background image

 

 

Przedmiot: 

NAWIGACJA 

Jednostka prowadząca kierunek 

Akademia Morska w Szczecinie 

 Wydział Nawigacyjny 

Kierunek 

NAWIGACJA 

Specjalność 

TRANSPORT MORSKI 

Tryb studiów 

Niestacjonarne 

 

 

 

 

  
Nauczyciel odpowiedzialny za przedmiot 

– mgr inż.st.of. Jadwiga Grzeszak

 

 
I. Cele kształcenia 
Celem  kształcenia  jest  nauczenie  metod  określania  i  kontrolowania  pozycji  statku,  prowadzenia  bezpiecznej 
nawigacji  w  żegludze  oceanicznej,  przybrzeżnej  i  w  akwenach  ograniczonych,   zasad  planowania  i  realizacji 
podróży  morskiej  oraz  wdrożenie  prawidłowych  procedur  pełnienia  wachty  nawigacyjnej  i  współpracy  w 
zespole obsady mostka nawigacyjnego. 

II. Wymagania wstępne 

Zakres szkoły średniej.  

III. Znać  
Teoretyczne  podstawy  planowania  podróży  oraz  zasady  prowadzenia  bezpiecznej  i  sprawnej  nawigacji  we 
wszystkich  fazach   realizacji  podróży,  w  różnych  warunkach  hydrometeorologicznych,  z  uwzględnieniem 
oddziaływania  tych  warunków  (weather  routeing),  występujących  na  oceanach,  morzach  i  wodach 
śródlądowych, uczęszczanych przez statki morskie; zasady konstrukcji stosowanych w nawigacji map i innych 
materiałów  kartograficznych  oraz  zakres  i  treści  szczegółowe  morskich  pomocy  nawigacyjnych;  teoretyczne 
podstawy  prowadzenia  zliczenia  drogi  (graficzne  i  analityczne)  z  uwzględnieniem  błędów  wskazań  logów, 
kompasów  oraz  oddziaływania  wiatru  i  prądu;  podstawy  tworzenia  infrastruktury  nawigacyjnej  akwenów 
żeglugowych; podstawy teorii określania pozycji statku za pomocą wszystkich dostępnych technik wraz z oceną 
dokładności  linii  pozycyjnych  i  pozycji;  zasady  i  procedury  pełnienia  wachty  nawigacyjnej  i  współpracy  w 
zespole obsady mostka nawigacyjnego. 

IV. Umieć  

Definiować  i  weryfikować  wszystkie  potencjalne  niebezpieczeństwa  nawigacyjne;  wykorzystywać   publikacje 
nautyczne;  uzyskać ze  wszystkich dostępnych źródeł ostrzeżenia  nawigacyjne i pogodowe;  prowadzić korektę 
map  i  publikacji;  wyznaczać  pozycję  statku  metodami  terestrycznymi  i  elektronicznymi  oraz  określać  ich 
dokładność;  prowadzić  bezpieczną  nawigację;  określać  i  przewidywać  ruch  statku  w  zmiennych  warunkach 
hydrometeorologicznych; obliczać  wartość  poprawki kompasów; określać pływy i prądy pływowe; zaplanować 
podróż  statku;  prowadzić  obliczenia  nawigacyjne  dotyczące  kursu  i  drogi  statku,  wykorzystywać  systemy 
nawigacji  zintegrowanej,  w  tym  ECDIS;   przygotować  raporty  i   uczestniczyć  w  systemach  meldunkowych;   
stosować   procedury  wachty  nawigacyjnej,  zastosować  procedury  w   niebezpieczeństwie;  przygotować  mostek 
nawigacyjny do wyjścia statku w morze. 

Materiał do samodzielnej nauki: 

G

RUPA TEMATYCZNA

:

 PODSTAWY NAWIGACJI 

AUDYTORIA 

 I ROK

 

TEMAT: Układy współrzędnych na elipsoidzie. Geodezyjne układy odniesienia współrzędnych-lokalne i 
geocentryczne. Transformacja współrzędnych.
 

 

 
 
 
 
 

background image

KSZTAŁT  ZIEMI 

 
   

W  połowie XVII w. kształt i rozmiary ziemi zostały ściślej określone. Wiek XVIII-XX 

to kolejne badania stwierdzające , że nie jest ona idealną kulą . 

