Скачать презентацию Системы координат и проекции Форма Земли История Скачать презентацию Системы координат и проекции Форма Земли История

Лекция 2. Системы координат.pptx

  • Количество слайдов: 51

Системы координат и проекции Системы координат и проекции

Форма Земли. История вопроса Форма Земли. История вопроса

Форма Земли. История вопроса Форма Земли. История вопроса

Геоид • В результате длительного развития представлений о форме Земли как планеты сложилось понятие Геоид • В результате длительного развития представлений о форме Земли как планеты сложилось понятие о геоиде. Термин предложил в 1873 году немецкий физик Листинг. Поверхность геоида совпадает с поверхностью морей и океанов в их спокойном состоянии и мысленно продолжается под материки.

Квазигеоид • Чтобы упростить решение проблемы, М. С. Молоденский вместо геоида предложил использовать поверхность Квазигеоид • Чтобы упростить решение проблемы, М. С. Молоденский вместо геоида предложил использовать поверхность квазигеоида, для описания которого достаточно теоретически расчитанных значений так называемой нормальной силы тяжести на земной поверхности без привлечения данных по распределению масс и плотностей в теле Земли.

Квазигеоид Квазигеоид

Элипсоид Элипсоид

Элипсоид WGS 84 • Являясь геоцентрическим (глобальным), этот эллипсоид использует центр масс Земли в Элипсоид WGS 84 • Являясь геоцентрическим (глобальным), этот эллипсоид использует центр масс Земли в качестве начала отсчета. Наиболее широкое использование в настоящее время получил геоцентрический (глобальный) эллипсоид WGS 84 (World Goodetic System 1984). Он служит основой для измерения местоположений во всем мире. Общеземной эллипсоид ориентируется в теле Земли согласно следующим условиям: • Малая полуось должна совпадать с осью вращения Земли. • Центр эллипсоида должен совпадать с центром масс Земли. • Сумма квадратов отступлений геоида от общеземного эллипсоида должна быть по всей Земле наименьшей из всех возможных

Глобальные элипсоиды. 1 • Система спутниковой навигации GPS сообщает координаты в системе эллипсоида WGS Глобальные элипсоиды. 1 • Система спутниковой навигации GPS сообщает координаты в системе эллипсоида WGS 84 (World Goodetic System 1984). Эллипсоид IERS 96 (International Earth Rotation Service 1996), предлагаемый в стандартах Международной службы вращения Земли, рекомендуется использовать при обработке РСДБ-наблюдений. Для геодезических работ рекомендуется использовать средний эллипсоид GRS 80 (Geodetic Reference System 1980), принятый Генеральной Ассамблеей Международной ассоциацией геодезии в 1979 г.

Глобальные элипсоиды. 2 Название Год a, км Страна/ (большая организация полуось) b, км (малая Глобальные элипсоиды. 2 Название Год a, км Страна/ (большая организация полуось) b, км (малая полуось) 1/f (сжатие) GRS 80 1980 МАГГ (IUGG) 6378, 137 6356, 75231414 298, 25722210 WGS 84 1984 США 6378, 137 6356, 75231424 298, 25722356 ПЗ-90 1990 СССР 6378, 136 6356, 751 IERS 96 2003 МСВЗ (IERS) 6378, 13649 6356, 751 298, 25783930 298, 25642

Локальные элипсоиды. 1 • И, если глобальный эллипсоид наилучшим образом согласуется с поверхностью геоида Локальные элипсоиды. 1 • И, если глобальный эллипсоид наилучшим образом согласуется с поверхностью геоида в целом, то для того, чтобы описать поверхность Земли для данной конкретной территории, используют так называемые локальные эллипсоиды, которые наилучшим образом согласуются с геоидом на ограниченной части его поверхности. Ориентирование локального эллипсоида в теле Земли подчиняется следующим требованиям: • Сумма квадратов отступлений геоида от эллипсоида должна быть наименьшей из всех возможных для данной территории • Сумма квадратов уклонений отвесных линий от перпендикуляра (нормали) к поверхности эллипсоида должна быть наименьшей из всех возможных для данной территории

Локальные элипсоиды. 2 Локальные элипсоиды. 2

Локальные элипсоиды. 3 Название Страна/ Год организация a, км (большая полуось) b, км (малая Локальные элипсоиды. 3 Название Страна/ Год организация a, км (большая полуось) b, км (малая 1/f полуось) (сжатие) Бессель 1841 Германия 6378, 397 6356, 078 299, 152843 Кларк 1866 Великобритания 6378, 206 6356, 583 294, 978698 Хейфорд 1909 США 6378, 388 6356, 911 297, 0 Красовский 1940 СССР 6378, 245 6356, 863 298, 299738

Преобразование координат. 1 • Для точных работ необходимо учитывать положение конкретного эллипсоида по отношению Преобразование координат. 1 • Для точных работ необходимо учитывать положение конкретного эллипсоида по отношению к геоиду. Эта базовая информация, необходимая для преобразования координатных систем и картографических проекций, в основе которых лежат различные эллипсоиды.

