Sadržaj predmeta

Geodetski referentni okviri

Šifra:

32808

Kratica:

B24A02

Visoko učilište:

Geodetski fakultet

ECTS bodovi:

5.0

Opterećenje:

30(V) + 30(P)

Nositelji:

izv. prof. dr. sc. Marko Pavasović

Izvođači:

izv. prof. dr. sc. Marko Pavasović (P)

dr. sc. Marijan Grgić (V)

Tedi Banković (V)

Opis predmeta:

Usvajanje teorijskih i praktičnih znanja iz područjageodetskih referentnih sustava i okvira i njihovog značaja za državnu izmjeru odnosno osnovne geodetske radove na nivou države. Ishodi učenja na razini programa kojima predmet pridonosi <ul><li>Razumjeti ulogu geodezije, geoinformatike i geoinformacija u suvremenom svijetu, poznavati mjerne sustave, metode i tehnologije mjerenja i prikupljanja prostornih podataka. <li>Razumjeti matematičke metode i fizikalne zakone koji se primjenjuju u geodeziji i geoinformatici. <li>Primijeniti znanja matematike i fizike u prepoznavanju, formuliranju i rješavanju inženjerskih zadataka. <li>Uspostavljati geodetske mreže za potrebe geodetskih izmjera i iskolčenja na način koji osigurava zahtjevanu kvalitetu provedenih radova u prostoru. <li>Upotrebljavati informatičku tehnologiju u rješavanju geodetskih i geoinformatičkih zadataka. <li>Prepoznati probleme i zadatke u primjeni geodetskih i geoinformacijskih načela i metoda, te odabrati ispravne postupke za njihovo rješavanje. <li>Izrađivati službene javne isprave, izvještaje, grafičke i kartografske prikaze s rezultatima izmjere prostornih objekata. <li>Pratiti i usvajati nova tehnološka dostignuća u području geodetske izmjere, geoinformacijskih sustava i usluga temeljenih na položaju te promjene propisa, normi i standarda.</ul> Očekivani ishodi učenja na razini predmeta <ul><li>Definirati osnovne pojmove vezane za referentne koordinatne sustave i okvire, <li>Analizirati fizikalno-matematičke karakteristike referentnih sustava s obzirom na fundamentalne parametre u odnosu na koje se definiraju kao i bitnu ulogu referentnih okvira u pozicioniranju, navigaciji i orijentaciji objekata u prostoru, <li>Analizirati mjerne tehnike te klasificirati razlike između prostornih,terestričkihi lokalnih (za instrument fiksnih) referentnih okvira, <li>Analizirati stari i novi službeni koordinatni sustav, referentni sustav i referentni okvir Hrvatske, kao i stari i novi službeni visinski sustav Hrvatske, te usvojiti nužna znanja o odnosu između HTRS96, ETRF89 i ITRFYY referentnih okvira, <li>Ovladati znanjem i matematičkim postupcima rješavanja praktičnog numeričkog problema transformacija i konverzija koordinata kao i vremenskih transformacija koordinata.</ul> Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave Sadržaj predavanja (dvosatna predavanja): <ol start="0"><li>Organizacija predmeta - upoznavanje s nastavnicima, sadržajem predmeta, literaturom, rasporedom i vremenom izvođenja nastave, korištenja e-učenja, obvezama i pravima studenta, načinom provjere znanja, pravilima ponašanja na nastavi i iskustvima iz prethodnih godina. <li>Uvod u Geodetske referentne okvire - koncept, pregled i tematski obim predmeta. Osnovni pojmovi, akronimi i kratice. Fundamentalna uloga referentnih okvira u problematici pozicioniranja, navigacije i orijentacije objekta u prostoru. <li>Matematičke osnove koordinatnih sustava:1 metrika koordinatnog sustava, metrički tenzor, Christoffelovi simboli, ortonormirana koordinatna baza, koordinatne osi, koordinatne plohe, singulariteti i dr. Diferencijalne operacije polja izražene u pojedinom koordinatnom sustavu (gradijent, divergencija, vrtloženje polja, Laplace operator i dr.). <li>Podjele referentnih sustava: Fizikalne osnove koordinatnih sustava s obzirom na Newtonovu i relativističku teoriju. Kartezijev koordinatni sustav, elipsoidni koordinatni sustav, sferni koordinatni sustav, zakrivljeni koordinatni sustavi, prirodni (astronomski) koordinatni sustav, prostorno-fiksni referentni sustavi, Zemaljsko-fiksni referentni sustavi, instrument (senzor) - fiksni (lokalni) referentni sustavi. <li>Nebeski referentni sustavi (Celestial Reference System, CRS): Horizontski koordinatni sustav, ekvatorski koordinatni sustav, ekliptički koordinatni sustav, galaktički koordinatni sustav, supergalaktički koordinatni sustav.Međunarodni nebeski referentni sustav (International Celestial Reference System, ICRS), Međunarodni nebeski referentni okvir (International Celestial Reference Frame, ICRF), vremenska stabilnost ICRF-a. <li>Matematičko-fizikalne karakteristike