Das Geodätische Weltsystem ist ein Standard für den Gebrauch im Kartenzeichnen, der Erdmessung und der Navigation. Es umfasst einen Standardkoordinatenrahmen für die Erde, eine sphäroidische Standardbezugsoberfläche (die Gegebenheit oder das Bezugsellipsoid) für rohe Höhe-Daten und eine Gravitationsequipotential-Oberfläche (der geoid), der den nominellen Meeresspiegel definiert.

Die letzte Revision ist WGS 84 (Datierung von 1984 und letzt revidiert 2004), der bis zu ungefähr 2010 gültig war. Frühere Schemas haben WGS 72, WGS 66 und WGS 60 eingeschlossen. WGS 84 ist das durch das Globale Positionierungssystem verwendete Bezugskoordinatensystem.

Hauptrahmen

Der Koordinatenursprung von WGS 84 wird gemeint, um am Zentrum der Erde der Masse gelegen zu werden; wie man glaubt, ist der Fehler weniger als 2 Cm.

Der WGS 84 Meridian der Nulllänge ist der IERS Bezugsmeridian, 5.31 Kreisbogen-Sekunden oder 102.5 Meter (336.3 Fuß) östlich vom Greenwicher Nullmeridian an der Breite der Königlichen Sternwarte.

Der WGS 84 Gegebenheitsoberfläche ist ein an den Polen abgeplattetes Sphäroid (Ellipsoid) mit dem größeren (querlaufenden) Radius = 6,378,137 M am Äquator und f = 1/298.257223563 flach werdend. Der polare halbgeringe (verbundene) Radius b kommt dann Zeiten (1 - f), oder 6,356,752.3142 M gleich.

Jetzt WGS 84 Gebrauch die 1996-Erde Gravitationsmodell (EGM96) geoid, revidiert 2004. Dieser geoid definiert die nominelle Meeresspiegel-Oberfläche mittels einer kugelförmigen Obertöne-Reihe des Grads 360 (der ungefähr 100 km horizontale Entschlossenheit zur Verfügung stellt). Die Abweichungen des EGM96 geoid vom WGS 84 Bezugsellipsoid-Reihe von ungefähr-105 M bis ungefähr +85 M. EGM96 unterscheidet sich vom ursprünglichen WGS 84 geoid, die auf als EGM84 verwiesen sind.

Geschichte

Anstrengungen, die verschiedenen nationalen Vermessen-Systeme zu ergänzen, haben im 19. Jahrhundert mit den berühmten Büchern von F.R. Helmert (Mathematische und Physische Theorie der Physischen Erdmessung) begonnen. Österreich und Deutschland haben Zentralbüro für gegründet sterben Internationale Erdmessung (Hauptbüro von der Internationalen Erdmessung), und eine Reihe von globalen Ellipsoiden der Erde wurde (z.B, Helmert 1906, Hayford 1910 / 1924) abgeleitet.

Ein vereinigtes geodätisches System für die ganze Welt ist notwendig in den 1950er Jahren aus mehreren Gründen geworden:

• Internationale Raumwissenschaft und der Anfang der Raumfahrt.
• Der Mangel an der interkontinentalen geodätischen Information.
• Die Unfähigkeit der großen geodätischen Systeme, wie europäische Gegebenheit (ED50), North American Datum (NAD), und Tokyo Datum (TD), um eine Weltgeo-Datengrundlage zu schaffen
• Bedürfnis nach globalen Karten für die Navigation, Luftfahrt und Erdkunde.
• Westbereitschaft des Kalten Kriegs hat ein standardisiertes, geospatial WEITNATO-Bezugssystem, in Übereinstimmung mit der NATO-Standardisierungsabmachung nötig gemacht

