definirea sistemului de coordonate de referinta euref

5/28/2018 Definirea Sistemului de Coordonate de Referinta EUREF

1/8

Definirea sistemului de coordonate de referinta EUREF. UTM

EUREF=subcomisia de referinta (agentia pentru Europa, organism ce are ca scop

realizarea unei retele geodezice europene)

Sistemul de coordonate de referinta adoptat de EUREF (cadreu de referinta a

Asociatie Internationale a Geodeziei sub comisie europeana) este ETRS 89 (European

Terrestrial Reference System), iar sistemul de cote EURS (European Vertical Reference

System)

Sistemul ETRS 89 poate fi descries de un ECRS (European Coordinates ReferenceSystem)

a=63778137

257222101.2981

f

Elipsoidul de referinta G2S80 si EVRS

= datum vertical W0= U0NAP

nivelul zero in care vericala locului este egala cu normala le alipsoid

= componentele verticale sunt diferentele dintre potentialul Wp al

Pamantului in camp gravitational in punctul considerat P si potentialul

nivelului zore al sistemului EVRS

-Wp = W0 - Wp = Cp (numerele geopotentiale)UTM = sistemul de proiectie universal mercator, are ca ellipsoid de referinta WGS

84

Sistemul divide suprafata Pamantului 60 zone longitudinale (6) si 20 latitudinale

(8); =6 =8

Tipul de proiectiecilindrica transversala mercator secanta; liniile decontact se afla la aproximativ 180 km de fiecare parte a meridianului central

Meridianul central = 3, 9, 13 E sau V fata de Greenwich

Latitude of origin = 0 originea axei N respectiv S se afla la ecuator

False northing = 0 pentru emisfera N 10 000 000 m pentru emisfera S

False easting = 500.000 m pentru fiecare fus

Scale factor of origin = 0.9996 descreste de la meridianul axial pana centrulva intersecta sfera. Liniile de contact situate la 180 km de fiecare parte a meridianului

central vor avea coeficientul 1

EUREFEvolutie, statutul actual si perspective.

In 1987, IAG la Adunarea Generala din Vancouver si CERCO la Adunarea Plenara din Atena au decis independentsa dezvolte un nou Sistem Geodezic European de Referinta bazat pe GPS si care sa indeplineasca urmatoarelecerinte:

Sistemul de referinta

spatial european EUREF

(European Reference Frame)ETRS(terestru)

sistem de referinta terestru european

datum geodesic

ETRS 89

sistem de coordonate

elipsoidul de proiectie

UTM

EVRS (pentru cote)

sistem de referinta vertical european

datum vertical

NAP


2/8

reprezentarea unui cadru geocentric de referinta pentru orice proiect geodezic-geodinamic de precizie pe platoulEuropean;

sa fie o referinta precisa si foarte apropiata de WGS84 pentru a fi utilizata in geodezie si in toate felurile denavigatie in intreaga Europa;

sa fie o referinta larga, continentala, pentru seturile de Data Cartografica Digitala multinationala, derivate dinmultiplele seturi de Datumuri nationale existente in Europa.

4 GPS si datumul European de altitudine.

In Europa exista in prezent sisteme nationale de altitudine cu datum diferit. Peste 40 de tari Europene utilizeaza 19sisteme de referinte a mareei, diferentele respectand masurile de referinta ale mareei UELN (Amsterdam), variind dela +16 la -231 centimetri (Sacher et al. 1999). Statiile de determinare ale mareei ale sistemului de altitudini nationalein Europa sunt amplasate la oceane si mari interne Marea Baltica, Marea Nordului, Marea Mediterana, MareaNeagra, Marea Adriatica, Oceanul Atlantic. De notat ca datumul utilizat pentru altitudini este de natura istorica si nutoate punctele 0 sunt referite la nivelul mediu al marii. Unele puncte 0 sunt referite la nivelul minim al mareei (Ostend)sau la cel maxim. De exemplu punctul zero pentru Amsterdam este referit la nivelul mediu al mareei din 168 Circa50% din statele Europene utilizeaza altitudinile normale, 35% altitudinile ortometrice si in jur de 15% altitudinileortometice normale.

