|
čím je ETRS-89 definován | přehled kampaní ************************************************************************ Geocentrický souřadný systém ETRS-89 Na základě návrhu Subkomise EUREF (European Reference Frame), která je podkomisí X. komise "Kontinentální sítě" Mezinárodní geodetické asociace (International Association of Geodesy, IAG), je doporučeno používat jako uživatelský geocentrický souřadnicový systém ETRS-89 (European Terrestrial Reference System), jehož souřadnicový rámec byl odvozen z rámce ITRF (International Terrestrial Reference Frame) Mezinárodní službou rotace Země (International Earth Rotation Service, IERS). Výhodou tohoto souřadnicového rámce je, že na rozdíl od ITRF je spojen s euroasijskou kontinentální deskou. Díky tomu jsou roční časové změny souřadnic nejméně o řád (v mm) menší, než je tomu v případě ITRF (cm).
Stejně jako celosvětový ITRF je i kontinentální ETRF tvořen referenčním rámcem (ETRF = European Terrestrial Reference Frame) a příslušnými konstantami a algoritmy.
V roce 1987 vytvořila IAG podkomisi pro definici Evropského referenčního systému (EUREF). Tato podkomise se rozhodla definovat ETRS-89, tedy European Terrestrial Reference System 89 s využitím výsledků mezinárodní kampaně EUREF-89, jejímž cílem bylo definovat na základě ITRS evropský geocentrický systém. V této pozorovací kampani bylo využito kromě techniky Satellite Laser Ranging (SLR) a Very Long Baseline Interferometry (VLBI) hlavně metod GPS.
Vzhledem k tomu, že od poloviny roku 1993 byly k dispozici výsledky kampaně EUREF-CS/H-91 (známé pod starším názvem EUREF-EAST-91), získané na základě předběžného zpracování dat v Institut fü Angewandte Geodesie Frankfurt am Main (IfAG), v systému EUREF-89, bylo rozhodnuto zpracovat výsledky všech kampaní GPS (určených pro přesné geodetické a geodynamické účely) realizovaných na území České republiky v systému. odvozeném z EUREF-89, tedy v ETRS-89.
Taktéž je důležité si uvědomit, že (až na výjimky) nejsou družice systému GPS NAVSTAR určeny pro pozorování technikou laserové lokace družic (SLR). Aby bylo možné připojit relativně určené vektory, které jsou výstupem technologie GPS, k souřadnicovému systému tvořenému stanicemi užívajícími technologie SLR či VLBI, je třeba na těchto stanicích provádět pozorování stanicemi GPS simultánně s pozorováními na určených stanicích a provézt geodetické připojení (centrace) všech použitých technik v rámci jedné "stanice".
Data z kampaně předzpracovalo 12 zpracovatelských center, výsledné řešení bylo provedeno smíšenou skupinou odborníků z bernské univerzity, Institute Géographique National (St. Mandé, Francie), Bavorské komise pro mezinárodní měření Země (Mnichov, SRN) a IfAG (Frankfurt, SRN).
Přesnost (charakterizovaná střední kvadratickou chybou) výsledků pro body, observované technikami SLR a VLBI je v rozsahu 13 - 23 mm v každé souřadnici, pro body zaměřené pouze technikou GPS je přesnost (v roce 1996) v horizontálním směru 10 - 20 mm a 15 - 30 mm ve svislé složce.
V následujícím přehledu jsou uvedeny návazné kampaně, jež proběhly v dalších letech, a jimiž byl systém dále rozšířen:
Ve všech těchto kampaních bylo měřeno technikou GPS nejen na určovaných bodech, ale zároveň na řadě bodů kolokačních (stanice s více než jednou kosmickou technikou), případně na bodech zaměřených v předchozích kampaních.
