ПЗ-90 считается геоцентрической системой отсчета в нашей стране. Основной целью ее создания являлось высокоточное обеспечение навигации, орбитальных полетов, и кроме этого решения практических вопросов по основным геодезическим, картографическим, прикладным работам.
В 2000 году ПЗ-90 получает статус государственной системы координат с полным наименованием «Параметры Земли». Таким итоговым результатом стала многолетняя работа, проделанная множеством специалистов.
Краткая история возникновения ПЗ-90
Начиная с 1957 года, с первых запусков искусственных космических аппаратов (ИКА), происходят, по меньшей мере, научные исследования и подготовительные работы для использования их технических возможностей в геодезических целях. Так уже с 1962 года начинается практическая реализация новых спутниковых способов, техники, технологий в области комической геодезии.
К тому моменту на территории СССР Астрономическим советом при Академии наук были организованы и возведены более шестидесяти станций для астрономо-геодезических наблюдений. Первым геометрическим и основным методом в космической геодезии на шестидесятые-семидесятые годы стал способ спутниковой триангуляции. Были опробованы и использованы:
· одновременные фотографические съемки космических аппаратов отечественными фотокамерами АФУ и ВАУ;
· первые лазерные импульсные излучения с отражением их оптическими уголковыми отражателями, установленными на ИСЗ;
· для решения геодинамических, геодезических задач - способ доплеровских измерений с учетом сдвига частоты радиосигнала с ИСЗ.
В дальнейшем все эти способы совершенствовались, применялись новые, такие как:
· лазерная и радио альтиметрия;
· лазерная локация с естественного спутника Земли (Луны);
· способ радио-интерферометрии с наличием сверхдлинной базовой линии (РСДБ).
Развитие спутниковой геодезии происходило в трех направлениях с применением:
· так называемых пассивных ИСЗ (Геос, Эталон);
· специализированных ИСЗ (Гео-ИК);
· спутниковых навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS Navstar).
В ноябре 1967 года был запущен первый спутник для навигации «Космос 192». Первые специализированные спутники геодезической направленности серии Гео-ИК начали работать в космосе со второй половины 80-х. С их помощью были получены характеристики и параметры Земли ПЗ-85 в дальнейшем и ПЗ-90, как геоцентрической СК. Система координат ПЗ-90 на территории нашей страны была закреплена 26-ю опорными пунктами с пространственными координатами.
С 1982 года начался проект по созданию космической навигационной системы ГЛОНАСС запуском ИСЗ серии «Космос». К концу 1995 завершилось ее формирование в количестве 24 спутников. Но из-за отсутствия финансирования в те годы запуски космических аппаратов с системой ГЛОНАСС вплоть до 2000-х не производились.
Предназначение и формирование ПЗ-90
Появившиеся возможности использования космических летательных аппаратов и технологий привели к выработке новых подходов и методов для решения, как геодезических научных вопросов, так и их применение для практических целей в военной и экономической деятельности. Возникли новое геодезическое научное мышление, необходимость его форматирования в современные геодезические системы и концепции дальнейшего развития.
В первую очередь требовалось создание более современных систем координат. Для ее получения были выстроены новые, основанные на разных технологиях астрономо-геодезические станции и системы, а именно:
· пункты РСДБ с радиотелескопами составили целую глобальную сеть из 40 станций;
· сети лазерной локации ИСЗ, состоящие из 26 пунктов;
· доплеровская опорная геодезическая сеть, входящая в систему DORIS наряду с контрольными станциями и маяками на более, чем 50 пунктах.
Очевидно, что все эти технические средства применялись на основе физических и информационных космических систем с целью определения пространственных координат пунктов опорных геодезических сетей и получения параметров геоцентрических систем координат.
Именно ПЗ-90 стала первой геоцентрической СК, в которую вошли данные Космической ГС на дату 1990 года. В последующие пятнадцать лет были проведены две ее модернизации. Постоянная необходимость повышения точности геодезического обеспечения навигации, космических полетов требует совершенствование и периодического уточнения параметров и величин математической, физической формы Земли и ее гравиметрического поля.
Модернизация ПЗ-90
Первая модернизация ПЗ-90 произведена на дату 2002 года. При этом применялся большой объем полученной информации с космического геодезического комплекса Гео-ИК, полученной при наблюдениях и измерениях с 1991 по 2002 годы аппаратурой навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. Наименование системы координат остается прежним «Параметры Земли». Изменения связаны лишь с добавлением после точки года, на дату которого применялись измерения. Аббревиатура выглядит следующим образом ПЗ-90.02.
В июне 2007 года решением Правительства РФ была введена в правовое поле ГСК ПЗ-90.02, с помощью которой были улучшены технические характеристики спутниковой навигационной аппаратуры ГЛОНАСС и соответственно повышена точность геодезического обеспечения всех решаемых задач по навигации, баллистике и полетам КА.
ПЗ-90.02 все также считается геоцентрической СК. В ее составе находятся прямоугольная (X, Y, Z) и геодезическая (B, L, H) системы координат.
Положение прямоугольных осей координат располагается относительно условного центра масс Земли гравитационной модели с нулевыми значениями координат в ней, совмещенными с центром эллипсоида ПЗ90 (см. Рис.1).
Ось координат Z в соответствии с рекомендациями международной службы вращения Земли (IERS) ориентирована из их начала и в направлении условного земного полюса на дату 1984 года.
Ось координат X образуется пересечением плоскостей начального меридиана, установленного все той же IERS, и экватора.
Ось координат Y дополняет положение геоцентрической прямоугольной СК до правого.
Система геодезических координат (B, L, H) однозначно ориентирует ее относительно правильной поверхности эллипсоида ПЗ90. При этом полюса в ней представлены особыми двумя точками, в которых геодезическая долгота (L) имеет нулевое значение и в них сходятся все меридианы (см. Рис.2).
Данные ПЗ-90 в виде фундаментальных геодезических констант, параметров и величин земного эллипсоида согласуются с ИКД ГЛОНАСС. Числовые значения последней версии ПЗ-90.11 представлены в таблице 1.