Европейская геодезическая система отсчёта ED50: история и применение.

Введение

Система отсчета для европейской геодезии – геодезический датум.

Геодезический датум ED50 ("Европейский датум 1950", EPSG: 4230) – геодезический датум, определенный после Второй мировой войны для обеспечения международного соединения геодезических сетей.

Предыстория

Некоторые из важнейших сражений Второй мировой войны проходили на границах Германии, Нидерландов, Бельгии и Франции, и картографические данные этих стран использовали несовместимые системы географических координат – широты и долготы. Во время войны немецкая военная служба картографии и геодезии (Reichsamt Kriegskarten und Vermessungswesen) под командованием генерал-лейтенанта Герлаха Хеммериха начала систематическое картографирование территорий, находящихся под контролем немецких войск, охватывающее большую часть Европы. Союзники также выражали обеспокоенность состоянием картографических работ в Европе, и в 1944 году картографическая служба армии США сформировала разведывательную группу для сбора картографической и геодезической информации у немцев по мере продвижения союзных войск по Европе после высадки в Нормандии. Группа, известная как «Команда Хауга» по имени майора Флойда У. Хауга, собрала значительный объем материалов. Наибольший успех пришелся на апрель 1945 года, когда в Саальфельде, Тюрингия, был обнаружен крупный тайник, оказавшийся полным геодезическим архивом немецкой армии. Этот груз, состоящий из 75 грузовиков, был перевезен в Бамберг, а затем в Вашингтон для анализа. Вскоре после этого команда захватила персонал Государственной геодезической службы (Reichsamt für Landesaufnahme) в Фридрихроде, также в Тюрингии. Эта группа под руководством профессора Эрвина Гигаса, геодезиста с международной репутацией, занималась интеграцией картографических данных оккупированных территорий с картографией Германии. Им было поручено продолжить эту работу в Бамберге, в американской зоне оккупации, в рамках усилий США по созданию единой, согласованной триангуляционной сети для Центральной Европы. Эта работа была завершена в 1947 году. Впоследствии работы были расширены на большую часть Западной Европы и завершены в 1950 году, результатом чего стала система ED50. Она используется и по сей день во многих странах Западной Европы, за исключением Великобритании, Ирландии, Швеции и Швейцарии, которые используют собственные геодезические системы. В ED50 использовался Международный эллипсоид 1924 года («Эллипсоид Хейфорда» 1909 года) с радиусом экватора Земли 6378,388 км и сплюснутостью 1/297 (оба значения точные). Этот сфероид был одной из первых попыток моделирования всей Земли и широко применялся по всему миру до 1980-х годов, когда были разработаны GRS 80 и WGS 84. Многие национальные системы координат Гаусса — Крюгера определены на основе ED50 и ориентированы с использованием геодезической астрономии. До сих пор ED50 применяется в базах данных гравитационных полей, кадастрах, небольших геодезических сетях в Европе и Америке, а также некоторыми развивающимися странами, не имеющими современных опорных сетей. ED50 также являлся основой для систем координат НАТО (Гаусса — Крюгера и UTM) до 1980-х годов. Геодезический нуль ED50 был привязан к Гельмерттурму на Теlegrafенберге в Потсдаме (тогда Восточная Германия) с целью стимулирования сотрудничества с социалистическими государствами в период холодной войны, однако эта попытка не увенчалась успехом. При корректировке более поздних версий системы (ED77, ED79) в качестве исходной точки использовалась мюнхенская церковь Фрауэнкирхе.

Some of the important battles of World War II were fought on the borders of Germany, the Netherlands, Belgium and France, and the mapping of these countries had incompatible latitude and longitude positioning. During the war the German Military Survey (Reichsamt Kriegskarten und Vermessungswesen), under the command of Lieutenant General Gerlach Hemmerich, began a systematic mapping of the areas under the control of the German Military, a large part of Europe. The allies were also concerned about the state of mapping in Europe, and in 1944 the US Army Map Service set up an intelligence team to collect mapping and surveying information from the Germans as the allied armies moved through Europe after the Normandy landings. The group, known as Houghteam after Major Floyd W. Hough, collected much material. Their greatest success was in April 1945. They found a large cache of material in Saalfeld, Thuringia, which proved to be the entire geodetic archives of the German Army. The shipment, 75 truckloads in all, was transferred to Bamberg, and then to Washington for evaluation. Shortly after this, the team captured the personnel of the Reichsamt für Landesaufnahme, the State Surveying Service, in Friedrichroda, also in Thuringia. This group had been working on the integration of the mapping of the occupied territories with that of Germany, under Professor Erwin Gigas, a geodesist with an international reputation. They were directed to continue this work, in Bamberg in the US zone of occupation, as part of the US led effort to develop a single adjusted triangulation for Central Europe. This was completed in 1947. The work was then extended to cover much of Western Europe which was completed in 1950, and became ED50. It was, and still is, used in much of Western Europe apart from Great Britain, Ireland, Sweden and Switzerland, which have their own datums. It used the International Ellipsoid of 1924 ("Hayford Ellipsoid" of 1909) (radius of the Earth's equator 6378.388 km, flattening 1/297, both exact). That spheroid was an early attempt to model the whole Earth and was widely used around the world until the 1980s when GRS 80 and WGS 84 were established. Many national coordinate systems of Gauss–Krüger are defined by ED50 and oriented by means of geodetic astronomy. Up to now it has been used in databases of gravity fields, cadastre, small surveying networks in Europe and America, and by some developing countries with no modern baselines. ED50 was also part of the fundamentals of the NATO coordinates (Gauss–Krüger and UTM) up to the 1980s. The geodetic datum of ED50 was centred at the Helmertturm on the Telegrafenberg in Potsdam, (then East) Germany; the intent was to encourage cooperation with the socialist states during the cold war, which failed. The adjustments for later versions of the datum (ED77, ED79) used the Munich Frauenkirche as starting point.

Сдвиг дат между ED50 и WGS 84

Продольные и широтные линии на двух системах координат совпадают в Архангельской области на северо-западе России. При движении на запад по Европе линии долготы в ED50 постепенно смещаются западнее соответствующих линий WGS 84, и в Испании и Португалии это смещение составляет около 100 метров. При движении на юг линии широты в ED50 постепенно смещаются южнее линий WGS 84, и в районе Средиземного моря это смещение составляет около 100 метров. Это означает, что если линии смещены западнее, значение долготы для любой заданной точки становится больше (более восточным). Аналогично, если линии смещены южнее, значения широты становятся больше (более северными). Это происходит из-за того, что Международный эллипсоид больше, чем эллипсоид GRS 80/WGS 84, поэтому заданное расстояние с севера на юг охватывает большую широту на новом эллипсоиде, а заданное расстояние с востока на запад – большую долготу. Смещение системы координат для универсальной поперечной проекции Меркатора отличается. Координаты X (восточные координаты) варьируются от 0 м в Восточной Европе до 100 м на крайнем западе континента, что примерно соответствует смещению долготы, но координаты Y (северные координаты) отличаются примерно на 200 м по всей Европе, при этом линии северных координат ED50 UTM находятся южнее линий северных координат WGS 84 UTM. Северные координаты UTM отсчитываются от экватора; расстояние от экватора до 50-й параллели на Международном эллипсоиде на 112 м больше, чем на сфероиде WGS 84.