány - mestyachkovye (Kraszkovszkij).
- Formula kommunikációs ECEF és HUN.
- A következő szint a közelítés - a geoid. Különösen a kereslet között a hajósokat.
- Datum mint aggregált. Példák a dátumok. Datum egy olyan rendszer által meghatározott egy sor ellenőrző állomások és matematikai modellek. Ezért - eltérés az, mint az idő függvényében.
- Meghatározott a koordináták a gömbön. Csodálatos. De egy lapos térképet. Gömb alakú tabletták nem rendelkezik. Ezért - a térkép vetületét.
- Osztályozása vetületi és példákkal.
- Mercator például Yandex. Mínusz - nonconservation skála. Plus - egyszerű ellenőrzése során.
- Az első és második geodéziai problémákat. A döntést a második geodéziai probléma a gömb alakú Mercator vetület példáján Yandex. Határesetben.