Kształt Ziemi zbli

ż

ony do elipsoidy obrotowej wpływa na zmian

ę

 

przyspieszenia ziemskiego oraz zmian

ę

 warto

ś

ci promienia. 

 

    Ziemia to bryła zwana geoid

ą

 

, postaci

ą

 sw

ą

 zbli

ż

ona do elipsoidy obrotowej 

czyli do bryły powstałej przy obrocie elipsy dookoła swej  małej osi.  

 

GEOIDA 

 -jest to bryła ,której powierzchnia przebiega wsz

ę

dzie prostopadle do kierunku siły 

ci

ęż

ko

ś

ci z uwzgl

ę

dnieniem zmian  tej siły wywołanych ukształtowaniem pionowym 

powierzchni ziemskiej. 

 

(Na lądach geoida przebiega nad elipsoidą , a na morzach poniżej elipsoidy.)  

 

 

                                                                                          
http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html 
 

SFEROIDA  –

bryła  powstała  przy  zało

ż

eniu  czysto  teoretycznym, 

ż

e  powierzchnia 

Ziemi jest płynna .Po ustaleniu równowagi  w ka

ż

dym punkcie powierzchni ,sferoida 

byłaby  prostopadła  do  kierunku  działania  siły  ci

ęż

ko

ś

ci  ,  który  pokrywałby  si

ę

  z 

kierunkiem pionu w danym punkcie. 

 

(Na równiku  i biegunach sferoida i elipsoida pokrywałyby się , na  φ = 45 ° sferoida 
przebiegałaby nad elipsoidą na wysokości 17 m. ) 
 
   Dla zwykłych potrzeb nawigacyjnych (obliczeń ortodromicznych ) przyjmuje się ,że Ziemia 
jest kulą. 
   
 Wraz z rozwojem systemów radionawigacyjnych i satelitarnych ,w celu uzyskania większej 
dokładności zachodzi potrzeba traktowania Ziemi jako elipsoidę obrotową. 

background image

 

                      ELIPSOIDA JAKO FIGURA ZIEMI 

ELIPSOIDA  OBROTOWA  –bryła  powstała  w  wyniku  obrotu  elipsy  dookoła 

mniejszej osi. 

 (Równik  i  równoleżniki  są  okręgami  a  południki  elipsami)Wartość  promienia  elipsy 

zmienia się w zależności od szerokości geograficznej. 

W rzeczywistości Ziemia nie jest elipsoidą lecz jest bardzo do niej zbliżona. 

  

           B

 
 
 
 
 
 
 

  

                                                               B

 
Równik i równoleżniki to okręgi. 
Południki  są elipsami 

Elementy elipsoidy. 

 

a  - duża półoś elipsoidy 

 

b  - mała półoś elipsoidy (dookoła której obraca się Ziemia ) 

 

f   - spłaszczenie elipsoidy  :  

 

      a - b 

        f  =   

 

 

 

 

 

 

  

 

         a  

 

 

 

e

2

  -mimośród  elipsoidy: 

                    a

2

  -  b

2

 

        e

2

  =   

                        a

Półoś a                                - decyduje o rozmiarach elipsoidy . 
Mimośród  i spłaszczenie  – określają kształt elipsoidy. 
 
Pomiarami elementów elipsoidy ziemskiej zajmowali się min. :.Clark , Bessel , Hayford , 
Krassowski. 
 
Wg. Bessel

a  :                                    wg  Krassowskiego :                         WGS- 84 

 
a= 6377,4 km                                       a = 6378,2 km 

 

   a= 6378,173 km                                                   

b = 6356,08 km                                     b = 6356,86 km 

 

    b=6356,752314 km 

f = 1 : 299,2                                           f = 1 : 298,3      

 

     f= 1: 298,257223563 

 

 

 
                         bjjjb 
                                        

                                    
 

a

                   bbb 

a

 

background image

W zwykłych zadaniach nawigacyjnych zakłada się, że Ziemia jest kulą równą co do objętości 
elipsoidzie ziemskiej  stąd : 
                                 V

k

 = V

E

 

4                   4 
      п R

3

 =          п a

b        =>  R 

3

 = a 

2

 b    =>  R = 

3

√a 

2

 b  

3

 

  3 

dla elipsoidy Bessel

’ 

a  : R = 6370,3 km  

 
dla elipsoidy WGS-84 : R = 6371,024763 km ,  

 

UKŁADY WSPÓŁRZĘDNYCH NA ELIPSOIDZIE. 