Avand in vedere unificarea sistemului de referinta GPS, CERCO cere urgent realizarea Sistemului European deAltitudini uniform pentru unificarea Datelor de Baza pentru Cartografia Digitala. Noul sistem se va baza pe sistemulde altitudini normale si va fi referit la Mareea masurata la Amsterdam. Inca din 1984 s-a incercat rezolvareaproblemei in cadrul Subcomisiei EUREF. Aceasta unificare urmareste doua aspecte. Primul este largirea extensivasi intensiva a UELN (Reteaua Unificata a Nivelmentului European), care inseamna incorporarea a doua retele:reteaua primara a noilor tari (Central si est Europene) si reteaua de nivelment secundara a tuturor tarilor Europene.

Al doilea aspect il reprezinta realizarea unui proiect GPS avand ca tinta interconectarea tuturor datumurilor Europenede nivelment.

In Europa sunt in prezent doua retele continentale de nivelment definind doua sisteme de altitudini: Amsterdam siBaltic. Prima retea continentala de nivelment este UELN, a doua UPLN (Retea de Nivelment Unitara si Precisa) careacopera partea Europeana a fostei Uniuni Sovietice si tarile care au apartinut blocului Sovietic. UPLN consta dinliniile de nivelment de ordinul I care traverseaza Bulgaria, Cehia, Germania de Est, Polonia, Slovacia, Ungaria,

Belarus, Estonia, Letonia, Lituania, Ucraina, Moldova, Romania, Rusia si Georgia. UPLN a fost masurat in anii `50 siremasurat in anii `70. Contine peste 350 de puncte nodale, observatiile au fost compensate ca diferente de altitudininormale si referite la mareea din Kronstadt (Rusia). Stabilirea UELN a demarat la sfarsitul anilor `70, o nouacompensare a fost realizata in 1986 si un nou proiect de extindere si indesire a UELN cu repetarea compensarii afost lansat in 1995 (UELN-95). Din permanenta compensare trebuie sa rezulte dezvoltarea unei retele a deplasarilorpe verticala. Observatiile in compensare sunt diferentele de altitudini geopotentiale, parametri estimati sunt numerelegeopotentiale. Astfel este usor sa se poata trece de la unitatea geopotentiala la un tip arbitrar de cote. In 1998 UELNavea mai mult de 3000 de puncte nodale. Probleme de rezolvat pe viitor: extinderea retelei la Marea Neagra sifortarea Marii Britanii si a blocului Scandinavic sa incorporeze mai multe linii de legatura a nivelmentului cu tarilebaltice.

Obiectivele proiectului EUVN sunt multiple: stau la baza unificarii sistemului European de altitudini care trebuia saaiba o precizie de cativa centimetri, furnizeaza puncte de referinta pentru determinarea geoidului European, leagamasurarea mareilor la diferite oceane si mari pentru determinarea variatiilor dintre ele si pregateste sistemul dereferinta European geocinematic. Proiectul EUVN uneste trei retele Europene: doua de nivelment (UELN si UPLN) si

EUREF.

Faza initiala a proiectului, numita EUVN97 a fost realizata in 1997/1998 ca o intelegere (joint venture) a tuturor tarilorEuropene participante la EUREF. Totalul de 217 statii EUVN, distribuite in aproape toate tarile Europene cuprind: 37de statii permanente, 79 de statii EUREF, 53 de puncte nodale pentru nivelmentul de ordinul I si 63 de puncte demasurare a mareei. Toate statiile EUVN au fost legate la retelele nationale de nivelment de ordinul I. Campania GPSa fost realizata simultan pentru toate statiile din 21 mai pana in 29 mai 1997. Precizia obtinuta la compensare a fostde 4-5 milimetri, dar precizia reala nu poate fi mai buna de 10 milimetri. Proiectul continua cu colectarea datelor denivelment si gravitate.


3/8

5 Altitudini GPS si geoidul in Europa.

Dupa cum este cunoscut, definirea altitudinilor nivelurilor marilor este legata implicit de geoid (altitudini ortometrice)sau de cvasigeoid (altitudini normale). Un nou datum vertical poate fi definit prin alegerea suprafatei 0 a(cvasi)geoidului. Astfel, atat adancimile marine cat si altitudinile de pe uscat pot fi incluse in sistemul globalgeocentric. O data definita suprafata de referinta, altitudinile marilor pot fi determinate prin calcule teoretice sau directutilizand masuratorile GPS. Fezabilitatea altitudinilor GPS depinde esential de calitatea modelului de geoid pentru

teritoriul masurat. Acest model trebuie legat la ambele cadre de referinta GPS si la reteaua de nivelment specificateritoriului respectiv. Realizarea unui model de geoid precis si omogen este greu de realizat datorita masuratorilorgravimetrice destul de sarace pe intregul continent.

