Dată geodezică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Harta Pământului produsă în 1686

O dată geodezică , numită și simplu datum , [1] este un sistem de referință geodezic care vă permite să definiți în termeni matematici poziția punctelor de pe suprafața Pământului . Prin urmare, baza de date permite georeferențierea locurilor sau obiectelor. Deoarece Pământul nu este un sferoid perfect, baza de referință nu poate fi unică. Prin urmare, diferite modele (datum) pot fi definite în funcție de nevoi. Prin urmare, este întotdeauna necesar să-i asociați datele de referință cu coordonatele unui punct, deoarece același punct poate avea coordonate diferite în funcție de baza utilizată.

Trebuie remarcat faptul că sistemul de referință în sine este pur teoretic, prin urmare, pentru utilizarea sa practică, acesta trebuie în mod necesar să fie asociat cu un set fizic de puncte materializate pe suprafața Pământului, ale căror poziții trebuie măsurate sau coordonate atribuite. Acest set de puncte se numește „rețea de încadrare” și constituie realizarea materială a datei.

Clasificarea datumurilor

Sistemele de referință pot fi clasificate în funcție de diverse criterii.

O primă diferențiere este aceea dintre sistemele non-inerțiale și sistemele inerțiale :

  • sistemele non-inerțiale (sau fixate în pământ în engleză), deoarece sunt integrate cu Pământul, sunt cele utilizate în mod obișnuit în geodezie și topografie;
  • sistemele inerțiale , care sunt fixate față de Soare sau de stele fixe și în care Pământul este în mișcare, sunt utilizate de exemplu în astronomie și pentru studiul mișcării sateliților.

O a doua diferențiere se referă la numărul de dimensiuni utilizate pentru definirea datei. Prin urmare, vorbim despre:

Datumele din geodezie clasică

Sferoidul oblat este cea mai apropiată formă matematică de cea a Pământului
Geoid (gri), elipsoid global (roșu), elipsoid local (negru)

În geodezia clasică, adică cea dinaintea disponibilității sateliților, singura modalitate de a calcula coordonatele unui punct a fost efectuarea măsurătorilor pe sol prin intermediul unor triangulații sau trilaterări. Prin urmare, este necesar să avem o suprafață de referință, adică o suprafață matematică cunoscută pe care să dezvoltăm calcule geodezice, această suprafață se numește elipsoid de referință . Din punct de vedere matematic, un elipsoid de referință este de obicei un sferoid oblat descris de formula:

,

Unde este:

  • a = axa semi-majoră (sau raza ecuatorială)
  • c = axa semi-minoră (sau raza polară)
  • a> c

Prin urmare, această suprafață trebuie să fie conectată în mod unic la suprafața reală a Pământului printr-o operație numită „orientare”. Orientarea poate fi de două tipuri:

  • Orientare locală: utilizată pentru zone limitate (de obicei la nivel național). Conexiunea dintre suprafața de referință și suprafața pământului este limitată la un singur punct.
  • Orientare medie: utilizată pentru zone mai mari (continente). Conexiunea dintre suprafața de referință și suprafața terestră are loc în mai multe puncte.

Datum cu orientare locală

Abaterea de la verticală
A = geoid echipotențial
B = Elipsoid
D = Vertical pe Geoid
E = elipsoidal normal
F = deviație verticală

Pentru a defini un punct de referință local este, prin urmare, necesar:

  1. alegeți un elipsoid de referință (de exemplu cel al lui Bessel sau cel internațional ) din care sunt cunoscuți parametrii fundamentali, adică semiaxa majoră (numită și raza ecuatorială) și semiaxa minoră (numită și raza polară);
  2. orientează elipsoidul într-un punct (numit punct de orientare sau punct de emanație) impunând anumite condiții geometrice în acel punct.

Condițiile impuse la punctul de emanație trebuie să fie de așa natură încât să „blocheze” elipsoidul de referință față de Pământ, sau dacă dorim cu privire la geoidul care îl reprezintă. Sunt:

  1. normalul elipsoidului în punct trebuie să coincidă cu verticala (adică cu direcția forței de greutate în punct). Deci, în punctul deviația verticală este zero. Această condiție blochează înclinația elipsoidului față de geoid.
  2. direcția meridianului astronomic trebuie să coincidă cu direcția meridianului elipsoidal. Adică, luate două puncte învecinate, dintre care unul este punctul de emanație, azimutul geodezic dintre cele două puncte trebuie să coincidă cu azimutul astronomic. Această condiție blochează direcția elipsoidului față de geoid.
  3. înălțimea elipsoidului în punct trebuie să coincidă cu înălțimea ortometrică , adică elipsoidul este tangent la geoid în punctul de emanație. Această condiție blochează înălțimea elipsoidului față de geoid.

Prin urmare, cu acest model, deviația verticalului, zero la punctul de emanație, se dovedește a fi neglijabilă pentru o porțiune a geoidului într-o vecinătate a punctului de emanație pentru care modelul matematic, prin urmare, se apropie îndeaproape de modelul real. Prin urmare, în acest cartier, măsurătorile făcute pe suprafața reală cu instrumente orientate în funcție de verticala gravimetrică pot fi proiectate pe suprafața elipsoidului și prelucrate matematic.

Datum cu orientare medie

Modelul de referință cu orientare medie este utilizat atunci când teritoriul pe care se aplică modelul este vast (continente, regiuni geografice mari) și, prin urmare, modelul local poate introduce chiar abateri semnificative în unele părți ale teritoriului.

În acest caz, sunt identificate mai multe puncte de pe suprafață și este necesară poziția elipsoidului astfel încât abaterile verticalei în respectivele puncte să fie minime, folosind de exemplu principiul celor mai mici pătrate . În acest fel, deși nu există niciun punct în care deviația este zero, ondulațiile sunt distribuite într-un mod optim.