 
 

    

Stosując elipsoidę jako  powierzchnię odniesienia należy oczekiwać ,  iż współrzędne 

geograficzne odniesione do Ziemi jako kuli nie będą równe współrzędnym wyznaczonym na 
Ziemi jako elipsoidzie. 
 

Celem wyznaczenia położenia punktu na elipsoidzie stosuje się następujące układy 

współrzędnych: 
 

 

układ  współrzędnych geograficznych elipsoidalnych ( geodezyjny ) 

 

układ współrzędnych geocentrycznych 

 

układ współrzędnych astronomicznych 

 

układ  współrzędnych zredukowanych 

 

układ współrzędnych prostokątnych przestrzennych 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys    Szerokość geograficzna, geocentryczna, zredukowana. 

 

 
Długość geodezyjna 

λλλλ

 punktu na elipsoidzie , długość geocentryczna, długość 

astronomiczna oraz długość zredukowana jest to kąt pomiędzy płaszczyzną południka 
zerowego i płaszczyzną południka danego punktu. 

 
 
 
 
 

ϕϕϕϕ

ψ

ψ

ψ

ψ

A

A

  a 

O

Okrąg o promieniu 
równym dużej płosi a 

Elipsa 
południkowa 

Φ

Φ

Φ

Φ

 

background image

 
 

Szerokość geograficzna (geodezyjna ) punktu na elipsoidzie 

ϕϕϕϕ

e

  jest kątem w 

płaszczyźnie elipsy południkowej pomiędzy płaszczyzną równika i normalną do 
powierzchni elipsoidy w danym punkcie. 

 
              tg  

Ψ

 

tg 

ϕ

e

   =               

 

 

( 1- e

2

 )   

 

 

 

           

                                                                                                                   

normalna do elipsoidy 

  
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                        
                                                           Rys. Szerokość geodezyjna 

 

 Szerokość geocentryczna 

ψ

ψ

ψ

ψ

   punktu  jest to kąt  utworzony przez promień 

wodzący (łączący punkt ze środkiem  mas Ziemi ) danego punktu  ( OP) z 
płaszczyzną równika. 

 
                 b

2

 

tg 

Ψ

  =            . tg  

ϕ

  = ( 1- e

2

 )  tg  

ϕ

                a

2  

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

P      Promień wodzący punktu P   

  

 

 

 

 

 

 

                       

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. Szerokość geocentryczna 

ϕϕϕϕ

e 

O

ψ

ψ

ψ

ψ

O

Powierzchnia 
geoidy 

Środek mas 

H – wysokość nad 
powierzchnię 
elipsoidy 

background image

 

Szerokość astronomiczna φ

A

 punktu  jest to kąt pomiędzy kierunkiem działania siły 

ciężkości a płaszczyzną równika 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

Linia pionu

   

 

 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Szerokość zredukowana 

Φ

Φ

Φ

Φ

  punktu jest to kąt pomiędzy płaszczyzną równika a prostą ( 

OA

1

) łączącą środek elipsoidy z rzutem danego punktu (równoległym do małej osi b ) na 

okrąg  utworzony przez dużą półoś elipsoidy 
 

Celem wyznaczenia szerokości zredukowanej określamy punkt A na elipsie 

południkowej. Następnie ze środka elipsy zataczamy okrąg o promieniu równym wielkością 
półosi dużej a. 
Z punktu A kreślimy prostopadłą do półosi a oraz przedłużamy ją do przecięcia z 
wykreślonym okręgiem otrzymując punkt A

1

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. Szerokość zredukowana 

 

ϕϕϕϕ

A 

O

A

A

  a 

O

Okrąg o promieniu 
równym dużej płosi a 

Elipsa 
południkowa 

Φ

Φ

Φ

Φ

 

background image

 
                     
 Związki zachodzące pomiędzy szerokością geodezyjną a szerokością geocentryczną i  zredukowaną pozwalają 
wyliczać jedną z szerokości za pomocą pozostałych. 
 