Simultan cu masuratorile GPS si interconectarea nivelmentului diferitelor datumuri Europene se determina un modelde cvasi (geoid) foarte precis. Cel mai bun model global geopotential este EGM96 (360,360). S-a dezvoltat intr-unefort comun al NIMA (DoD, USA) si NASA GSFC. Modelul este bazat pe observatii satelitare, anomalii grevimetrice sidate altimetrice satelitare.

6 Realizarea retelei EUREF in Romania.

6.1 Reteaua realizata de NGS in anul 1995.

Realizarea retelei EUREF in Romania s-a realizat in anul 1994 printr-un program comun al Ministerului Agriculturii siAlimentatiei din acea vreme, reprezentat de fostul IGFCOT (Institutul de Geodezie, Fotogrammetrie, Cartografie siOrganizarea Teritoriului), Directia Topografica Militara si NGS (SUA).

In cadrul acestei determinari s-au efectuat legaturi cu Ungaria, Bulgaria si Turcia. Scopul lucrarii l-a constituitdeterminarea coordonatelor a 7 puncte de baza, de tipul A (Capitolul 2.7), care sa devina baza pentru determinarileulterioare ale unor puncte de tipul B sau C. Aceste statii au fost legate la 3 puncte ale retelei EUREF: Madrid(Spania), Onsala (Suedia) si Wettzell (Germania). Coordonatele celor trei puncte erau determinate in sistemul decoordonate ITRF92. In prelucrarea datelor au fost considerate puncte fixe, fara erori. Initial fusesera alese sipunctele Matera (Italia) si Graz (Austria), dar au fost respinse datorita instabilitatii tectonice a primului si a unei eroride cota a celui de al doilea. Coordonatele elipsoidale ale clor trei puncte au fost referite la sistemul ITRF92, epoca1990. Aceste valori au fost aduse la epoca 1997, utilizand viteza data de IERS si aceste valori au intrat indeterminarea coordonatelor retelei EUREF din Romania (Figura 1)


4/8

Figura 1- Vectori din trei statii IGS folosite in determinarea coordonatelor

Punctului DEALUL PISCULUI in Bucuresti

Punctele romanesti alese pentru a deveni puncte de ordinul A ale retelei EUREF Romanesti au fost: Constanta,Dealul Piscului, Mosnita, Osorhei, Sfantu Gheorghe, Sarca si Stanculesti. Toate sunt si puncte de ordinul I a reteleinationale geodezice. De asemenea, dupa cum se observa din Figura 2, sunt bine repartizate pe teritoriul Romaniei.Timpul de stationare pe fiecare punct a fost de 4 zile. Colectarea datelor s-a facut la 30, unghiul de elevatie pentrusatelitii alesi a fost de 20. Precizia dorita pentru coordonatele finale a fost de 5 milimetri + 1:10.000.000. StatiaDealul Piscului, localizata in incinta Observatorului Militar Astronomic, a fost aleasa ca origine a retelei, fiinddeterminata din cele trei puncte si apoi a devenit punct cu coordonate cunoscute pentru celelalte 6 puncte. Programulde prelucrare al datelor a fost elaborat de specialistii NGS. Tinand cont de data la care a fost realizat, programul aincercat sa cuprinda toate elementele generatoare de erori.


5/8

Figura 2Vectori folositidin DEALULPISCULUI inBucuresti pentru

determinarea

coordonatelorpentru restulstatiilor

Dateleinregistrate timpde 4 zile au fostimpartite insesiuni de cate24 de ore,fiecare fiind

calculateseparat. PunctulDealul Piscului

a fostdeterminat dincele trei puncte

vechi.Coordonatele

finale aleacestui punct aufost obtinute dinmedia celorpatru valori,fiecare valoare

venind din trei determinari (Madrid, Onsala si Wettzell). Rezultatele sunt prezentate in Tabelul 3. Coordonatele finalesunt in sistem ITRF92, epoca 1997.

