WGS84 / ITRS-Epochen / Kontinentaldrift

GeoDLL unterstützt ITRS-Epochen bei der Verwendung von WGS84-Koordinaten aus GPS-Messungen. Dafür sind in der Liste der unterstützten Koordinatenbezugssysteme die Sachgruppen "GPS-Messungen - ITRS-Epochen" jeweils für den Europäischen, den Nord-Amerikanischen und den Austral-Asiatischen Kontinent aufgeführt. WGS84 / ITRS GPS-Koordinaten können mit dem jeweiligen Parametersatz der benötigten Epoche unter Berücksichtigung der Kontinentaldrift in Lokale Koordinatenbezugssysteme transformiert werden.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in der Veröffentlichung "Sind die Bezugssysteme WGS84 und ETRS89 wirklich gleich?" auf  der KilletSoft Webseite https://www.killetsoft.de/t_1009_d.htm

Unterschied zwischen WGS84 / ITRS und Lokalen Bezugssystemen

Das für GPS-Messungen verwendete Bezugssystem WGS84 basiert auf dem weltumspannenden Internationalen Terrestrischen Referenzsystem ITRS, das am Massenschwerpunkt der Erde festgemacht ist. Infolge der Plattentektonik verschieben sich die Kontinente innerhalb des ITRS auf der Erdoberfläche gegeneinander in verschiedene Richtungen.

Kontinentweite Lokale Bezugssysteme wie z.B. das ETRS89 oder das NAD83 und alle kleinräumigen Lokalen Bezugssysteme sind dagegen an Fixpunkten auf der Erdoberfläche festgemacht. Sie "wandern" quasi auf dem weltweiten WGS84 / ITRS. Die Beziehungen zwischen Punkten innerhalb der Lokalen Bezugssysteme bleiben dabei unverändert stabil.

Transformation zwischen GPS-Koordinaten und Lokalen Koordinatenbezugssystemen

Um die hohe Genauigkeit von GPS-Langzeitmessungen beizubehalten, sind für die Transformation von GPS-Koordinaten vom WGS84 / ITRS in die Lokalen Bezugssysteme genaue Transformationsparameter erforderlich. Zu diesem Zweck werden von Zeit zu Zeit für alle Kontinente präzise Parametersätze als ITRS-Realisierungen berechnet und veröffentlicht. GPS-Koordinaten im Bezugssystem WGS84 / ITRS werden mit dem Parametersatz ihrer Epoche in Lokale Bezugssysteme der Kontinente, z.B. ETRS89 für Europa und NAD84 für Nordamerika, umgerechnet. Für eine genaue Berechnung muss man also die Epoche, d.h. das Jahr der Aufnahme bzw. Messung der GPS-Daten, kennen. Die Epochen, auch Jahreslösungen genannt, sind mit den Jahreszahlen in der Form ITRS89 für das Jahr 1989 bis zur Zeit ITRSxx fortlaufend bezeichnet. Dabei steht xx für das Jahr des letzten GeoDLL-Updates, das auch als "Lizenzjahr" bezeichnet ist.

Aufgrund der gelegentlichen neuen ITRS-Realisierungen ist es nicht möglich, die ITRS-Epochen für alle zukünftigen Jahre im Voraus in das Geodetic Development Tool einzugeben. Es werden nur ein bis zwei ITRS-Epochen unterstützt, die in der Zukunft hinter dem Lizenzjahr liegen. Auch eine automatische Anpassung, z.B. durch die Zeitvariable des Betriebssystems, kann nicht genutzt werden, da diese vom Benutzer geändert werden kann. Daher können ältere GeoDLL-Versionen nicht verwendet werden, um hochgenaue Umrechnungen mit aktuellen ITRS-Epochen durchzuführen. Für die meisten Berechnungen kann jedoch Entwarnung gegeben werden. Aufgrund der Kontinentalverschiebung ändert sich die Genauigkeit nur um wenige Zentimeter pro Jahr. Für die europäische Platte sind dies etwa 2,5 Zentimeter pro Jahr. Wem diese Genauigkeit nicht ausreicht, kann bei KilletSoft ein preiswertes Update auf die aktuelle Version der GeoDLL erwerben, in dem die ITRS-Parameter für die aktuellen Epochen bereits implementiert sind.