 

Szerokość zredukowana w funkcji szerokości geograficznej: 

 

tg 

Φ

 =√ 1- e

2     

 tg 

ϕ

e

          ;  

 

szerokość zredukowana w funkcji szerokości geocentrycznej: 
          tg 

Ψ

 

tg 

Φ

 =  

              √ 1- e

 

maksyma różnica między szerokością geograficzną i geocentryczną: 

                            e

( φ

e

  -ψ )max =              sin 2 φ

                           2 
gdzie: 

Φ

  - szerokość zredukowana 

ϕ

 - szerokość geodezyjna (geograficzna )   

Ψ

   -szerokość geocentryczna 

 

UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH PROSTOKĄTNYCH PRZESTRZENNYCH 
 

Położenie punktu na elipsoidzie można wyznaczyć za pomocą współrzędnych 

prostokątnych przestrzennych: X, Y, Z odniesionych do płaszczyzny równika i dwóch 
płaszczyzn południkowych 
 wzajemnie prostopadłych. 

 
 

 

 

 

 

 

 

     Styczna                  normalna 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

              Środek  geometryczny elipsoidy   

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 
 
 
 
 

Rys .Współrzędne prostokątne przestrzenne. 

 

Początek układu pokrywa się ze środkiem geometrycznym elipsoidy 

 

Oś Z skierowana jest do bieguna ziemskiego  

 

Oś X leży w płaszczyźnie południka zerowego 

 

Oś Y dopełnia prawoskrętny ortogonalny układ współrzędnych 

 
Zależności między współrzędnymi prostokątnymi przestrzennymi i współrzędnymi geograficznymi 
przedstawiają się następująco:                                                                    

 

 

 

 

 

ϕϕϕϕ

 

90

0

 + 

ϕ

 

φφφφ

λλλλ

ϕϕϕϕ

2

2

sin

e

-

1

sin

 

 

cos

  

a

 

=

Y

φφφφ

λλλλ

ϕϕϕϕ

2

2

sin

e

-

1

cos

 

cos

  

a

 

=

X

φφφφ

ϕϕϕϕ

2

2

2

sin

e

-

1

)sin 

 

e

-

(1

 

a

 

=

Z

background image

UKŁADY ODNIESIENIA WSPÓŁRZĘDNYCH 

 

Układ odniesienia – to konkretny układ współrzędnych 
w ścisły sposób związany z ciałem fizycznym lub 
układem ciał fizycznych , dla którego określono 
powierzchnię odniesienia , położenie początku układu , 
rodzaj współrzędnych.  

Układ odniesienia obejmuje: 

 

powierzchnię odniesienia ( elipsoidę) 

 

zorientowanie elipsoidy tj.: 

 

 punkt przyłożenia 
elipsoidy do geoidy  

 

 zorientowanie w bryle 
geoidy.  

Orientowanie elipsoidy polega 
na  równoległym ułożeniu 
małej osi elipsoidy do osi 
obrotu Ziemi
 i jednoczesnej 
równoległości pozostałych obu 
osi elipsoidy do tych samych 
osi geoidy.

 

 

 

 

http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetic-datums/about.html 

 

background image

 
Układy odniesienia stosowane w nawigacji :
 

1.

 

    Lokalne 

(np.: ED 50, PUŁKOWO 42,NAD 1983, 

OSGB 1936) 

2.  Globalne ( geocentryczne ): 

WGS 72, WGS 84

 

 
 

LOKALNE UKŁADY ODNIESIENIA 
WSPÓŁRZĘDNYCH

  

 

Są  to układy współrzędnych oparte na różnych elipsoidach ,których parametry 

określono poprzez pomiary głównie naziemne. Zorientowanie elipsoidy polega 

na określeniu punktu przyłożenia w taki sposób, aby powierzchnia elipsoidy na 

danym obszarze ,była zbliżona do powierzchni geoidy. Początek układu 

lokalnego znajduje się w środku geometrycznym elipsoidy odniesienia, który 

nie pokrywa się ze środkiem mas ziemi. Lokalne układy służyły do 

odwzorowania obszarów znajdujących się w pobliżu punktu przyłożenia, często 

więc mają charakter narodowy- lokalny. 

Na świecie istnieje kilkaset układów 

lokalnych. 