Datele din geodezie prin satelit

Elipsoid geocentric și trei axe carteziene geocentrice

Geodezia modernă se bazează în principal pe geodezie prin satelit , adică pe servicii furnizate de sistemele de navigație prin satelit, numite GNSS (Global Navigation Satellite System) care permit receptorilor electronici speciali să determine coordonatele geografice (longitudine, latitudine și altitudine) ale oricărui punct de pe suprafața pământului. sau atmosfera cu o eroare de câțiva metri. Cele mai utilizate sisteme în prezent sunt sistemul GPS SUA și sistemul rusesc GLONASS . Sistemul european Galileo este încă în construcție și ar trebui să fie operațional până în 2019.

În geodezie prin satelit este necesar să se adopte date tridimensionale cu orientare globală, care este valabilă pentru întregul Pământ și nu numai pentru porțiuni mai mult sau mai puțin mari ale acestuia, așa cum se întâmplă pentru date cu orientare locală sau medie.

Datele se bazează pe un set de trei axe carteziene fixate față de Pământ, cărora li se asociază un elipsoid geocentric, conform următoarelor reguli:

  • originea (O) a triadei poziționată în centrul de greutate al pământului;
  • Axa Z care coincide cu axa convențională de rotație a pământului ;
  • Axele X și Y plasate pe planul ecuatorial, cu axa X direcționată în conformitate cu meridianul Greenwich ;
  • centrul elipsoidului care coincide cu cel al triadei (și deci al Pământului), axa semi-minoră orientată ca axa Z și semi-axele majore orientate ca axa X și Y.

Datorită caracteristicii lor de a fi integral și geocentric cu Pământul, aceste sisteme se mai numesc și ECEF , adică E arth Centered - Earth Fixed .

Date verticale

În datele planimetrice poziția punctelor de pe suprafață este identificată prin coordonatele geografice. În aceste modele, înălțimea punctului este cea relativă la elipsoidul de referință utilizat pentru referință. În practică, totuși, ceea ce prezintă interes este altitudinea față de nivelul mării, numită în termeni mai precisi altitudinea ortometrică (sau geoidă) . Pentru aceste măsurători este deci necesar să se definească o dată specifică care se numește dată verticală sau altimetrică.

Pentru a defini o datum vertical trebuie să:

  • identificați un punct de origine, numit și „reper fundamental”, căruia i se atribuie în mod convențional altitudinea zero;
  • asociați o rețea altimetrică la punctul de origine, cunoscută și sub numele de rețea de nivelare, formată din puncte (repere) care acoperă întregul teritoriu de interes, situat la o distanță de 1 sau 2 kilometri, din care altitudinea ortometrică absolută trebuie să fie măsurat;
  • asociați un model geoid (global sau local) valabil pentru zona afectată de model.

Ultimul punct este esențial în geodezia modernă bazată pe utilizarea sateliților deoarece aceștia furnizează înălțimile referite la elipsoidul de referință (înălțimea elipsoidului), în timp ce în aplicațiile obișnuite este utilizată înălțimea ortometrică.

Pentru a defini înălțimea punctului de referință fundamental, se folosește un instrument numit mareometru , care este capabil să măsoare și să înregistreze nivelul mării într-un punct dat. Această valoare, calculată în medie pe o perioadă lungă, de obicei de zeci de ani, oferă o valoare care se presupune ca nivelul mării. Această valoare este apoi raportată cu măsurători de nivelare la un punct fix și stabil din vecinătate, care constituie etalonul fundamental.

Piatra de temelie fundamentală este, prin urmare, originea rețelei altimetrice care este creată folosind tehnici de nivelare geometrică de înaltă precizie.

Sisteme de coordonate și transformări

Odată ce o datum a fost definită, este posibilă georeferențierea unui punct, adică să-i definim poziția, utilizând diferite sisteme de coordonate. Cele mai utilizate sisteme sunt:

Trecerea de la un sistem de coordonate la altul are loc prin metode analitice și geometrice fără aproximare.

Transformări ale Datum

Din ceea ce a fost ilustrat până acum, este evident că același punct fizic are coordonate diferite în funcție de baza de date utilizată, care poate diferi, de asemenea, semnificativ. Două considerații decurg din aceasta:

  1. este întotdeauna necesar să se însoțească coordonatele unui punct cu indicația referinței la care se referă;
  2. pentru a cunoaște coordonatele unui punct cunoscut dintr-o bază de date, într-o altă bază de date, este necesar să se efectueze o operație matematică.

Există două modalități de a trece de la o dată la alta:

Transformarea Helmert operează pe coordonate carteziene. Este o transformare afină constând dintr-o roto-traducere în spațiu tridimensional cu un factor de scară. Depinde de șapte parametri: trei pentru translație, trei pentru rotație și factorul de scală. Din acest motiv, transformarea este denumită și „transformare cu șapte parametri”.

Formulele lui Molodenski sunt o variantă a metodei anterioare care utilizează totuși coordonate geografice. Aceste formule utilizează și șapte parametri.

Trebuie remarcat faptul că ambele operațiuni de mai sus introduc o aproximare.

Datum utilizat în Italia

Datum în aplicațiile GIS

Datele utilizate sunt informații fundamentale în aplicațiile GIS, deoarece vă permit să localizați cartografia pe care o utilizați și să o suprapuneți corect cu alte cartografii de la diferite subiecte.

Notă

  1. ^ Datum este un cuvânt latin , participiul pasiv perfect al verbului do (în italiană „a da”).

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Datum_geodetico&oldid=120718105 ”