Сравнительный анализ референц-эллипсоидов России и США

Уже во времена античности пришло понимание шарообразной форме Земли (рис. 1а). А в 17 веке из знания о том, что планета вращается вокруг своей оси логично вытекало следствие о сплюснутости её с полюсов (рис. 1б). Дальнейшие измерения показали, что форма Земли грушевидная, сплюснутая у полюсов и выпяченная на экваторе (рис. 1в).


Рис. 1. Изменение представлений о форме Земли:
в античные времена (слева); в 17 веке (в центре); в настоящее время (справа).


В результате длительного развития представлений о форме Земли как планеты сложилось понятие о геоиде. Геоид — уровенная поверхность, приблизительно совпадающая со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженная под материками.
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. Эта поверхность принимается за математическую поверхность Земли, или "уровень моря", от которого отсчитывают высоты точек земной поверхности (так называемые ортометрические высоты). Но форма геоида весьма сложна и зависит от распределения масс и плотностей в теле Земли. Точно установить положение геоида под материками очень сложно, поскольку измерения силы тяжести выполняются на физической поверхности Земли, а затем довольно сложными приемами редуцируются на поверхность геоида с известной долей неопределенности. Чтобы упростить решение проблемы, М.С.Молоденский вместо геоида предложил использовать поверхность квазигеоида.
Квазигеоид - поверхность близкая к поверхности геоида, определяемая только по результатам измерений на земной поверхности без привлечения данных по распределению масс. Фигура квазигеоида совпадает с геоидом на территории Мирового океана и очень близко подходит к нему на суше, отклоняясь не более чем на 2 метра в высоких горах и на несколько сантиметров на равнинной местности (рис. 2). Поверхность квазигеоида не является уровенной. Тем не...

Геодезические системы отсчета. Геодезические системы отсчета (Reference System) устанавливают параметры, определяющие фигуру, размеры, гравитационное поле Земли и закрепляют гринвичскую геоцентрическую прямоугольную си¬стему координат. Ее начало в центре масс Земли, ось Z направ¬лена к северному полюсу, ось Х - в плоскости меридиана Гринви¬ча, оси Х и У лежат в плоскости экватора. Важнейшими парамет¬рами Земли являются: fМз - произведение гравитационной по-стоянной на массу; 3 - угловая скорость вращения; а - эква¬ториальный радиус;  - сжатие; c - скорость света в вакууме. Включение скорости света в число параметров обусловлено тем, что современные линейные измерения основаны на определении времени распространения электромагнитных волн - скорость света устанавливает линейный масштаб геодезических построе¬ний.
Общеземными (международными) системами отсчета являются IERS (Inte
ational Earth Rotation Service), ее европейская подсистема ЕТRS (Еurореаn Теrrеstrial Reference System), систе¬ма GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), параметры которой служат основой ряда других систем Европы, Австралии иАмерики.
В России без интеграции с западными странами создана система Параметры Земли 1990 г.
Поверхность и полюса Земли подвержены геодинамиче¬ским процессам. Ось вращения движется в теле Земли и пере¬мещается относительно небесных тел. Поэтому составной час¬тью геодезических систем отсчета являются опорные сети (Reference Frame), фиксирующие положение гринвичской про¬странственной прямоугольной геоцентрической системы коорди¬нат. В системе IERS новейшими методами космической геодезии установлены сети ITRF (IERS Terrestrial Reference Frame), за¬крепляющие положение центра масс Земли с точностью до 10 см и ориентирующие полярную ось по ее условному земному по¬люсу (СТР - Conventional Terrestrial Pole), соответствующему среднему полюсу за 1900-1905 гг. и исправленному на нутацию. Небесные сети ICRF (IERS Celestial Reference Frame) закрепляют полярную...