referentnih sustava: s obzirom na fundamentalne objekte/parametre u odnosu na koje se definiraju. Tehnike mjerenja za definiranje referentnih sustava (VLBI, SLR, LLR, DORIS, GNSS, FK, HIPPARCOS i dr.). <li>Orijentacija Zemlje: Parametri orijentacije Zemlje (EarthOrientationParameters, EOP), precesija i nutacija osi rotacije Zemlje, dnevna rotacija Zemlje, gibanje pola s obzirom na Zemljinu koru, International EarthRotationService (IERS), IERS EOP parametri. <li>Međunarodni terestički referentni sustav i okvir (International Terrestrial Reference System (ITRS) andFrame (ITRF)): Definicija ITRS-a i ITRF-a, mjerne tehnike za određivanje ITRF-a, VeryLong Base Interferometry (VLBI), HIPPARCOS satelitska astrometrijska misija. <li>ITRF - nastavak: Doplerov utjecaj, Doppler OrbitographybyRadiopositioningIntegrated on Satellite (DORIS), International DORIS Service, Satelitska laserska mjerenja (Satellite Laser Ranging, SLR), Međunarodni servis laserskih mjerenja (International Laser Ranging System, ILRS), ITRF realizacije (ITRFYY), korištenje ITRF-a. <li>Europski položajni i visinski referntni sustavi: Europski položajni i visinski datumi, Europski terestički referentni sustav 1989 (European Terrestrial Reference System 1989, ETRS89), realizacije ETRF-a (ETRFYY), European Vertical Reference Network (EUVN), Europski internet portal nacionalnih koordinatnih referentnih sustava. <li>Instrument (senzor) - fiksni (lokalni) sustavi: Lokalni astronomski referentni sustavi, lokalni elipsoidni referentni sustavi, primjeri realizacije lokalnih referentnih okvira prilikom mjerenja terestričkim instrumentima/senzorima (totalna stanica, GNSS antena,...), senzorima na pomičnim platformama (auto, brod, avion,...), senzorima na satelitima i dr. <li>Visinski sustavi: Elipsoidne visine, geopotencijalne kote, rtometrijske visine, dinamičke visine, normalne visine, normalne ortometrijske visine, nacionalni visinski sustavi u Europi, datumi visinskih sustava, nivelmani visoke točnosti (I. i II. NVT) na teritoriju Hrvatske, novi visinski sustav Republike Hrvatske, United European Leveling Network (UELN). <li>Referentni sustavi u Hrvatskoj: Stari i novi referentni koordinatni sustavi i okviri u Hrvatskoj, stari i novi geodetski datumi (položajni i visinski), transformacija koordinata iz starog projekcijskog referentnog sustava (HDKS01/GK) u novi projekcijski referentni sustav (HTRS96/TM) i obrnuta transformacija, točnost transformacija.</ol> Sadržaj vježbi (svakoj prethode auditorne vježbe): <ul><li>1. Transformacija i konverzija kartezijevih trodimenzionalnih koordinata: Ovladavanje postupkom transformacije kartezijevih pravokutnih 3D koordinata između referentnih koordinatnih okvira te konverzija kartezijevih 3D koordinata u elipsoidne 3D koordinate: a) sedam-parametarska 3D Helmertova transformacija: (X,Y,Z) ITRF93 -> (X',Y',Z') ITRF89 ECTS-a b) konverzija koordinata: (X,Y,Z) ITRF93 -> (fi,la,h) ITRF93 ECTS-a <li>2. Konverzija i transformacija geodetskih (elipsoidnih) koordinata: Ovladavanje konverzijom 3D elipsoidnih koordinata u 3D kartezijeve koordinate te transformacija elipsoidnih 3D koordinata u elipsoidne 3D koordinate: a) konverzija 3D elipsoidnih u 3D kartezijeve koordinate: (fi,la,h) ETRF89 -> (X,Y,Z) ETRF89 ECTS-a b) transformacija 3D elipsoidnih koordinata iz starog u novi referentni okvir RH: (fi,la,h) HDKS (Bessel 1841) -> (X,Y,Z) HDKS -> (X',Y',Z') ETRF89 -> (fi',la',h') ETRF89 (GRS80) <li>3. Određivanje parametara trodimenzionalne Helmertove 7-parametarske transformacije: Ovladavanje postupkom određivanja parametara Helmertove 7-parametarske 3D transformacije. Na osnovi koordinata identičnih točaka u dva referentna okvira određuje se: Tx, Ty, Tz (translacije), dalfa, dbeta, dgama (rotacije), dD (mjerilo). <li>4. Transformacije koordinata s obzirom na vremenske promjene: Primjena Helmertove 7-parametarske 3D transformacije uz dodatak vremenske promjene koordinata između dvaju geodetskih referentnih okvira. U postupku transformacije se koriste: sedam Helmertovih transformacijskih parametara (Tx, Ty, Tz, dD, dalfa, dbeta, dgama), brzine gibanja točaka (vx, vy, vz) i matrica rotacije geotektonskih ploča R: (X,Y,Z) ITRF92(94.6) -> (X',Y',Z') ETRF89(89.0)</ul> Predaja svih izračunatih zadatka je putem sustava e-učenja (LMS). Praćenje rada studenata <ul><li>Pohađanje nastave - 1,0 ECTS-a <li>Kolokviji - 2,0 ECTS-a <li>Usmeni ispit - 1,0 ECTS-a <li>Pismeni ispit - 1,0 ECTS-a</ul>

