Географические информационные системы и дистанционное зондирование
Как настроить GPS на отображение координат в Pulkovo 1942
Российские карты создавались и создаются на математической основе отличной от основы используемой при создании картографических материалов других стран. В частности, российские карты используют в качестве основы систему координат 1942 года (СК-42 она же Pulkovo-1942), в определение которой входит эллипсоид Красовского.
Если вы по той или иной причине хотите, чтобы ваш приемник отображал координаты в этой системе координат (СК), вам нужно либо выбрать ее в списке поддерживаемых СК или задать вручную набор специальных параметров, описывающих как эта система соотносится с WGS84, в которой работает система GPS.
Система координат СК-42 в GPS приемники фирмы Garmin как правило не встроена, но ее можно прописать вручную, задав пользовательский набор параметров трансформации (User Datum). В этот набор, кроме параметров самого эллипсоида (разница в длине между большими полуосями — DA, разность сжатий — DF) входят еще относительные параметры положения его центра (DX, DY, DZ). Эти параметры задаются относительно общемировой системы координат WGS 84 (World Geodetic System 1984).
Такая настройка может пригодится в следующих случаях:
- По тем или иным причинам необходимо получить максимальную точность отображения координат на экране прибора. Разница между координатами одной и той же точки в разных системах координат составляет порядка 150 м (откуда взята эта цифра).
- Получаемые координаты с GPS вручную тут же переносятся на бумажную или электронную карту с известной системой координат отличной от WGS 84.
Важно помнить, что, независимо от того, какая система координат настроена в GPS, загрузка данных с него с помощью кабеля, будет все равно происходить в системе координат WGS 84. Таким образом, этих данные все равно придется пересчитывать в нужную систему координат.
| Garmin eTrex | Garmin 12 | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметр | Значение | Округленное значение |
Описание |
|---|---|---|---|
| DX | 23.92 | +24 | |
| DY | -141.27 | -141 | |
| DZ | -80.9 | -81 | |
| DA | -108 | –108 | |
| DF | +0.004808 | +0.004808 | |
|
|||
При дальнейшей камеральной работе, использование карты в одной системе координат и данных GPS измерений в другой, ошибка может достигать достаточно больших величин. В большинстве случаев, рекомендуется избегать использования данных в разных системах координат одновременно.
На примере видна разница между точками в СК-42 (фиолетовые точки) и WGS 84 (красные) наложенных на топооснову масштаба 1:200000 находящуюся в СК-42. При таком использовании, точки в WGS-84 попадают в море. Точки в СК-42 получены с помощью GPS, настроенного используя вышеприведенные параметры (территория — Куршская Коса, побережье Балтийского моря).
Для скачивания и пересчета данных с GPS удобно использовать программу DNR Garmin, подробнее про настройку и работу с ней можно прочитать здесь.
С другими наборами параметров, с которыми вы можете столкнуться, можно ознакомиться в отдельной статье.
Последнее обновление: 2014-05-14 21:39
Дата создания: 25.05.2002
Автор(ы): Максим Дубинин
Как известно, большинству из нас, Земля представляется в форме, близкой к шару, но всем известно, что она не шар. Отличие, весьма существенное для точной навигации и системы координат. Сложная поверхность Земли получила еще в 19 веке название геоида. Поверхность геоида совпадает с поверхностью морей и океанов в их спокойном состоянии и виртуально продолжается под материками.
Для практического применения широкое распространение получили две модели формы Земли : сферическая с упрощенным представлением ее в виде шара с радиусом 6371,1 километра и сфероидальная в виде эллипса вращения (эллипсоида). Под ним понимают геометрическую фигуру, которая образуется при вращении эллипса вокруг своей малой оси. Размеры эллипсоида вращения, его ориентация и расположение относительно центра масс Земли могут варьироваться для достижения наибольшей точности приближения к реальной земной поверхности. Следует уяснить, что каждой используемой модели соответствует и своя система координат.
Когда мы говорим о какой-либо системе координат, то подразумеваем и соответствующую модель эллипсоида. Но и это еще не все различия, которые нужно знать пользователю системы GPS. Если параметры эллипсоида подбираются для Земли в целом, то такой эллипсоид получил название общего земного эллипсоида (ОЗЭ). С целью же описания локальной (частичной) области поверхности Земли с большей точностью может использоваться эллипсоид с другими параметрами.
Такой эллипсоид, законодательно принятый для измерений и обработки геодезических данных, называется референц-эллипсоидом (РЭ), а образуемая им система координат — референцной. В референц-эллипсоиде его малая ось не совпадает с осью вращения Земли, но должна быть параллельна ей. В ОЗЭ малая полуось всегда совпадает с осью вращения, а центр эллипсоида совпадает с центром масс Земли.