Tabelul 3

X Y Z

4,098,299 m + 2,008,691 m + 4,440,543 m +

0.9764 m (-4 mm) 0.1345 m (-2 mm) 0.6464 m (-5 mm)

0.9806 m (0 mm) 0.1391 m (2 mm) 0.6528 m (1 mm)

0.9844 m (4 mm) 0.1356 m (-1 mm) 0.6575 m (5 mm)

0.9811 m (1 mm) 0.1377 m (1 mm) 0.6503 m (-1 mm)

Media 0.9806 m 3 mm 0.1367 m 2 mm 0.1616 m 4 mm

Punctul Dealul Piscului a devenit astfel baza pentru de terminarea celorlalte 6 puncte. De asemenea, tot din acest

punct au fost determinate si alte puncte din Ungaria, Bulgaria si Turcia. Astfel, din Ungaria s-au determinat punctele:Mako, Penc, Sopron, Tarpa si Tenkes, din Bulgaria punctele: Gabrowo, Kavarna, Sofia si Vidin, iar din Turcia punctulYigilca. Puntele determinate in Ungaria fac parte dintr-o retea care are ca scop determinarea miscarilor crustale inEuropa Centrala si de Est. De altfel, in Capitolul 6.2 vom discuta si despre aceasta retea separat.

Din punctul Dealul Piscului s-au determinat deci toate celelalte puncte. Intrucat timpul de stationare cu punctelevechi, respectiv Madrid, Onsala si Wettzell, oricare punct (Constanta, Mosnita, Osorhei, Sfantu Gheorghe, Sarcasau Stanculesti) putea fi determinat direct din aceste trei puncte. Din motive de timp, doar coordonatele punctuluiMosnita au fost determinate separat din punctele Madrid, Onsala si Wettzell, diferenta fata de determinarea dinDealul Piscului fiind de doar 1 milimetru pe axa X, 3 milimetru pe axa Y si 3 milimetri pe axa Z. A fost astfel verificataincadrarea in sistem.


6/8

In tabelul 4 sunt prezentate coordonatele rezultate pentru toate punctele nou determinate in sistem ITRF92, epoca1997, cu preciziile pe fiecare axa (X, Y si Z).

Tabelul 4

Denumire punct

X Y Z c n u

(m) (mm)CONSTANTA 4023362.174 219084225 4422995.434 2 3 5

MOSNITA 4153382.480 1623173.017 4545098.760 1 1 4

OSORHEI 4034633.470 1631849.595 4647381.833 3 1 9

SIRCA 3858208.781 1983192.079 4660288.149 4 1 6

SFINTU-GHEORGHE 4005316.891 1937791.947 4555276.099 2 2 6

STANCULESTI 4145351.453 1840743.996 4469797.363 3 2 7

MAKO, HUNGARY 4128720.608 1557707.433 458995437 4 2 6

PENC, HUNGARY 4052449.726 1417680.987 4701407.089 5 2 6

SOPRON, HUNGARY 4125618.981 1230226.025 4690656.320 2 1 12

TARPA, HUNGARY 3939065.778 163557742 4726647.295 3 3 11TENKES, HUNGARY 4224902.717 1390480.313 4556477.784 4 3 15

GABROVO, BULGARIA 4227589.980 1996278.334 4324909.713 2 2 9

KAVARNA, BULGARIA 4083131.495 2205288.849 436108295 1 2 11

SOFIA, BULGARIA 4319372.535 1868687.640 4292063.933 5 1 10

VIDIN, BULGARIA 4233068.577 1773730.005 4414410.561 2 2 7

YIGILCA, BULGARIA 4117361.885 2517076.969 4157679.183 3 1 9

Rezultatele finale au fost reduse la Sistemul de coordonate EUREF89, sistemul unic de referinta in Europa.Parametri de transformare au fost furnizati de Grupul Tehnic de Lucru al EUREF.Formula utilizata este urmatoarea:

(3)

In care:

X, Y, Z sunt translatiile bazate pe transformarea globala ITRF92-ITRF89, incluzand si coeficientul de scara;

1, 2, 3 sunt rotatiile din 1992 inapoi la 1989, datorate miscarii platoului European.