Realizace ETRS-89 v České republice
ETRF-89 je v ČR v
první radě zprostředkován definitivním vyrovnáním kampaně
Kampaň CS-NULRAD-92 Prvním zhuštěním GPS sítě šesti bodů určených v ETRF-89 (v rámci kampaně EUREF-CS/H-91) byla síť nultého rádu, která na území České a Slovenské republiky obsahuje celkem 19 bodů. Definitivní zpracování kampaně bylo provedeno ve VÚGTK software BERNESE, verze 3.5 pomocí přesných efemerid, speciálně pro tento účel zpracovaných v Scripps Institution of Oceanography, University of California. Celkově bylo provedeno více variant zpracování dat, za definitivní bylo prohlášeno řešení, navázané na šest pevných bodů, jejichž souřadnice byly určeny v rámci kampaně EUREF-CS/ H-91. Relativní vnější přesnost přijatého řešení, učiněná na základě srovnání výsledků různých variant výsledků z jednotlivých seancí, jest charakterizována střední kvadratickou chybou v souřadnici 20 - 30 mm v poloze a 30 - 50 mm ve výšce. Předběžných výsledků bylo použito pro první přesnější realizaci geocentrického systému v ČR, tedy S-JTSK/93, prakticky již vyhovujícímu požadavkům lokalizace bodů v rámci geocentrického systému, které stanovila VIII. pracovní skupina CERCO.
Kampaň CS-BRD-93 Na základě nabídky Bayerisches Landesvermessungsamt v Mnichově, který nabídl naší straně možnost využít body německé GPS sítě Deutsche-Refernz-Net (DREF) ke spojení České a Slovenské sítě nultého řádu s obdobnou sítí německou, byla zorganizována 22. až 24. 6. 1993 observační kampaň k propojení národních referenčních rámců. Kampaně se zúčastnilo celkem devět observačních skupin - šest z ČR a tři ze SR. Observace byly provedeny v šesti pětihodinových seancích dvoufrekvenčními přístroji typu Geotracer 100 (5 přístrojů), Trimble 4000 SST (3 přístroje) a Trimble 4000 SSE (1 přístroj). Ke zpracování bylo dále využito permanentních pozorování přístroje Rogue SNR-800 ze stanice Wettzell. Zpracování bylo provedeno software BERNESE verze 3.4 ve VÚGTK s použitím přesných efemerid CODE z Astr. Inst. v Bernu. Na základě srovnání výsledků z jednotlivých seancí je možno odhadnout střední chybu v poloze 20 - 30 mm a ve výšce 30 - 50 mm (tedy obdobná jako v kampani předchozí).
Kampaň DOPNUL V souladu s dlouhodobým záměrem při budování geodetických základů na území České republiky byla v roce 1993 a 1994 realizována observační kampaň s názvem DOPNUL (doplnění - zhuštění nultého řádu). Tato kampaň byla realizována výlučně pomocí technologie GPS.
Celkově bylo vybráno 176 bodů, identických s body JTSK. Výběr bodů a organizace jednotlivých observačních kampaní byl proveden Odborem triangulace ZÚ Praha. Na vlastních observačních seancích se zúčastnili pracovníci ZÚ Praha, Vojenského topografického ústavu (VTÚ) v Dobrušce a VÚGTK, Zdiby. Při měření sektorů na území Moravy dále participovali pracovníci Ústavu geodézie Stavební fakulty TU, Brno, Geodetického a kartografického ústavu, Bratislava a Katedry geodetických základov STU, Bratislava.
Technologie zaměření a zpracování, vycházela z hierarchického budování geodetických základů na území bývalého Československa technologií GPS, které je založeno na postupném sledu kampaní, při kterých je bodové pole stále zhušťováno (nebo doplňováno novými měřeními). Jde o kampaně EUREF-CS/H-91, viz výše, kampaň CS-NULRAD-92, kampaň CS-BRD-93 a konečně kampaň DOPNUL.