На территории СНГ используются две общеземные системы координат, ПЗ-90 и Международная WGS-84 (Wordl Geodetic System 1984). Цифры в обозначении системы указывают на год ее создания. Обе системы близки друг к другу. ПЗ-90 используется на территории СНГ для геодезического обеспечения орбитальных полетов, a WGS-84 применяется во всем мире для обработки спутниковых измерений GPS. К российским референцным системам относятся системы СК-42 (Пулково) и СК-95. Обе системы используют эллипсоид Красовского (введен с 1946 г.) и применяются при выполнении геодезических и картографических работ.
При навигации и использовании GPS-навигаторов очень важно понимать, что отображение GPS-позиций на картах с разными системами координат без их пересчета приведет к большим ошибкам. Поэтому используются картографические программы, позволяющие переводить данные, например, из системы WGS-84 в местные системы координат. К счастью, у пользователей портативных GPS-навигаторов этой проблемы вообще нет. При использовании совместно с GPS-навигатором бумажной карты с координатной сеткой необходимо проверить совпадение систем координат карты и навигатора.
При необходимости можно произвести настройку системы координат навигатора, установив в нем параметры, называемые датумом, соответствующие загруженной карте, или выбрав пользовательский датум. Преобразование координат навигатор выполнит тогда автоматически. Датум есть геодезическая система координат, однозначно определяемая размерами своего эллипсоида и его положением по отношению к центру Земли. Число разных датумов, а проще — систем координат, используемых в мировой картографии, более сотни. Разные датумы были предложены с целью получения наилучшего приближения определяемой ими модели к реальной поверхности Земли данного региона.
К примеру, локальный Североамериканский датум NAD-27 разработан для наилучшего представления Северной Америки, а локальный Европейский датум ED-50 создан для использования в Европе. Локальные датумы нельзя применять вне области, для которой они были разработаны. Для удобства пользователя GPS-навигаторов в их память заложены параметры многих датумов, что дает возможность использовать в них электронные карты из разных источников без каких-либо сложностей.
На многих бумажных картах указана поправка для перехода с системы координат карты к международной WGS-84, в которой работает GPS. Например, чтобы точку, находящуюся в районе Балтийского моря и Ладоги, с координатами по WGS-84 системе нанести на российскую карту, построенную в системе Пулковской обсерватории 1942 года, необходимо сместить это точку на 0,14 минуты к востоку. На широте Петербурга Эта разница соответствует примерно 130 метрам.
Для определения положения любого объекта на поверхности Земли используется система из географических координат и двух особых точек — полюсов Северного и Южного. Полюса являются, как известно, точками пересечения оси вращения Земли с поверхностью эллипсоида. Наиболее наглядно географические координаты представляются в сферической модели Земли. В ней географические координаты, широта и долгота, определяются с помощью окружностей, образующихся при сечении шаровидной модели Земли плоскостями : для широты — в горизонтальном направлении, а для долготы — в вертикальном.
Окружность EQ, образуемая на поверхности шара горизонтальной секущей плоскостью, перпендикулярной земной оси и проходящей через центр шара, называется экватором. Он делит земной шар на северное и южное полушария. Окружности малых кругов, плоскости которых параллельны плоскости экватора, образуют параллели (РР). Окружности, образуемые плоскостями, проходящими через земную ось, получили название меридианов (географических или истинных). Среди всех меридианов надо выделить начальный (нулевой) PnGPs, называемый гринвичским, поскольку он проходит через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (Англия). Этот меридиан делит земной шар на восточное и западное полушария.
Географической широтой некоторой точки на поверхности земного сфероида называется угол между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией) к этой поверхности. Для модели Земли в виде шара нормаль совпадает с земным радиусом ОМ, проведенным через данную точку М в центр шара. Широта измеряется дугой меридиана (угол МОЛ) от экватора до параллели данной точки. Широта принимает значения в диапазоне от 0 до 90 градусов. Если точка находится в северном полушарии, то широте приписывают наименование N (северное), если в южном — S.
Географической долготой какой-либо точки называется двугранный угол между плоскостями начального (нулевого) меридиана и меридиана, проходящего через заданную точку. Так, долгота точки М определяется углом GOL. Долгота измеряется меньшей дугой экватора GL, а, к примеру, не дугой GEQL. Счет долгот ведут к востоку или западу от начального меридиана, от 0 до 180 градусов.
Если точка находится в восточном полушарии, то долготе приписывает наименование Е (восточная), если в западном — W (западная). Иногда, для обозначения полушарий точки, в координатах используются знаки +/-. Причем знак минус приписывают координатам, находящимся в южном и западном полушариях. Для географических координат в GPS-навигаторах используются следующие форматы :
— ddd.mm.ss.s — градусы, минуты, секунды,
— ddd.dddd — градусы, десятичные доли градусов,
— ddd.mm.mmm — градусы, минуты, десятичные доли минут.