Gegen Ende der 1950er Jahre hat das USA-Verteidigungsministerium, zusammen mit Wissenschaftlern anderer Einrichtungen und Länder, begonnen, das erforderliche Weltsystem zu entwickeln, auf das geodätische Daten verwiesen werden konnten und Vereinbarkeit zwischen den Koordinaten weit getrennter Seiten von Interesse gegründet. Anstrengungen der amerikanischen Armee, Marine- und Luftwaffe wurde verbunden, zur Welt von DoD Geodätisches System 1960 (WGS 60) führend. Der Begriff Gegebenheit so verwendet hier bezieht sich auf eine glatte Oberfläche etwas willkürlich definiert wie Nullerhebung, die mit den Maßnahmen des einer Reihe des Landvermessers von Entfernungen zwischen verschiedenen Stationen und Unterschieden in der Erhebung, alle im Einklang stehend ist, die auf einen Bratrost von Breiten, Längen und Erhebungen reduziert sind. Erbe-Vermessen-Methoden haben Erhebungsunterschiede zu einem Vorortszug horizontal bestimmt durch die Richtwaage, das Senklot oder ein gleichwertiges Gerät gefunden, das vom lokalen Ernst-Feld abhängt (sieh physische Erdmessung). Infolgedessen wird in den Erhebungen in den Daten zum geoid, eine Oberfläche Verweise angebracht, die mit der Satellitenerdmessung nicht sogleich gefunden wird. Die letzte Beobachtungsmethode ist dafür passender, global kartografisch darzustellen. Deshalb sollen eine Motivation und ein wesentliches Problem im WGS und der ähnlichen Arbeit zusammen Daten flicken, die getrennt für verschiedene Gebiete nicht nur gemacht wurden, aber in den Erhebungen zu einem Ellipsoid-Modell aber nicht zum geoid Verweise wiederanzubringen.

In der Vollendung von WGS 60 wurde eine Kombination von verfügbaren Oberflächenernst-Daten, astro-geodätischen Daten und Ergebnissen von HIRAN und kanadischen SHORAN-Überblicken verwendet, um ein am besten passendes Ellipsoid und eine Erde - Orientierung für jede der am Anfang ausgewählten Gegebenheit zu definieren. (Jede Gegebenheit wird relativ in Bezug auf verschiedene Teile des geoid durch die astro-geodätischen bereits beschriebenen Methoden orientiert.) War der alleinige Beitrag von Satellitendaten zur Entwicklung von WGS 60 ein Wert für das Ellipsoid-Flachdrücken, das bei der Knotenbewegung eines Satelliten erhalten wurde.

Vor WGS 60 hatte die amerikanische amerikanische und Armeeluftwaffe jeder ein Weltsystem durch das Verwenden verschiedener Annäherungen an die gravimetrische Gegebenheitsorientierungsmethode entwickelt. Um ihre gravimetrischen Orientierungsrahmen zu bestimmen, hat die Luftwaffe die bösartigen von den Unterschieden zwischen den gravimetrischen und astro-geodätischen Ablenkungen und geoid Höhen (wellenförmige Bewegungen) an spezifisch ausgewählten Stationen in den Gebieten der Hauptdaten verwendet. Die Armee hat eine Anpassung durchgeführt, um den Unterschied zwischen astro-geodätischem und gravimetrischem geoids zu minimieren. Durch das Zusammenbringen des relativen astro-geodätischen geoids der ausgewählten Daten mit einem Erde - gravimetrischen geoid wurden die ausgewählten Daten auf eine Erde - Orientierung reduziert. Seit den Armee- und Luftwaffensystemen abgestimmt bemerkenswert gut für den NAD, die HRSG. und die TD Gebiete, wurden sie konsolidiert und sind WGS 60 geworden.

Die USA-Verteidigungsministerium-Welt Geodätisches System 1966

Schritte zur Verbesserung eines globalen Systems waren Astrogeoid von Irene Fischer und der astronautic Quecksilbergegebenheit. Im Januar 1966 wurde ein Geodätisches Weltsystemkomitee, das aus Vertretern von der USA-Armee, Marine- und Luftwaffe zusammengesetzt ist, wegen der Verantwortung angeklagt sich zu entwickeln ein verbesserter WGS musste befriedigen kartografisch darzustellen, planend, und geodätische Voraussetzungen. Zusätzliche Oberflächenernst-Beobachtungen, ergibt sich aus der Erweiterung der Triangulation und trilateration Netze, und große Beträge von Doppler und optischen Satellitendaten waren verfügbar seit der Entwicklung von WGS 60 geworden. Mit den zusätzlichen Daten und verbesserten Techniken wurde WGS 66 erzeugt, der Bedürfnissen von DoD seit ungefähr fünf Jahren nach seiner Durchführung 1967 gedient hat. Die Definieren-Rahmen des WGS 66 Ellipsoid waren das Flachdrücken (1/298.25), bestimmt von Satellitendaten und der Halbhauptachse (6,378,145 Meter), die von einer Kombination von Doppler astro-geodätische und Satellitendaten bestimmt sind. 5 Welt° × 5 ° bedeuten, dass freies Lufternst-Anomalie-Feld die grundlegenden Daten zur Verfügung gestellt hat, für den WGS 66 gravimetrische geoid zu erzeugen. Außerdem wurde ein geoid, der zum WGS 66 Ellipsoid Verweise angebracht ist, aus verfügbaren astrogeodetic Daten abgeleitet, um eine ausführliche Darstellung von beschränkten Landgebieten zur Verfügung zu stellen.

