Państwowy system odniesień przestrzennych - system przyjętych i stosowanych w Polsce geodezyjnych układów współrzędnych płaskich prostokątnych (X,Y) oraz wysokości (H). System został wprowadzony rozporządzeniem z 8 sierpnia 2000 roku[1]. Od roku 2012 elementy, parametry techniczne geodezyjnych układów odniesienia, układów wysokościowych i układów współrzędnych reguluje rozporządzenie Rady Ministrów z 15 października 2012 roku[2].
System jest stosowany w pracach geodezyjnych i kartograficznych, które są wykonywane dla celów gospodarczych. Zastąpił on układ współrzędnych płaskich prostokątnych „1965” oraz układy lokalne, które mogły być stosowane do końca 2009.
1) geodezyjne układy odniesienia (będące matematyczną i fizyczną realizacją europejskiego ziemskiego systemu odniesienia ETRS89) oznaczone symbolami:
PL-ETRF2000 - fizyczną realizacją tego układu jest sieć europejskich stacji permanentnych EPN (European Permanent Network) o dokładnie wyznaczonych współrzędnych oraz zmianach tych współrzędnych w czasie. Przenoszenie na obszar Polski tego układu odbywa się przez sieć stacji permanentnych ASG-EUPOS.
PL-ETRF89 - fizyczną realizacją tego układu jest sieć punktów podstawowej osnowy geodezyjnej. Przenoszenie na obszar Polski tego układu odbywa się za pośrednictwem obserwacji satelitarnych GNSS (Global Navigation Satellite Systems).
2) układy wysokościowe (będące matematyczną i fizyczną realizacją europejskiego ziemskiego systemu wysokościowego EVRS) oznaczone symbolami:
PL-KRON86-NH - układ ten tworzą wysokości normalne odniesione do średniego poziomu Morza Bałtyckiego, wyznaczonego dla mareografu w Kronsztadzie. Układ ten stosuje się do czasu wdrożenia układu wysokościowego PL-EVRF2007-NH jednak nie dłużej niż do 31 grudnia 2019 roku.
PL-EVRF2007-NH - układ ten tworzą wysokości normalne odniesione do średniego poziomu Morza Północnego, wyznaczonego dla mareografu w Amsterdamie (Normaal Amsterdams Peil). Elipsoidą normalnego pola siły ciężkości jest elipsoida odniesienia GRS 80.
układy współrzędnych:
geocentrycznych kartezjańskich oznaczone symbolem XYZ,
geocentrycznych geodezyjnych oznaczone symbolem GRS80h
geodezyjnych oznaczone symbolem GRS80H;
układy współrzędnych płaskich prostokątnych oznaczone symbolami:
PL-LAEA - układ jest utworzony na podstawie matematycznie jednoznacznego przyporządkowania punktów na elipsoidzie odniesienia GRS 80 odpowiednim punktom na płaszczyźnie według teorii azymutalnego równopowierzchniowego odwzorowania Lamberta.
PL-LCC - układ jest utworzony na podstawie matematycznie jednoznacznego przyporządkowania punktów na elipsoidzie odniesienia GR S80 odpowiednim punktom na płaszczyźnie według teorii stożkowego równokątnego odwzorowania Lamberta. Obszar Polski obejmuje jeden pas równoleżnikowy tego układu.
PL-UTM - układ jest utworzony na podstawie matematycznie jednoznacznego przyporządkowania punktów na elipsoidzie odniesienia GRS 80 odpowiednim punktom na płaszczyźnie według teorii odwzorowania poprzecznego Merkatora. Obszar Polski obejmują trzy pasy południkowe o rozciągłości równej 6º długości geodezyjnej każdy, o południkach osiowych - 15ºE, 21ºE i 27ºE, oznaczane numerami - 33, 34 i 35.
PL-2000 - układ jest utworzony na podstawie matematycznie jednoznacznego przyporządkowania punktów na elipsoidzie odniesienia GRS 80 odpowiednim punktom na płaszczyźnie według teorii odwzorowania Gaussa-Krügera. Obszar Polski obejmują cztery pasy południkowe o rozciągłości równej 3º długości geodezyjnej każdy, o południkach osiowych - 15ºE, 18ºE, 21ºE i 24ºE, oznaczane numerami - 5, 6, 7 i 8.
PL-1992 - układ jest utworzony na podstawie matematycznie jednoznacznego przyporządkowania punktów na elipsoidzie odniesienia GRS 80 odpowiednim punktom na płaszczyźnie według teorii odwzorowania Gaussa-Krügera. Obszar Polski obejmuje jeden pas południkowy o rozciągłości od 14º00'E do 24º30'E i południku osiowym 19ºE.