Unterstützung der GPS-Epochen

GeoDLL und das von KilletSoft entwickelte Transformationsprogramm TRANSDAT stellen die Module "GPS Messungen - ITRS-Epochen" bereit, die sehr genaue Koordinatentransformationen aus aktuellen GPS-Messungen mit dem für das Lizenzjahr gültigen Parametersatz ITRSjj in Lokale Bezugssysteme durchzuführen ermöglicht. Außerdem sind damit Transformationen von GPS-Koordinaten nach Lokalen Bezugssystemen für beliebige ältere Epochen und für ein oder zwei zukünftige Epochen möglich. Auch die Rücktransformation von Lokalen Bezugssystemen in beliebige WGS84 / ITRS-Epochen wird unterstützt. Zur Harmonisierung von GPS-Koordinaten ist zusätzlich die Transformation von einer WGS84 / ITRS-Epoche in eine andere möglich.

Die verfügbaren ITRS-Parametersätze werden in den kommenden Jahren dynamisch fortgeführt. Durch Verwendung des ITRS-Parametersatzes des aktuellen  Lizenzjahres (siehe oben) wird bei allen Umrechnungen zwischen WGS84 und Lokalen Systemen die höchstmögliche Genauigkeit erreicht. So können jederzeit WGS84-Koordinaten ohne Genauigkeitsverlust durch die Kontinentaldrift in andere Bezugssysteme umgerechnet werden.

Beispiele

Sie haben Geographische Koordinaten aus einer GPS-Messkampagne, die im Jahr 1998 in Europa durchgeführt worden ist. Sie möchten diese Koordinaten in das Koordinatenbezugssystem UTM / ETRS89 umrechnen. Sie müssen folgende Einstellungen vornehmen:

Quellkoordinatensystem:        Geographische Koordinaten (Greenwich) [Grad]                GeoDLL 6

Quellbezugssystem:                ITRS98 (EU GPS-Messungen Epoche 1998), WGS84        GeoDLL 234

Zielkoordinatensystem:                UTM Koordinaten (nördliche Hemisphäre)                        GeoDLL 3

Zielbezugssystem:                ETRS89 (EU), geozentrisch, GRS80                        GeoDLL 4

Sie haben Geographische Koordinaten aus einer GPS-Messkampagne, die im Jahr 2001 in den USA durchgeführt worden ist. Sie möchten diese Koordinaten in das Koordinatenbezugssystem UTM / NAD83 umrechnen. Sie müssen folgende Einstellungen vornehmen:

Quellkoordinatensystem:        Geographische Koordinaten (Greenwich) [Grad]                GeoDLL 6

Quellbezugssystem:                ITRS01 (US+CA GPS-Mess. Epoche 2001), WGS84        GeoDLL 386

Zielkoordinatensystem:                UTM Koordinaten (nördliche Hemisphäre)                        GeoDLL 3

Zielbezugssystem:                NAD83 (NSRS 2011)(US), geozentrisch, GRS80                GeoDLL 447

Sie haben eine Datei mit Grenzsteinkoordinaten im Koordinatenbezugssystem MGA / GDA94 aus Australien und möchten diese in das neue hochgenaue GDA2020 für die Steuerung einer GPS-geführten Landmaschine umrechnen. Sie müssen folgende Einstellungen vornehmen:

Quellkoordinatensystem:        MGA - Map Grid of Australia (AU) Transv. Merc.                GeoDLL 587

Quellbezugssystem:                GDA94 (AU), geozentrisch, GTS80                        GeoDLL 83

Zielkoordinatensystem:                Geographische Koordinaten (Greenwich) [Grad]                GeoDLL 6

Zielbezugssystem:                GDA2020 (AU fixiert für GPS-Epoche 2020)                GeoDLL 640