 

 

 

 
 
 
 

http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetic-datums/about.html 
 
 

background image

 
 

UKŁADY GLOBALNE- GEOCENTRYCZNE 
 

Obecnie podstawową elipsoidą globalną (dla systemów satelitarnych jak i dla nowo 
opracowywanych map ) jest elipsoida WGS-84, która najbardziej aproksymuje geoidę w 
każdym jej punkcie , a nie tylko w obszarze  dopasowania 

 

 

 

http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetic-datums/about.html 

 

Współrz

ę

dne WGS84 odnosz

ą

 si

ę

 do układu współrz

ę

dnych ziemskich 

ortokartezja

ń

skich, realizowanym na bazie zmodyfikowanego układu NSWC 9Z-2 

(WGS72 - NNSS TRANSIT). 

  Pocz

ą

tek układu współrz

ę

dnych WGS84 pokrywa si

ę

 ze 

ś

rodkiem mas Ziemi 

,który jest jednocze

ś

nie 

ś

rodkiem geometrycznym elipsoidy WGS84 

  o

ś

 Z jest skierowana do umownego bieguna ziemskiego (Conventional 

Terrestrial Pole - CTP). O

ś

 Z jej osi

ą

 obrotu. 

  Kierunek osi X jest wyznaczony przez przeci

ę

cie płaszczyzny południka 

pocz

ą

tkowego i płaszczyzny równika  

 

o

ś

 Y uzupełnia prawoskr

ę

tny ortogonalny układ współrz

ę

dnych.

 

 
Modyfikacje układu NSWC 9Z-2 s

ą

 nast

ę

puj

ą

ce: 

- przesuni

ę

cie pocz

ą

tku układu NSWC 9Z-2 o wielko

ść

 4.5 m na południe  

  wzdłu

ż

 osi Z

- obrót południka odniesienia układu NSWC 9Z-2 o k

ą

t 0.814 arc  sek  (0,554”)        

  wokół osi  Z do kierunku zdefiniowanego przez BIH (na pocz

ą

tek 1984) jako   

  południk  zerowy,

 

- zmiana skali układu NSWC 9Z-2 o -0.6 ppm. 

 

background image

Transformacja współrzędnych stacji dopplerowskich (WGS72) do układu WGS84 nastąpiła przy zastosowaniu 
wzorów transformacji Mołodienskiego z użyciem powyższych parametrów. 
  
 
 

 

http://www.dqts.net/wgs84.htm 
 
 

Podstawowy problem transformacji współrz

ę

dnych to znajomo

ść

 parametrów 

transformacji i formuł matematycznych. 
W zale

ż

no

ś

ci od zdefiniowanych parametrów transformacji rozró

ż

nia si

ę

 

transformacj

ę

  3-parametrow

ą

- uwzgl

ę

dniaj

ą

ca przesuni

ę

cie 

ś

rodków układów o 

∆∆∆∆

X, 

∆∆∆∆

Y, 

∆∆∆∆

Z

 

  7-parametrow

ą

- uwzgl

ę

dniaj

ą

ca przesuni

ę

cie 

ś

rodków układów o 

∆∆∆∆

X, 

∆∆∆∆

Y, 

∆∆∆∆

Z, 

 

 

 

oraz 

Z

Y

X

ε

ε

ε

,

,

 - k

ą

ty obrotów wokół kolejnych osi układów pierwotnych 

 

 

     

m – parametr zmiany skali układu

 

 
 
 
 

 

http://www.dqts.net/wgs84.htm 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 

TRANSFORMACJA 3 PARAMETROWA- METODA BEZPOŚREDNIA 

Założenia: 

 

Jeden z układów jest układem geocentryczny 

 

Ś

rodek układu to środek geometryczny elipsoidy 

 

Oś Z pokrywa się z osią obrotu elipsoidy 

 

Oś X leży w płaszczyźnie południka początkowego 

 

Płaszczyzna XY pokrywa się z płaszczyzną Równika 

 

Znane są parametry transformacji  

∆∆∆∆

X, 

∆∆∆∆

Y, 

∆∆∆∆

 

 
 

                                                    Z

WGS

 

                                          

 

                    

 Z

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

Y

WGS

 

Y

WGS 

 

X

    X

WGS 

 
 
 

 

 

 

1. Przeliczanie 

 

2.Transformacja   

3.Przeliczanie 

 

y

loka

uklad

y

loka

uklad

WGS

WGS

H

Z

Y

X

Z

Y

X

Z

Y

X

H

ln

ln

84

84

=

λλλλ

ϕϕϕϕ

λλλλ

ϕϕϕϕ

 