Преобразование координат. 2 • Молоденский разработал формулы для применения параметров сдвига географических координат (без Преобразование координат. 2 • Молоденский разработал формулы для применения параметров сдвига географических координат (без перевода их в прямоугольные геоцентрические) по трем параметрам (сдвиг по трем осям) и разности между большими полуосями и сжатием исходного эллипсоида и целевого эллипсоида — еще два параметра. • Повышенная точность достигается преобразованием Хелмерта с 7 -ю параметрами.

Методы преобразования систем координат • По трем параметрам — ΔX, ΔY, ΔZ, где ΔX Методы преобразования систем координат • По трем параметрам — ΔX, ΔY, ΔZ, где ΔX ΔY ΔZ — это линейные смещения центров двух систем координат по трем осям в метрах. • По пяти параметрам (метод Молоденского) — ΔX, ΔY, ΔZ, Δа, Δf, где ΔX ΔY ΔZ — это линейные смещения центров двух эллипсоидов по трем осям в метрах, Δа — разности между большими полуосями эллипсоидов, Δf — разности между величиной сжатия двух эллипсоидов) • По семи параметрам — ΔX, ΔY, ΔZ, ΩX, ΩY, ΩZ, Δs, где ΔX ΔY ΔZ — это линейные смещения центров двух эллипсоидов по трем осям в метрах, ΩX ΩY ΩZ — это углы поворота омега, фи и каппа осей исходного эллипсоида, Δs — это масштабный коэффициент, показывающий изменение линейного масштаба

Datum • Такие линейные и угловые смещения референцэллипсоидов относительно центра масс Земли в англоязычной Datum • Такие линейные и угловые смещения референцэллипсоидов относительно центра масс Земли в англоязычной литературе принято называть словом Datum. В отечественной геодезии применяют термин "геодезические даты".

ПРОЕКЦИИ ПРОЕКЦИИ

Географические координаты Географические координаты

Спроектированная СК • Спроектированная система координат — прямоугольная система, с началом координат в определенной Спроектированная СК • Спроектированная система координат — прямоугольная система, с началом координат в определенной точке, чаще всего имеющей координаты 0, 0. Спроектированная система координат связана с географической набором специальных формул — проекцией.

Виды проекций по искажениям • Равновеликие. • Равноугольные. • Равнопромежуточные. • Произвольные. Виды проекций по искажениям • Равновеликие. • Равноугольные. • Равнопромежуточные. • Произвольные.

Равновеликие проекции Равновеликие проекции

Равноугольные проекции Равноугольные проекции

Равнопромежуточные проекции Равнопромежуточные проекции

Проекции по виду вспомогательной поверхности • Азимутальные , в которых поверхность эллипсоида или шара Проекции по виду вспомогательной поверхности • Азимутальные , в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на касательную к ней или секущую её плоскость. • Цилиндрические , в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на боковую поверхность касательного к ней или секущего её цилиндра, после чего последний разрезается по образующей и развертывается в плоскость. • Конические, в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на боковую поверхность касательного к ней или секущего её конуса, после чего последний разрезается по образующей и развертывается в плоскость.

Проекции по ориентировки вспомогательной поверхности • Нормальные, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с Проекции по ориентировки вспомогательной поверхности • Нормальные, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с осью земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна полярной оси. • Поперечные, в которых ось вспомогательной поверхности лежит в плоскости экватора земного эллипсоида или шара и перпендикулярна полярной оси; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна нормали, лежащей в экваториальной плоскости поверхности. • Косые, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с нормалью, находящейся между полярной осью и плоскостью экватора земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость к этой нормали перпендикулярна

Азимутальные проекции Азимутальные проекции

Цилиндрические проекции Цилиндрические проекции

Коническая проекция Коническая проекция

Виды координатной сетки • • Азимутальные Конические Цилиндрические Псевдоазимутальные Псевдоконические Псевдоцилиндрические Поликонические Виды координатной сетки • • Азимутальные Конические Цилиндрические Псевдоазимутальные Псевдоконические Псевдоцилиндрические Поликонические

Виды координатной сетки Виды координатной сетки

Поперечные цилиндрические проекции. 1 Поперечные цилиндрические проекции. 1

Поперечные цилиндрические проекции. 2 Поперечные цилиндрические проекции. 2

Поперечные цилиндрические проекции. 3 Поперечные цилиндрические проекции. 3

Поперечные цилиндрические проекции. 4 Поперечные цилиндрические проекции. 4

Поперечные цилиндрические проекции. 5 Поперечные цилиндрические проекции. 5

Поперечные цилиндрические проекции. 6 Поперечные цилиндрические проекции. 6

Технология GPS Технология GPS

Глобальные системы позиционирования • GPS • ГЛОНАСС • Бэйдоу • Galileo • IRNSS Глобальные системы позиционирования • GPS • ГЛОНАСС • Бэйдоу • Galileo • IRNSS

GPS. Космическая составляющая Вся система функционирует на основе орбитальных спутников. Сейчас же основу орбитальной GPS. Космическая составляющая Вся система функционирует на основе орбитальных спутников. Сейчас же основу орбитальной группировки составляют Block II-A (15) и Block II-R (12). Спутники находятся на шести орбитах, высота которых составляет порядка 20000 километров, а скорость движения равна 3000 м/сек. Таким образом, за сутки каждый сателлит делает два «витка» вокруг земли. Все спутники передают данные на приемник посредством радиосигнала, транслирующегося на две частоты. Одна из них считается гражданской и имеет индекс L 1 (1575. 42 МГц), вторая же используется в основном военными и маркируется как L 2 (1227. 60 МГц). На основании данных, передаваемых с помощью L 1, можно добиться точности позиционирования до 3 -х метров. Если же наряду с «гражданской» L 1 использовать еще и «военную» L 2, то погрешность определения координат снижается до нескольких миллиметров.

