Wenn Sie in Greenwich stehen, sagt Ihr GPS anscheinend nicht, dass Sie sich auf dem Längengrad Null befinden. Dies liegt daran, dass der GPS-Referenzmeridian etwa 100 Meter östlich des Nullmeridians liegt .
Meine Frage ist: Warum befindet sich der GPS-Referenzmeridian 100 m östlich des Nullmeridians?
Antworten:
Ich habe diese Frage beiläufig beantwortet, während ich eine andere Ihrer Fragen beantwortet habe.
Das Greenwich Observatory wurde auf der Grundlage der Beobachtungen des Astronomen Sir George Airy aus dem Jahr 1851 als Nullmeridian definiert. London wurde 1884 von der International Meridian Conference als offizieller Nullmeridian für internationale Karten ausgewählt .
Wenn Sie ein GPS verwenden, wird standardmäßig das WGS84-Datum verwendet. Dies unterscheidet sich vom alten Koordinatensystem. WGS84 ist ein globales Datum, das auf Berechnungen von Messwerten auf der ganzen Erde basiert, und sein Nullmeridian ist unterschiedlich . Der Unterschied beträgt in Greenwich etwa 100 Meter.
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Die kurze Antwort lautet: Es gab eine historische Verschiebung zwischen dem ersten globalen Datum und dem Greenwich-Meridian; und es bewegt sich aufgrund der Kontinentalverschiebung weiter (langsam). Weitere Informationen finden Sie auf dieser Website
In den späten 1950er Jahren (unter der Schirmherrschaft der US Navy) begann das Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University mit der Entwicklung des ersten operativen Satellitennavigationssystems der Welt. Bekannt als Transit, nutzte es den Doppler-Effekt, den gleichen Effekt, mit dem eine Sirene, die von einem sich bewegenden Fahrzeug getragen wird, ihre Tonhöhe ändert, wenn sie vorbeifährt. Die untersuchte Länge des Laborstandorts in Maryland, gemessen am nordamerikanischen Datum (NAD27), wurde zu ihrer angenommenen Länge im ersten Weltdatum, dem APL-Datum. Es war diese pragmatische Übernahme der Längenkoordinate auf einem Ellipsoid als angenommenen Wert auf einem anderen Ellipsoid, die die offensichtliche Verschiebung nicht nur der Position des Meridians, sondern auch aller anderen Orte verursacht hat.
Das Ausmaß der Verschiebung blieb bis zum Sommer 1969 unbekannt, als sich die Gelegenheit ergab, sie zu messen. Ein Satellitenempfänger wurde auf einer Plattform über dem Dach über dem Airy Transit Circle in Greenwich aufgestellt. Die Ergebnisse zeigten, dass bei Korrekturen, die sich aus der Verwendung des Satellitennavigationssystems ergeben, die Längengrade um 5,64 Zoll verschoben werden sollten, wenn der Längengrad des Greenwich (Geodetic) Meridians in diesem System Null sein sollte. Obwohl eine wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema veröffentlicht wurde 1971 scheint es bis Mitte der neunziger Jahre weitgehend vergessen worden zu sein. Der (seitdem verfeinerte) Versatz gilt auch für das von aktuellen GPS-Systemen verwendete WGS84-Datum. WGS84 wurde am 1. Januar 1998 und bald als globaler Standard für die Flugnavigation übernommen anschließend von Hydrographen zur Verwendung auf elektronischen und nautischen Karten.
Dieser Artikel im Journal of Geodesy erklärt, dass dies durch die lokale Ablenkung der Vertikalen in London aufgrund regionaler Unterschiede in der Dicke und Dichte der Erdkruste verursacht wird.
Was Airys Transit Circle im Observatorium in Greenwich definiert, ist nicht direkt ein Ort auf der Erdoberfläche, sondern eine Richtung im Raum, nämlich die des lokalen Zenits oder der Lotlinie.
Der obige Artikel argumentiert, dass diese Richtung tatsächlich mit einigermaßen guter Genauigkeit immer noch die Richtung des modernen IERS-Nullmeridians ist, der zur Definition von WGS84 und damit von GPS-Koordinaten verwendet wird. Die verschiedenen Änderungen der Definition in den letzten 150 Jahren haben eine gute Kontinuität bewahrt.
Obwohl WGS84 diese Richtung als Referenz verwendet, ist die xz- Ebene in der geozentrischen WGS84-Koordinate 102 Meter parallel verschoben, sodass sie durch den Erdmassenschwerpunkt verläuft.
So ist der wirkliche Unterschied nicht nur über einen anderen Ursprung für Ihr Koordinatensystem, aber mit einem anderen Prinzip für das, was die Koordinaten bedeuten . Zu Airys Zeiten gab es keine Möglichkeit, die Position des Erdmittelpunkts mit großer Genauigkeit zu messen. Man maß lediglich die Richtung des lokalen Zenits und erklärte diese Richtung (relativ zum Pol und zur Ausrichtung des Transitkreises in Greenwich) ) seine Koordinaten sein. Auf der anderen Seite misst GPS Ihre Positiondirekt, und der Erdmittelpunkt relativ zu den Satellitenbahnen ist bekannt. Um diese Position als Koordinaten alten Stils auszudrücken, berechnet das GPS-Gerät eine "virtuelle Zenitlinie" als Normalen zum Referenzellipsoid, das durch Sie verläuft. Der Unterschied zwischen diesem normalen und dem IERS-Nullmeridian (der wiederum mit der Ausrichtung des Airy-Transitkreises übereinstimmt) wird zu Ihren Koordinaten.
Wenn Sie also in den Park in Greenwich gehen, um den Ort zu finden, an dem Ihr GPS-Empfänger einen Längengrad von 0 Grad anzeigt, haben Sie tatsächlich den Punkt (Modulo-Breitengrad) gefunden, an dem die Normale zum WGS84-Referenzellipsoid parallel zu einer Lotlinie verläuft am Observatorium selbst errichtet.
Weder die Kontinentalverschiebung noch zufällige akkumulierte Fehler aufgrund von Definitionsänderungen hatten vergleichbare Auswirkungen.