Ś

rodek mas 

Elipsoida 
lokalna 

Elipsoida  
geocentryczna 

geoida 

Obszar dopasowania 
elipsoidy do geoidy 

background image

 

TRANSFORMACJA 3 PARAMETROWA- METODA BEZPOŚREDNIA 

Założenia: 

 

Jeden z układów jest geocentryczny 

 

Środek układu to środek geometryczny 
elipsoidy 

 

Oś Z pokrywa się z osią obrotu elipsoidy 

 

Oś X leży w płaszczyźnie południka 
początkowego 

 

Płaszczyzna XY pokrywa się z płaszczyzną 
Równika 

 

Znane są parametry transformacji  

∆∆∆∆

X, 

∆∆∆∆

Y, 

∆∆∆∆

Z 

1. 

Przeliczanie  współrzędnych  geograficznych  na  prostokątne  przestrzenne   

układzie wyjściowym ( WGS 84)

 

 

X = ( N + H ) cos φ cos λ 

 

Y = ( N + H ) cos φ sin λ 
Z = [ N ( 1 – e

2

 ) + H ] sin φ

 

 

2.

 

TRANSFORMACJA 3 parametrowa 

y

loka

uklad

WGS

Z

Y

X

Z

Y

X

Z

Y

X

ln

84

=

 

Do układu lokalnego dodajemy wartości poprawek 

Od układu geocentrycznego odejmujemy wartości poprawek 

 

3.

 

Przeliczanie współrzędnych prostokątnych przestrzennych na geograficzne 

układzie lokalnym 

metodą kolejnych przybliżeń 

 

 

 λ = arc tg 

Y

X

;    φ

1

 = 

arctg

Z

X

Y

(

cos

sin

)

λ

λ

+

;    N

1

 = 

a

e

1

2

2

1

sin

ϕ

;  H

1

 = 

X

N

cos

sin

ϕ

λ

1

1

 

obliczenie kolejnych przybliżeń φ i H 

φ

i

 = 

arctg

Z

N e

X

Y

i

i

(

sin

+

+

1

2

1

2

2

ϕ

); N

i

 = 

a

e

i

1

2

2

sin

ϕ

; H

i

 = 

X

N

i

i

cos

cos

ϕ

λ

 

aż :



φ

i

 – φ

i-1



 

<<<<

 ε; 



H

i

 – H

i-1



 

<<<<

 ε . a ( gdzie ε – założona dokładność np. ε= 10 

–7

 radiana, a – duża półoś elipsoidy 

Gdzie : 

N =

a

e

1

2

sin

ϕ

   - promień przekroju pierwszego wertykału ; 

e

 = 

a

b

a

2

2

2

  kwadrat pierwszego mimośrodu ; 

 a – duża półoś elipsoidy ;    b – mała półoś elipsoidy 

X,Y,Z – współrzędne prostokątne przestrzenne ;           φ,λ, H - współrzędne geograficzne ( geodezyjne) 

84

84

WGS

WGS

Z

Y

X

H

λλλλ

ϕϕϕϕ

y

loka

uklad

y

loka

uklad

H

Z

Y

X

ln

ln

λλλλ

ϕϕϕϕ

background image

METODA MOŁODIEŃSKIEGO 

Metoda  polega  na  obliczeniu  poprawek  do  współrzędnych 

∆∆∆∆ϕϕϕϕ

”, 

∆∆∆∆λλλλ

”, 

∆∆∆∆

H[m]  z 

uwzględnieniem 3 parametrów transformacji  

∆∆∆∆

X, 

∆∆∆∆

Y, 

∆∆∆∆

H. 