Die USA-Verteidigungsministerium-Welt Geodätisches System 1972

Nach einer umfassenden Anstrengung, die sich über eine Zeitdauer von etwa drei Jahren, die Verteidigungsministerium-Welt Geodätisches System ausstreckt, wurde 1972 vollendet. Ausgewählter Satellit, Oberflächenernst und astrogeodetic Daten verfügbar im Laufe 1972 sowohl von DoD als auch von non-DoD Quellen wurden in einer Vereinigten WGS Lösung (ein in großem Umfang kleinste Quadratanpassung) verwendet. Die Ergebnisse der Anpassung haben aus Korrekturen zu anfänglichen Stationskoordinaten und Koeffizienten des Schwerefeldes bestanden.

Die größte zu WGS Zwecken jemals verwendete Datenerfassung wurde gesammelt, bearbeitet und hat in der Entwicklung von WGS 72 gegolten. Sowohl optische als auch elektronische Satellitendaten wurden verwendet. Die elektronischen Satellitendaten haben teilweise Daten von Doppler bestanden, die durch die amerikanische Marine zur Verfügung gestellt sind und non-DoD zur Unterstutzung Navy's Navigational Satellite System (NNSS) gegründete Satellitenverfolgen-Stationen zusammenarbeitend. Daten von Doppler waren auch von den zahlreichen Seiten verfügbar, die durch GEOCEIVERS während 1971 und 1972 gegründet sind. Daten von Doppler waren die primäre Datenquelle für WGS 72 (Abbildung 38). Zusätzliche elektronische Satellitendaten wurden durch den SECOR (Folgende Vergleichung der Reihe) Äquatoriales Netz zur Verfügung gestellt, das von der amerikanischen Armee 1970 vollendet ist. Optische Satellitendaten aus dem Geometrischen Weltsatellitentriangulationsprogramm wurden durch das v. Chr. 4 Kamerasystem (Abbildung 39) zur Verfügung gestellt. Daten von der Smithsonian Astrophysical Sternwarte wurden auch verwendet, der Kamera (Baker Nunn) und etwas Laseranordnung eingeschlossen hat.

Das in der Vereinigten WGS Lösung verwendete Oberflächenernst-Feld hat aus eine Reihe 410 10 ° &times bestanden; 10 ° gleiches Gebiet bedeutet freie Lufternst-Anomalien bestimmt allein von Landdaten. Dieses Ernst-Feld schließt Mittelanomalie-Werte kompiliert direkt von beobachteten Ernst-Daten ein, wo auch immer der Letztere in der genügend Menge verfügbar war. Der Wert für Gebiete von spärlichen oder keinen Beobachtungsdaten wurde von geophysikalisch vereinbaren Ernst-Annäherungen mit mit dem Ernst geophysikalischen Korrelationstechniken entwickelt. Etwa 45 Prozent der 410 freien Mittellufternst-Anomalie-Werte wurden direkt von beobachteten Ernst-Daten bestimmt.

Die astrogeodetic Daten in seiner grundlegenden Form bestehen aus der Ablenkung der vertikalen auf die verschiedenen nationalen geodätischen Daten verwiesenen Bestandteile. Diese Ablenkungswerte wurden in astrogeodetic geoid auf diese nationalen Daten verwiesene Karten integriert. Die geoid Höhen haben zur Vereinigten WGS Lösung durch die Versorgung zusätzlicher und ausführlicherer Daten für Landgebiete beigetragen. Herkömmliche Boden-Überblick-Daten wurden in die Lösung eingeschlossen, eine konsequente Anpassung der Koordinaten von benachbarten Beobachtungsseiten der v. Chr. 4, SECOR, Dopplers und Systeme von Baker-Nunn geltend zu machen. Außerdem wurden acht geodimeter lange Linie genaue Überquerungen zum Zweck eingeschlossen, die Skala der Lösung zu kontrollieren.