GPS. Принцип работы • Принцип работы современного навигационного спутникового приемника, в дальнейшем для краткости GPS. Принцип работы • Принцип работы современного навигационного спутникового приемника, в дальнейшем для краткости будем называть его навигатором, очень прост. На каждом входящем в систему спутнике, а их в космосе более 30, находятся дорогостоящие, очень точные атомные часы. С атомными часами синхронизованы генератор цифрового кода и радиопередатчик спутника, посылающий на Землю сигналы в виде неких цифровых кодов. Проще говоря, со спутника на Землю передаются данные о самом спутнике (его номер, параметры орбиты и другие параметры) и обо всей спутниковой группировке.

GPS. Принцип работы GPS. Принцип работы

GPS. Принцип работы • Альманах — это данные, передаваемые спутником и содержащие информацию о GPS. Принцип работы • Альманах — это данные, передаваемые спутником и содержащие информацию о параметрах орбит всех спутников. С его помощью можно лишь приблизительно вычислить их местоположение. • Эфемериды, в отличие от альманаха, содержат более точные данные о местоположении спутников, но время их действия составляет не более 4 -6 часов. От наличия этих двух типов данных и зависит время старта приемника.

GPS-навигатор Устройство, которое получает сигналы глобальной системы позиционирования с целью определения текущего местоположения устройства GPS-навигатор Устройство, которое получает сигналы глобальной системы позиционирования с целью определения текущего местоположения устройства на Земле. Устройства GPS обеспечивают информацию о широте и долготе, а некоторые могут также вычислить высоту. В GPS-навигаторе присутствуют несколько важных компонентов, от которых во многом зависит точность и качество работы прибора: • GPS чипсет — процессор, самая важная часть любого навигатора; • оперативная память; • дисплей для отображения информации.

Виды GPS навигаторов • Автомобильные навигаторы • Туристические навигаторы • Без карты • Векторные Виды GPS навигаторов • Автомобильные навигаторы • Туристические навигаторы • Без карты • Векторные карты • Растровые карты • Спортивные навигаторы

Карты в GPS-навигаторах • Растровые карты • Ozi. Explorer • Yandex. Maps • Google. Карты в GPS-навигаторах • Растровые карты • Ozi. Explorer • Yandex. Maps • Google. Maps • Векторные карты • Garmin • Navitel

Критерии выбора GPS приёмника. Major • • • 1) 12 -канальный параллельный приемник 2) Критерии выбора GPS приёмника. Major • • • 1) 12 -канальный параллельный приемник 2) Путевые точки (Waypoint) 3) Треки (Track) 4) Маршруты(Route) 5) Потребление энергии 6) Размеры и вес 7) Компьютерный интерфейс 8) Чувствительная GPS антенна 9) Водонепроницаемость 10) Путевой компьютер 11) Картографические возможности

Критерии выбора GPS приёмника. Minor • • 1) Внешняя антенна. 2) Объем памяти. 3) Критерии выбора GPS приёмника. Minor • • 1) Внешняя антенна. 2) Объем памяти. 3) Цветной экран. 4) Внешнее питание. 5) USB порт. 6) Электронный компас. 7) Барометрический высотомер 8) Поддержка WAAS/EGNOS

Garmin • • Дороги России. (ТОПО). 6. x Производитель: Garmin Платформа: Garmin Формат: img Garmin • • Дороги России. (ТОПО). 6. x Производитель: Garmin Платформа: Garmin Формат: img Тип формата: открытый ПО: Map. Source (Official) Компилятор: cgpsmapper Неофициальное ПО: GMap. Tool + Map. Set. Tool + cgpsmapper

Особенности карт Garmin • • • Платные Привязаны к серийному номеру прибора Записываются в Особенности карт Garmin • • • Платные Привязаны к серийному номеру прибора Записываются в прибор ТОЛЬКО через ПО В приборе существуют в виде «контейнера» Допускают декомпиляцию

Navitel • • Карта России Производитель: Navitel Платформа: Windows Mobile, Android, IPhone Формат: nm Navitel • • Карта России Производитель: Navitel Платформа: Windows Mobile, Android, IPhone Формат: nm 2 (nm 3) Тип формата: закрытый ПО: нет Компилятор: для nm 2 в составе GPSMap. Edit. Для nm 3 -- нет Неофициальное ПО: GPSMap. Edit (экспорт в nm 2)