Metoda była zalecana przez IHO przy transformacji z WGS 72 do WGS 84 

 

Założenia transformacji : 

 

Układy odniesienia są wzajemnie równoległe 

 

Środki układów przesunięte o wektor r 

 

Jeden z układów jest układem geocentrycznym 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ

ρ

ϕ

λ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

"

"

[

sin cos

sin sin

cos

sin

=

+

+

+

M

X

Y

Z

a f

f

a

2

 

 

λ

ρ

ϕ

λ

λ

"

"

cos

(

sin

cos )

= −

N

X

Y

 

 

H

X

Y

Z

a f

f a

a

m

=

+

+

+

+

cos cos

cos sin

sin

(

) sin

ϕ

λ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

2

 

gdzie: 
ρ

 = 206264,806246– wartość radiana wyrażona w sekundach    

a-

 

duża półoś elipsoidy lokalnej,  b- mała półoś elipsoidy lokalnej 

f  = a

b

a

     - spłaszczenie elipsoidy lokalnej 

e

a

b

a

2

2

2

2

=

     e – pierwszy mimośród elipsy południkowej 

N

a

e

=

1

2

2

sin

ϕ

- N – promień krzywizny pierwszego wertykału 

M

a

e

e

e

=

(

)

(

sin

)

sin

1

1

1

2

2

2

2

2

ϕ

ϕ

- M – promień krzywizny południka 

∆f – różnica spłaszczeń elipsoid; ∆a- różnica wartości dużych półosi elipsoid, 
 ∆a = a

WGS

 –a 

L , 

  ∆f = f

WGS

 – f

L  

( przeliczając z układu lokalnego do geocentrycznego) 

∆a =a 

 -  a

WGS ,    

∆f = f 

L

 -  f

WGS 

( przeliczając z układu geocentrycznego do lokalnego) 

 
∆X, ∆Y, ∆Z –poprawki współrzędnych prostokątnych przestrzennych ; φ,λ,H- współrzędne geograficzne punktu 

 

 

2. 

TRANSFORMACJA 

 

y

loka

uklad

WGS

H

H

H

ln

84

=

+

λλλλ

ϕϕϕϕ

λλλλ

ϕϕϕϕ

λλλλ

ϕϕϕϕ

 

background image

ϕϕϕϕ

 

λλλλ

 

przeliczenie 


WGS-84 

Parametry 
transformacji 

m

Z

Y

X

Z

Y

X

,

,

,

,

,

εεεε

εεεε

εεεε

 


ϕϕϕϕ

 

λλλλ

 

przeliczenie 

układ 
lokalny 

układ 
lokalny 
 

TRANSFORMACJA 7-PARAMETROWA. 

Polega na uwzględnieniu siedmiu parametrów transformacyjnych, a mianowicie:  

-

 

∆X, ∆Y,∆Z – wartości przesunięć środków układu 

 -   

Z

Y

X

ε

ε

ε

,

,

 - kąty obrotów wokół kolejnych osi układów pierwotnych 

-

 

m – parametr zmiany skali układu 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wzory na transformację z układu WGS 84 do Pułkowo 42: 

X

K

  = 

X   +  (1 +  0.8407728 

 10

-6

 ) 

  X

G

  + 

ε

z

  

Y

G

  + ( -

ε

y

  

 Z

G

 )  

Y

K

  = 

Y   - 

ε

z

 

  X

G

  + (1 +  0.8407728 

 10

-6

 Y

G

  +   

ε

x 

 

  Z

G

                               

Z

K

  = 

 Z  + 

ε

y

  

  X

G

  + ( - 

ε

x 

 Y

)  +  (1 +  0.8407728 

 10

-6

  Z

G

      

 =  

−−−−

33.4297 m,      

 

Y  = +146.5746 m,    

 

 Z =  +76.2865 m,                

             m  =   1 +  0.8407728 

⋅⋅⋅⋅

 10

-6

  

             

εεεε

x 

 =   

−−−−

1.7388854 

⋅⋅⋅⋅

 10

-6

  [rad] =  

−−−−

0.35867 ”  

             

εεεε

y

  =   

−−−−

0.2561460 

⋅⋅⋅⋅

 10

-6

  [rad] =  

−−−−

0.05283 ”  

εεεε

z

  =  + 4.0896031 

⋅⋅⋅⋅

 10

-6

  [rad] =  +0.84354 ”                                                                     

εεεε

 

background image

Współrz

ę

dne geodezyjne 

φ

λ

  na elipsoidzie Krassowskiego w 

stosunku do współrz

ę

dnych WGS 84 s

ą

  wi

ę

ksze  o  

ś

rednio  ok. 1” w szeroko

ś

ci 

φ

  

zmiana szeroko

ś

ci geodezyjnej  

φ

 o 1” odpowiada przyrostowi łuku      

południka o ok. 30 m 

 

wi

ę

ksze ok. 6.5” w długo

ś

ci 

λ

,    zmiana długo

ś

ci   

λ

  o 1”  daje 

przyrost długo

ś

ci łuku równole

ż

nika ok. 20m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.5.4. Latarnia Razewie w układzie Pułkowo ’42 w stosunku do układu WGS-84 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 5.6. Latarnia Rozewie w układzie WGS-72 w stosunku do układu WGS-84 
 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