Vlastní měření
bylo prováděno po sektorech (viz obrázek vlevo), tím způsobem,
Výsledné řešení realizace ETRS-89 v ČR Při výsledné realizaci systému na území ČR byl brán ohled na následující skutečnosti. Vzhledem k tomu, že od roku 1991, kdy bylo provedeno na území ČR první systematické GPS měření připojené na celoevropský, byla na bodech sítě nultého řádu provedena řada kvalitních měření, využila se tato měření k novému vyrovnání sítě nultého řádu na území ČR. Kromě samozřejmého využití pozorování v kampani DOPNUL jde zejména o výsledky kampaně CS-BRD-93, kdy bylo na území ČR observováno na bodech 9004 Smrk, 9017 Velká Deštná, 9023 Skapce, 9301 GOPE, 9064 Medvědí skála, 9635 Kleť sítě nultého řádu. Seznam bodů je uveden v tabulce.
Vzhledem k tomu, že data z následných kampaní (CS-NULRAD-92, CS-BRD-93, DOPNUL) provedená na bodech sítě nultého řádu jsou kvalitnější než z kampaně EUREF-CS/H-91 (v následných kampaních bylo observováno delší dobu, pro zpracování bylo vesměs využito přesných efemerid (CODE, IGS)), bylo použito při definitivním zpracování kampaně DOPNUL následujícího postupu:
Realizace převodu S-JTSK do ETRF-89 Pro vlastní realizaci je třeba mít k dispozici dostatečný počet identických bodů v obou systémech. Zatímco v S-JTSK jsou k dispozici souřadnice a nadmořské výšky všech trigonometrických bodů, v případě ETRF-89 bylo k dispozici pouze 176 bodů. Proto bylo nutné tuto síť dále zhustit.
Toto zhuštění se dalo cestou systému S-JTS, který vznikl transformací souřadnic bodů S-42/83 (S-42/83 je nejlepší klasickými metodami určený souřadnicový systém bývalého Československa) do S-JTSK. Pro 174 identických bodů (dva body byly vyloučeny z důvodů neidentity) byl určen transformační klíč sedmiprvkové podobnostní transformace mezi S-JTSK a ETRF-89. Odchylky na identických bodech byly nejprve aproximovány kubickou konformní transformací (tím došlo ke snížení jejich velikosti z maximální hodnoty 0,40 m na maximální hodnotu cca 0,25 m) a dále rozděleny pro 9 969 použitých bodů Jungovou transformací. Tímto způsobem byl realizován ETRF-89 pro všech 9969 bodů.
Na základě vlastností obou systémů, patrných z výše uvedeného stručného popisu, je pro převod souřadnic použito sedmiprvkové Helmertovy podobnostní transformace prostorových souřadnic s následnou dotransformací. Tato transformace probíhá již v rovině Křovákova zobrazení. Vzhledem k tomu, že zbytkové rozdíly mezi transformovanými rovinnými souřadnicemi (Y', X') a souřadnicemi (Y, X) v S-JTSK dosahují hodnot až kolem 0,60 m (pro území ČR), jsou rozdíly DY = Y - Y' a DX = X - X' aproximovány kvadratickým polynomem. I po této aproximaci zůstávají však zbytkové rozdíly v okrajových oblastech ČR větší než 0,40 m. Proto bylo při další minimalizaci DY a DX přistoupeno k plošné interpolaci, která probíhá v rastru o velikosti 5x5 km. Hodnoty DY a DX v bodech rastru byly odvozeny z odchylek určených pro 9 969 trigonometrických bodů (po vyloučení některých hrubých chyb), rovnoměrně rozložených na celém území ČR, pomocí Jungovy transformace.
Oba systémy jsou tak vzájemně propojeny jednoznačnou transformací, která probíhá podle následujícího schématu:
(1) značí převod elipsoidických souřadnic na pravoúhlé prostorové souřadnice (včetně zavedení výšky kvazigeoidu).
(2) sedmiprvkovou Helmertovu prostorovou transformaci,
(3) je inverzní k (1),
(4) značí zobrazovací rovnice Křovákova zobrazení s přidáním korekcí (DY, DX)
(5) prosté přičtení výšky kvazigeoidu. V transformacích (1) až (4) hraje He, pouze zprostředkující úlohu. |