Państwowy system odniesień przestrzennych stosuje się z uwzględnieniem[2]:układ współrzędnych PL-LAEA stosuje się na potrzeby analiz przestrzennych i sprawozdawczości na poziomie ogólnoeuropejskim
układ współrzędnych PL-LCC stosuje się na potrzeby wydawania map w skali 1:500 000 i w mniejszych skalach
układ współrzędnych PL-UTM stosuje się na potrzeby wydawania standardowych opracowań kartograficznych w skalach od 1:10 000 do 1:250 000, wydawania map morskich oraz wydawania innych map przeznaczonych na potrzeby bezpieczeństwa i obronności państwa
układ współrzędnych PL-2000 stosuje się na potrzeby wykonywania map w skalach większych od 1:10 000 - w szczególności mapy ewidencyjnej i mapy zasadniczej
układ współrzędnych PL-1992 stosuje się przy opracowaniach niestandardowych
Mapa numeryczna - mapa w formie cyfrowej, której obiekty przedstawione są w formie obrazów wektorowych lub rastrowych. Mapa numeryczna może być częścią Systemu Informacji Geograficznej. Pełni wtedy funkcję środka do wizualizacji danych geograficznych zawartych w bazie. Wprowadzenie technologii informatycznej do działu kartografii zajmującego się tworzeniem map zrewolucjonizowało sposób przedstawiania informacji na mapach oraz przetwarzania tych informacji. Pierwsze mapy numeryczne były wyłącznie zbiorem elementów wektorowych (punktów, linii oraz poligonów). Później, po wdrożeniu obiektowości, wydzielone obiekty mapy numerycznej wiązano z odpowiadającymi im rekordami w bazie danych. W ten sposób ze zwykłego obrazka w komputerze mapa numeryczna stała się ważnym narzędziem w procesach decyzyjnych. Technologia Systemów Informacji Geograficznej rozszerzyła możliwości wykorzystania map numerycznych stosując w nich tematyczne warstwy rastrowe. Mapę numeryczną można utworzyć kilkoma sposobami z użyciem różnych metod pozyskiwania danych geograficznych:
• geodezyjne pomiary bezpośrednie , digitalizacja map kreskowych, metody fotogrametryczne i teledetekcyjne.
Obiekty mapy numerycznej: powierzchniowe. Punktowe . linie
Niwelacja trygonometryczna jest metodą pomiaru wysokościowego, polegającą na wyznaczaniu wysokości bezwzględnych, względnych lub różnic wysokości wybranych punktów na podstawie obserwacji: kąta pionowego i odległości poziomej lub skośnej. Na podstawie pomiaru pionowego kąta pochylenia a lub zenitalnego z i odległości poziomej d określane jest przewyższenie h, stanowiące różnicę wysokości pomiędzy poziomem przechodzącym przez oś obrotu lunety (horyzontem instrumentu) a punktem celu. Przewyższenie obliczone na podstawie odległości zredukowanej do poziomu wyraża się wzorem: h=d*tg(alfa)
Wykonanie niwelacji trygonometrycznej przy krótkich celowych, o długości dochodzącej najwyżej do 300 m nie wymaga uwzględniania krzywizny Ziemi, ponieważ wpływ tego czynnika nie przekracza wówczas 1 cm. Wadą niwelacji trygonometrycznej w stosunku do niwelacji geometrycznej jest natomiast przeciętnie niższa dokładność, charakteryzująca się błędem pomiaru wysokości rzędu od jednego do kilku centymetrów.
Osnowa odnawialna. Technologia osnów odtwarzalnych eliminuje tę niedogodność odnosząc punkty odtwarzalne do budynków i innej trwałej infrastruktury technicznej. Punkty te są łatwo materializowane, tylko na czas użytkowania, przy pomocy ściennych znaków geodezyjnych współpracujących z wszystkimi dostępnymi przyrządami pomiarowymi. Technologia osnów odtwarzalnych wykorzystuje patent i trzy wzory użytkowe dotyczące konstrukcji ściennych znaków geodezyjnych. Technologia cechuje się wysoką 25% efektywnością roczną. Osnowy odtwarzalne są wielokrotnie trwalsze w stosunku do osnów stabilizowanych ziemnie. Technologię zastosowano w ponad 280 miastach i gminach kraju.
POMIAR SYT _ WYS
Pomiar syt- wysokościowy jest to zespół czynności technicznych pozwalających na określenie wysokości punktów względem przyjętego poziomu odniesienia i umozliwiających przedstawienie form ukształtowania terenu
Refrakcja pionowa jest to zakrzywienie promienia świetlnego w atmosferze, przy przejściu przez warstwy powietrza o zróżnicowanej gęstości. Na zmianę kierunku promienia mają wpływ warunki atmosferyczne, temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, pora dnia, miesiąca i roku, a także pokrycie i rzeźba terenu. Refrakcja pionowa wyraźnie wpływa na dokładność pomiarów geodezyjnych. Lata badań i analiz dostarczyły wiele cennych informacji oraz metod wyznaczenia i eliminacji tego zjawiska opartych na pomiarach z różnych dziedzin. Jednakże do tej pory nie udało się odkryć wystarczająco dokładnej i prostej metody, która usprawniałaby prace pomiarowe.
Refrakcja jest zjawiskiem fizycznym, polegającym na załamywaniu się fal świetlnych na granicach ośrodków stanowiących warstwy powietrza o różnych współczynnikach załamania (gęstościach). W rezultacie przejścia światła przez atmosferę ziemską, którą można podzielić na pewną ilość hipotetycznych warstw o gęstości wzrastającej ku dołowi, następuje załamanie promieni świetlnych w kolejnych warstwach i zmiana kierunku ich biegu z prostoliniowego na krzywoliniowy. Bieg prostoliniowy występuje jedynie w ośrodku jednorodnym lub w próżni. W rzeczywistości gęstość atmosfery nie zmienia się warstwowo, z wyraźnym rozgraniczeniem poszczególnych warstw, lecz w sposób ciągły, w wyniku czego przebiegający przez nią promień świetlny nie tworzy linii łamanej, lecz krzywą, zwaną krzywą refrakcyjną, zbliżoną kształtem do luku kołowego o promieniu R', skierowanego wypukłością ku górze. Stosunek R:R', czyli promienia Ziemi do promienia łuku krzywej refrakcyjnej określany jest mianem współczynnika refrakcji k
h=d*tgα+d^2/2R
WPŁYW KRZYWIZNY ZIEMI dp na trygonometryczny pomiar wysokości wyraża składnik:
dp=d^2/2R
Wpływ dp rośnie proporcjonalnie do kwadratu odległości i osiąga wartość 1 cm dla celowej o długości d= 357 m. natomiast dla celowej 1 km wynosi już 8 cm.