200 

180 

Pułkowo’42 met. bezpośrednia 
D=189,7245m  kąt=40,82596˚ 

Pułkowo’42 met. Mołodieńskiego 
D=89,519m   kąt=45,161˚

 

Pułkowo’42 met. 7-parametrowa 
D=129,7330122m  kąt=74,647729˚ 

WGS-84 

metry 

90 

10 

20 

30 

40 

50 

60 

70 

80 

110 

WGS-72 met. Mołodieńskiego 

D=2,793m  kąt=180˚

 

WGS-72 met. bezpośredenia 
D=107,95703m  kąt=180˚ 

WGS-72 met. 7-parametrowa 
D=10,300975m  kąt=101,5116˚ 
 

WGS   -    84 

metry 

120 

100 

background image

 

100m 

100m 

100m 

100m 

WGS-84 

150m 

50m 

50m 

150m 

50m 

150m 

50m 

150m 

 

Rys Położenie latarni Rozewie w różnych układach 

LEGENDA do rysunku  

 

1942 met..7-parametrowa  

 

54°50,055651’N  18°20,113823’E 

 

1942 met. Mołodieńskiego    

54°50,071’N  18°20,056’E 

 

1942 met. bezpośrednia  

 

54°49,95959’N  18°19,88025’E 

 

ED50 met. 7-parametrowa            

54°50,071’N  18°20,058’E 

 

ED50 met. Mołodieńskiego    

54°50,071’N  18°20,057’E 

 

ED-50 met. bezpośrednia  

 

54°49,98982’N  18°19,93719’E 

 

WGS-72 met. 7-parametrowa       

54°50,036’N   18°20,006’E 

 

 WGS-72 met. Mołodieńskiego       54°50,036’N  18°19,997’E 

 

WGS-72 met. bezpośrednia   

54°49,978813’N  18°19,996537’E 

WGS-84                                        

 54°50,037’N  18°20’E – punkt odniesienia 

 

background image

 

http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html 
 

 

Literatura: 

 

Department of Defense World Geodetic System 1984 : Its Definition and Relationships with 
Local Geodetic Systems. DMA Technical Report 8350.2, The Defense Mapping Agency, 
1991.  

 

 GAJDEROWICZ I., Problemy transformowania sieci GPS do układu pa

ń

stwowego "1965". 

Acta Acad. Agricult. Techn. Olst., 446, Geodaesia et Ruris Regulatio, 23, Olsztyn,  

 

GAJDEROWICZ I., Kartografia matematyczna dla geodetów, podr

ę

cznik, Wydawnictwo ART., 

Olsztyn, 1991.  

 

HOFMANN - WELLENHOF B., LICHTENEGGER H., COLLINS J., Global Positioning System 
: Theory and Practice. Springer - Verlag, Wien - New York, 1994.  

 

 LAMPARSKI J., 

Ś

WI

Ą

TEK K., Wyznaczanie wysoko

ś

ci punktów z wykorzystaniem pomiarów 

GPS, Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Geodezja i Urz

ą

dzenia Rolne XII, 

Nr. 251, 1994. 

 

Banachowicz A.: Ocena dokładno

ś

ci pozycji w nawigacji zliczeniowej. Zeszyty Naukowe AMW 

nr 2 1988 

 

Banachowicz A. Urba

ń

ski J. : Obliczenia nawigacyjne AMW , Gdynia 1987 

 
LINKI:  

 
Navstar GPS Joint Program Office  
The Ministry of Defence of the Russian Federation Coordination Scientific Information Center 
(KNITs)  
Global Positioning System Data & Information maintained by the United States Naval Observatory  
US Coast Guard Navigation Center  
Peter H. Dana Global Positioning System Overview  
Global Positioning System (GPS) Resources ...  
GPS Related Internet Sites  
Jenny's GPS Links  
Lotnicze systemy nawigacyjne  
Macropol Sp.z o.o.