Obavezna literatura:

4. - Materijali objavljeni na e-učenju - Bašić, T, Ž.,Hećimović.: Geodetski referentni okviri, Geodetski fakultet, Zagreb. (skripta u pripremi) - Neutsch, W. (1996): Coordinates. Walter de Gruyter - Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H. Collins, J. (2000): GPS Theory and Practice, 5th Revised Edition, Springer, Wien - New York

Preporučena literatura:

3. - Jekeli, Ch. (2001): Inertial Navigation System with Geodetic Application. Walter de Gruyter, Berlin. - Moritz, H., Hofmann-Wellenhof, B. (1993): Geometry, Relativity, Geodesy. Wichmann, Karlsruhe. - Torge, W. (2001): Geodesy, Walter de Gruyter (eng.); Torge, W. (2003): Geodäsie, Walter de Gruyter (njem.). - International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), http://www.iers.org. - European Reference Frame (EUREF), http://www.euref-iag.net. - Državna geodetska uprava: Izvješća o znanstveno-stručnim projektima. http://www.dgu.hr. - Jean Souchay and Martine Feissel-Vernier (eds.) (2008): The International Celestial Reference System and Frame. IERS Technical Notes, No. 34, http://www.iers.org/. - C. Boucher, Z. Altamimi, P. Sillard, and M. Feissel-Vernier (2004): The ITRF2000, IERS Technical Notes, No. 31, http://www.iers.org/.

Ishodi učenja:

1. - definirati osnovne pojmove vezane za referentne koordinatne sustave i okvire

2. - analizirati fizikalno-matematičke karakteristike referentnih sustava s obzirom na fundamentalne parametre u odnosu na koje se definiraju kao i bitnu ulogu referentnih okvira u pozicioniranju, navigaciji i orijentaciji objekata u prostoru

3. - analizirati mjerne tehnike te klasificirati razlike između prostornih,terestričkihi lokalnih (za instrument fiksnih) referentnih okvira

4. - analizirati stari i novi službeni koordinatni sustav, referentni sustav i referentni okvir Hrvatske, kao i stari i novi službeni visinski sustav Hrvatske, te usvojiti nužna znanja o odnosu između HTRS96, ETRF89 i ITRFYY referentnih okvira

5. - ovladati znanjem i matematičkim postupcima rješavanja praktičnog numeričkog problema transformacija i konverzija koordinata kao i vremenskih transformacija koordinata.

Preduvjeti za upis predmeta:

Fizika (položen)

Osnove geoinformatike (odslušan)

Analiza i obrada geodetskih mjerenja (odslušan)

Legenda

P - Predavanja

V - Vježbe