Parametri acceptati pentru translatii si rotatii sunt cei definiti de Boucher in 1993:

X = 3.8 cm, Y = 0 cm, Z = -3.7 cm

1= 0.21 mas/an, 2= 0.52mas/an, 3= -0.68 mas/an.

Introducand aceste date in formula (3), se obtin coorodonatele globale teridimensionale in sistem ETRF89 pentrufiecare punct in parte coordonatele finale sunt prezentate in Tabelul 5.


7/8

Tabelul 5

Denumire punctX Y Z

(m)

CONSTANTA 4023362.317 219084164 4422995.352

DEALUL PISCULUI 4098300.120 2008691.074 4440543.567MOSNITA 4153382.614 1623172.953 4545098.673

OSORHEI 4034633.605 1631849.532 4647381.747

SIRCA 3858208.923 1983192.019 4660288.068

SFINTU-GHEORGHE 4005317.031 1937791.885 4555276.016

STANCULESTI 4145351.590 1840743.932 4469798.277

MAKO, HUNGARY 4128720.741 1557707.369 458995350

PENC, HUNGARY 4052449.858 1417680.924 4701407.002

SOPRON, HUNGARY 4125619.109 1230225.960 4690656.231

TARPA, HUNGARY 3939065.915 163557680 4726647.211

TENKES, HUNGARY 4224902.847 1390480.247 4556477.694

GABROVO, BULGARIA 4227590.118 1996278.269 4324909.627

KAVARNA, BULGARIA 4083131.637 2205288.787 436108212

SOFIA, BULGARIA 4319372.488 1868687.574 4292063.845

VIDIN, BULGARIA 4233068.712 1773729.940 4414410.473

YIGILCA, BULGARIA 4117362.030 2517076.907 4157679.101

Reteaua astfel obtinuta indeplineste fara dubii scopul pentru care a fost realizata, respectiv crearea unei retelegeodezice de ordinul A in Romania. Preciziile au fost demonstrate, punctele acopera foarte bine teritoriul Romaniei.Trebuie doar tinut cont in viitoarele calcule de miscarile placilor tectonice in timp.

6.2 Reteaua realizata pentru determinarea miscarilor placilor tectonice in Europa Centrala,

CERGOP.

Proiectul CERGOP a demarat primele masuratori in mai 1994 si cuprindea zece tari. O data cu aderarea Romaniei laprogram, numarul tarilor a crescut la 11. Primele masuratori in Romania s-au efectuat din 29 mai pana in 2 iunie1995. Reteaua CERGOP isi propune realizarea a trei scopuri principale:

realizarea cercetarilor geodinamice in zona Europei Centrale bazate pe masuratori foarte precise in cadrul uneiretele unice;

investigatii profunde a profilului tectonic din zona Europei Centrale, zona Teisseyre Tornquist, bazinul Carpaticsi Panonic si influentele lor asupra regiunii Alpo-Adriatice;

furnizarea unui cadru de referinta subregional pentru studiul deformatiilor.

Initial au fost alese doar patru locatii: Tismana, Gilau, Iasi-Repedea si Macin, pe considerente geologice. Dinnefericire aceste puncte nu s-au suprapus cu puncte ale retelei geodezice Romanesti datorita neantelegerilor cuDirectia Topografica Militara. In urma discutiilor purtate cu partea romana care raspundea de proiect, numarulpunctelor a fost suplimentat cu inca patru: Bucuresti, Fundata, Vrancea si Vatra Dornei. Astfel, numarul total depuncte stationate a fost de opt. Din Figurile 3 si 4, se observa tarile participante la proiect (Germania, Polonia,

Austria, Cehia, Slovacia, Ungaria, Italia, Croatia, Slovenia, Ucraina si Romania) si dispunerea punctelor determinate.Masuratorile au fost repatate in anii urmatori, datele fiind prelucrate de IfAG, Germania. Timpul de stationare pefiecare punct a fost de 4 zile. Rezultatele au fost considerate forte bune. Din nefericire doar un punct din cele 8 arezistat in timp, restul fiind distruse.


8/8

In prezent exista doua proiecte finantate de Germania si Olanda, care au ca scop deteminarea miscarilor placilortectonice. In acest caz, punctele de determinat se suprapun pe puncte ale retelei geodezice nationale, ceea ce leasigura o stabilitate mai mare in timp.

definirea sistemului de coordonate de referinta euref

Documents