Die Vereinigte WGS Lösung war wie oben angegeben eine Lösung für geodätische Positionen und hat Rahmen des auf einer optimalen Kombination von verfügbaren Daten gestützten Schwerefeldes vereinigt. Die WGS 72 Ellipsoid-Rahmen, Gegebenheitsverschiebungen und andere verbundene Konstanten wurden getrennt abgeleitet. Für die vereinigte Lösung wurde eine normale Gleichungsmatrix gestützt auf jeder der erwähnten Dateien gebildet. Dann wurde die individuelle normale Gleichung matrices verbunden, und die resultierende Matrix gelöst, um die Positionen und die Rahmen zu erhalten.

Der Wert für die Halbhauptachse (a) des WGS 72 Ellipsoid ist 6 378 135 Meter. Die Adoption ein Wert, der um 10 Meter kleiner ist als das für den WGS 66 Ellipsoid, hat auf mehreren Berechnungen und Hinweisen einschließlich einer Kombination von Satelliten- und Oberflächenernst-Daten für die Position und Schwerefeld-Entschlüsse basiert. Sätze des Satelliten haben Stationskoordinaten abgeleitet, und gravimetrische Ablenkung der vertikalen und geoid Höhe-Daten wurden verwendet, um lokale-zu-geozentrisch Gegebenheitsverschiebungen, Gegebenheitsfolge-Rahmen, einen Gegebenheitsskala-Parameter und einen Wert für die Halbhauptachse des WGS Ellipsoids zu bestimmen. Acht Lösungen wurden mit den verschiedenen Sätzen von Eingangsdaten sowohl aus einem recherchierenden Gesichtspunkt als auch wegen der begrenzten Zahl von unknowns gemacht, der für in jeder individuellen Lösung wegen Computerbeschränkungen gelöst werden konnte. Das ausgewählte Doppler Satellitenverfolgen und die astro-geodätischen Gegebenheitsorientierungsstationen wurden in die verschiedenen Lösungen eingeschlossen. Gestützt auf diesen Ergebnissen und anderen zusammenhängenden Studien, die vom Komitee, vollbracht sind, wurden ein Wert von 6 378 135 Metern und ein Flachdrücken von 1/298.26 angenommen.

In der Entwicklung des Vorortszugs - zu WGS 72 Gegebenheitsverschiebungen, ergibt sich aus verschiedenen geodätischen Disziplinen wurden untersucht, analysiert und verglichen. Jene angenommenen Verschiebungen haben in erster Linie auf einer Vielzahl von Doppler TRANET und GEOCEIVER Stationskoordinaten basiert, die weltweit verfügbar waren. Diese Koordinaten waren mit der Punkt-Positionierungsmethode von Doppler bestimmt worden.

Ein neues Geodätisches Weltsystem: WGS 84

Am Anfang der 1980er Jahre wurde das Bedürfnis nach einem neuen geodätischen Weltsystem allgemein von der geodätischen Gemeinschaft auch innerhalb des US-Verteidigungsministeriums anerkannt. WGS 72 hat nicht mehr genügend Daten, Information, geografischen Einschluss oder Produktgenauigkeit für alle dann Strom zur Verfügung gestellt und hat Anwendungen vorausgesehen. Die Mittel, für einen neuen WGS zu erzeugen, waren in der Form von verbesserten Daten, vergrößertem Dateneinschluss, neuen Datentypen verfügbar und haben Techniken verbessert. GRS 80 Rahmen zusammen mit verfügbarem Doppler, Satellitenlaseranordnung und Beobachtungen von Very Long Baseline Interferometry (VLBI) hat bedeutende neue Information eingesetzt. Eine hervorragende neue Quelle von Daten war verfügbar vom Satellitenradar altimetry geworden. Auch verfügbar war ein fortgeschrittener kleinste Quadratmethode genannt Kollokation, die eine konsequente Kombinationslösung von verschiedenen Typen von Maßen alle hinsichtlich des Ernst-Feldes der Erde, d. h. geoid, Ernst-Anomalien, Ablenkungen, dynamischen Doppler usw. berücksichtigt hat.

Das neue Geodätische Weltsystem wurde WGS 84 genannt. Es ist zurzeit das Bezugssystem, das durch das Globale Positionierungssystem wird verwendet. Es ist geozentrisch und innerhalb von ±1 M allgemein konsequent. Aktuelle geodätische Verwirklichungen der geozentrischen Bezugssystemfamilie durch den IERS unterstütztes International Terrestrial Reference System (ITRS) sind geozentrisch, und innerlich am Niveau des wenigen-Cm konsequent, noch Meter-Niveau seiend, das mit WGS 84 im Einklang stehend ist.