Глобальные спутниковые навигационные системы. Их назначения и различия.
Термин GPS-технологии (или ГЛОНАСС/GPS технологии) применяется для способов определения координат с применением спутниковых радионавигационных систем (СРНС) — американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Каждая из этих СРНС при полном развертывании состоит из 24 спутников, вращающихся на орбитах с высотой около 20000 км. Спутники непрерывно передают сигналы, содержащие информацию об их положении и точном времени, а также дальномерные коды, позволяющие измерять расстояния.
Определение координат пользователя СРНС производится с помощью
специальных спутниковых приемников, измеряющих либо время прохождения сигнала от нескольких спутников до приемника, либо фазу сигнала на несущей частоте. В первом случае расстояния измеряются с метровым уровнем точности, во втором случае – с миллиметровым уровнем точности. При этом реализован однонаправленный метод измерения расстояний; поскольку и GPS, и ГЛОНАСС являются беззапросными спутниковыми системами, допускающими одновременное использование их многими пользователями.
Спутниковая система GPS
GPS (Global Positioning System — глобальная система определения координат) — спутниковая поисковая система, составленная из совокупности 24 спутников, помещенных на орбиту американским Министерством обороны и наземных станций слежения, объединенных в общую сеть. Глобальная система определения координат (GPS) была первоначально предназначена для военных целей, но в 80-х годах XX века, правительство сделало систему доступной для гражданского использования. Глобальная система определения координат работает в любых метеорологических условиях, в любой точке мира, 24 часа в день. Никаких ограничений на использование системы определения координат не существует.
Спутники системы двигаются по точной орбите с периодом обращения 12 часов и передают информацию на землю. Приемники GPS принимают эту информацию и, используя триангуляцию (разбивку на треугольники), вычисляют точное местоположение пользователя. По существу, приемник GPS сравнивает время, переданное спутником со временем, когда это время было отправлено. Разница во времени говорит приемнику о том, как далеко находится спутник. Измерив такое расстояние еще до нескольких спутников, приемник может определить положение пользователя и показать ее на электронной карте модуля (блока).
Приемник (GPS навигатор) должен быть привязан к сигналам, по крайней мере, трех спутников для определения двух координат (широта и долгота). Имея четыре или больше спутников в поле зрения, приемник может определить три координаты пользователя (широта, долгота и высота). Как только положение пользователя будет определено, система может вычислить другую информацию, типа скорости, курса, пройденного расстояния, расстояния до точки назначения, восхода солнца и времени заката и т.д.
Сегодняшние приемники глобальной системы определения координат чрезвычайно точны благодаря своей параллельной многоканальности. 12 параллельных приемников GPS способны поддерживать сигналы со спутников даже в плотной листве или городских зданиях. Некоторые атмосферные факторы и другие источники погрешности могут влиять на точность приемников глобальной системы. К примеру, навигаторы Garmin имеют точность определения координат в пределах 15 метров.
Более новые модели приемников (навигаторов) GPS с системой WAAS (Wide Area Augmentation System) способны улучшить точность определения координат до 2-3 метров. Эта расположенная в космосе система передает информацию, обеспечивающую непрерывность спутниковых сигналов, а также данные корректировок, определяемые наземными станциями. Правительства США, Канады и других государств установили дифференциальные GPS-станции (DGPS), предназначенные для передачи корректирующих сигналов. Эти станции работают в прибрежных районах, а также в бассейнах судоходных рек. Пользование системой DGPS является бесплатным. Сигналы, передаваемые станциями DGPS, не только корректируют ошибки при расчете местоположения, но также компенсируют ухудшение точности GPS, вызванное использованием программы SA (Selective Availability), проводимой Департаментом Обороны США. Для использования DGPS требуется дополнительное оборудование.
24 орбитальных спутника земли, которые составляют сеть GPS, находятся на высоте 12 000 миль. Они постоянно двигаются, делая две полных орбиты за менее чем 24 часа. Эти спутники имеют скорость примерно 7 000 миль в час.
Спутники GPS питаются солнечной энергией. Они имеют резервные бортовые батареи, чтобы поддержать движение в случае солнечного затмения. Небольшой ракетный ускоритель на каждом спутнике обеспечивает его правильную траекторию полета.
Вот некоторые другие интересные факты о спутниках GPS, также называемые NAVSTAR (официальное американское название Министерства обороны):
- Первый спутник GPS был запущен в 1978 году.
- Полная совокупность из 24 спутников была достигнута в 1994 году.
- Средний срок службы одного спутника приблизительно 10 лет.
- Спутник GPS весит приблизительно 2 000 фунтов и имеет размер 17 футов, включая солнечные панели.
- Мощность передатчика — 50 ватт.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
(Пока оценок нет)
Загрузка...detector