Der WGS 84 hat ursprünglich den GRS 80 Bezugsellipsoid verwendet, aber hat einige geringe Verbesserungen in späteren Ausgaben seit seiner anfänglichen Veröffentlichung erlebt. Die meisten dieser Verbesserungen sind für die hohe Präzision Augenhöhlenberechnungen für Satelliten wichtig, aber haben wenig praktische Wirkung auf den typischen topografischen Gebrauch. Der folgende Tisch verzeichnet die primären Ellipsoid-Rahmen.

Der sehr kleine Unterschied im Flachdrücken läuft so — sehr theoretisch — Unterschied von 0.105 Mm in der polaren Halbachse hinaus. Zu den meisten Zwecken können die sich unterscheidenden polaren Äxte zu 6 356 752.3 M mit dem Gegenteil-Flachdrücken verschmolzen werden, das zu 298.257 rund gemacht ist.

Längen auf WGS 84

WGS 84 Gebrauch der IERS Bezugsmeridian, wie definiert, durch den Bureau International de l'Heure, der durch die Kompilation von Sternbeobachtungen in verschiedenen Ländern definiert wurde. Das bösartige davon Daten hat eine Verschiebung von ungefähr 100 Meter der östlich weg vom Nullmeridian an Greenwich, das Vereinigte Königreich verursacht.

Die Länge-Positionen auf WGS 84 stimmen mit denjenigen in der älteren nordamerikanischen Gegebenheit 1927 an ungefähr 85 ° Länge nach Westen in den ostzentralen Vereinigten Staaten überein.

Aktualisierungen und neue Standards

Die letzte Hauptrevision von WGS 84 wird auch "Erdgravitationsmodell 1996" (EGM96), zuerst veröffentlicht 1996, mit Revisionen so neu genannt wie 2004. Dieses Modell hat dasselbe Bezugsellipsoid wie WGS 84, aber hat eine höhere Treue geoid (ungefähr 100 km Entschlossenheit gegen 200 km für den ursprünglichen WGS 84).

Viele der ursprünglichen Autoren von WGS 84 haben zu einem neuen höheren Treue-Modell, genannt EGM2008 beigetragen. Dieses neue Modell wird einen geoid mit einer Entschlossenheit haben, die sich 10 km nähert, mehr als 4.6 Millionen Begriffe in der kugelförmigen Vergrößerung (gegen 130,317 in EGM96 und 32,757 in WGS 84) verlangend.

Siehe auch

• GPS
• NAD83
• ETRS89
• EGM96
• Geo (Mikroformat) - um WGS84-Koordinaten in (X) HTML zu erhöhen
• Geotagging
• Punkt von Interesse
• Geodätisches System

Links

• NIMA Technische Verteidigungsministerium-Welt des Berichts TR8350.2 Geodätisches System 1984, Seine Definition und Beziehungen Mit Lokalen Geodätischen Systemen, der Dritten Ausgabe, dem Nationalen Geospatial-Geheimdienst. Das ist die offizielle Veröffentlichung des Standards einschließlich Nachträge. Bemerken Sie, dass dieser Bericht wirklich den EGM 96 Modell (eine Revision von WGS 84) dokumentiert. Der ursprüngliche WGS 84 wird in Versionen vor 1996 dokumentiert.
• Wichtiger NGA (war NIMA), die Seite auf Erdernst-Modellen
• Technisches Handbuch DMA TM 8358.1 - Daten, Ellipsoide, Bratrost und Bratrost-Bezugssysteme am Nationalen Geospatial-Geheimdienst (NGA)
• Beschreibung des Unterschieds zwischen dem geoid und dem Ellipsoid aus dem Geodätischen Nationalen NOAA US-Überblick GEOID Seite
• NASA GSFC Erdernst-Seite
• GeographicLib stellt einem Dienstprogramm GeoidEval (mit dem Quellcode) zur Verfügung, um die geoid Höhe für den EGM84, den EGM96 und die EGM2008 Erdernst-Modelle zu bewerten. Hier ist eine Online-Version von GeoidEval.
• Raumverweisung EPSG Vorsprung 4326 - WGS 84
• GPS koordiniert

Die erste Version dieses Textes wurde aus der öffentlichen Bereichsbroschüre Erdmessung für den Laien an http://www.ngs.noaa.gov/PUBS_LIB/Geodesy4Layman/TR80003E.HTM#ZZ11 - bitte Wikify als notwendig genommen. Dieses Dokument wurde 1984 geschrieben und muss eventuell aktualisiert werden.