ΤΑ ΓΕΩΔΑΙΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΑΣ
Εδώ θα βρείτε ένα εκτεταμένο απόσπασμα από το εκπληκτικό "paper" με τίτλο "ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ" του Τοπογράφου μηχανικού Ιωάννη Συγγρού στο οποίο αναφέρονται με απλό τρόπο τα γεωδαιτικά συστήματα αναφοράς που χρησιμοποιούνται στην χώρα μας και είναι ένας πολύτιμος οδηγός για την σωστή κατανόηση και χρήση κάθε δέκτη GPS:
(Σημείωση: οι υπογραμμίσεις είναι του Dr. Format)
"ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ"
Συγγρός Ιωάννης
Τοπογράφος Μηχανικός Ε.Μ.Π. 1976, Μελετητής, Ελεύθερος Επαγγελματίας
Νοταρά 10, 10683 Αθήνα Τηλ. 210 3838256, Fax 210 3306332
ΠΡΟΛΟΓΟΣ
Τα σχετικά με το θέμα της εργασίας αυτής αποτελούν τμήμα από το "εν πολλοίς διδασκόμενο" γνωστικό αντικείμενο των Τοπογράφων Μηχανικών για την Ελλάδα. Υποθέτω, ότι αντίστοιχα μαθήματα περιέχουν οι σπουδές, όσων κλάδων σχετίζονται με θέματα Χαρτογραφίας. Όμως, η κοινότητα των παραγωγών και οπωσδήποτε των χρηστών των Γεωγραφικών Συστημάτων Αναφοράς είναι κατά πολύ ευρύτερη. Επειδή πιστεύω, ότι το θέμα μου απασχολεί κυρίως χρήστες των Γ.Σ.Π., χωρίς την προ-παιδεία του Γεωδαίτη, θεώρησα υποχρέωσή μου να περιλάβω χωρίς να είμαι ειδικός περιληπτική αναφορά σε όλα τα σχετικά θέματα.
Είχα την ευκαιρία να διδαχθώ τα σχετικά με το θέμα, την δεκαετία του 1970. Είχα επίσης την ευκαιρία να παρακολουθήσω διαλέξεις σχετικές με τα παλαιότερα Ελληνικά Γ.Σ.Α. την δεκαετία του 1980 (ΜΠΑΛΟΔΗΜΟΥ, 1985) και το ισχύον Ε.Γ.Σ.Α. την δεκαετία του 1990 (ΒΕΗΣ, 1994). Έχουν περάσει (όσο γνωρίζω) σχεδόν δέκα χρόνια χωρίς κάποια δημόσια και περιληπτική αναφορά στο θέμα. Οι ενδιαφερόμενοι, με την εξάπλωση της χρήσης των Γ.Σ.Π., νομίζω ότι πολλαπλασιάστηκαν. Τέλος, υπάρχουν αρκετά νέα δεδομένα στο πεδίο, όπως είναι η χρήση δορυφορικών δεκτών προσδιορισμού θέσης (GPS-R) και ιδιαίτερα των μικρών "η γεωδαιτικών", η χρήση των δορυφορικών εικόνων και οι απαιτήσεις για σύνθεση παλαιών και νέων διαγραμμάτων. Με αφορμή τα παραπάνω και επειδή έχω ενδιαφέρον και ασχολία στο θέμα αυτό τα τελευταία χρόνια, πήρα την πρωτοβουλία για την παρούσα.
Η ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΣΧΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΚΑΙ ΤΑ ΓΕΩΔΑΙΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΑΣ
Γεωγραφικά Υπόβαθρα, η αναγκαιότητα των Γ.Σ.Α. και Ορισμός
Σε κάθε εργασία συλλογής, διαχείρισης και παρουσίασης Γεωγραφικών Δεδομένων συμμετέχει το "υπόβαθρο". Το υπόβαθρο είναι ο καμβάς, πάνω στον οποίο αναπτύσσεται όλη η πληροφορία. Συχνά επίσης, το υπόβαθρο περιέχει από μόνο του σημαντική πληροφορία, σχετιζόμενη με το θέμα των γεωγραφικών δεδομένων.
Για να είναι δυνατόν να συσχετίζονται οι πληροφορίες μας που αφορούν (και) τόπο και να αξιοποιούνται διαχρονικά με την ανθρώπινη αντίληψη του χρόνου, δηλαδή για ελάχιστο εν τέλει χρόνο, αν συγκριθεί π.χ. με την ηλικία της Γης και υπερτοπικά, χρησιμοποιούμε πρότυπα. Τα πρότυπα για την συγκεκριμένη αυτή χρήση τα λέμε "Γεωδαιτικά Συστήματα Αναφοράς".
Τι είναι όμως ένα Γ.Σ.Α.; (ΒΕΗΣ, 1987):
"Ένα Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΓΣΑ) στην κλασσική γεωδαισία:
Η σύσταση, η κίνηση και το σχήμα της Γης - Γεωειδές
Αφότου οι άνθρωποι κατάλαβαν περίπου τι συμβαίνει με τον κόσμο γύρω τους, προσπάθησαν να μετρήσουν τα μεγέθη εκείνα, που θα επέτρεπαν την μαθηματική έκφραση του σχήματος στην αρχή και των λοιπών αγνώστων μεγεθών στην συνέχεια. Η προσπάθεια αφορούσε, και αφορά ακόμη, τον προσδιορισμό ενός "βέλτιστου" σχήματος, το οποίο θα προσομοίαζε πιστότερα με την Γήινη "σφαίρα". Αιώνες επιστημονικής (και μη) αντιδικίας πέρασαν. Όμως, με τον εμπλουτισμό των συνολικών γνώσεων, τα κάθε φορά αποδεκτά πρότυπα αποδεικνύονταν ανεπαρκή.
Τις τελευταίες δεκαετίες η περίληψη της κατάστασης έχει, περίπου πάλι, ως εξής:
Η Γη έχει σχήμα σφαιροειδές, σύσταση στο εσωτερικό και τμήμα της επιφάνειάς της από ρευστά υλικά και επιπλέον η "κρούστα" τα στερεά υλικά της επιφανείας δεν είναι ομογενής. Η κίνησή της είναι σύνθετη και η μάζα της δέχεται την επίδραση της έλξης όλων των ουρανίων σωμάτων. Η επίδραση αυτή δεν αναφέρεται σε ένα "ιδεατό σημείο" (το "κέντρο" της) στο σύμπαν, αλλά σε υλικό που μπορεί να παραμορφώνεται παράδειγμα οι παλίρροιες. Στα παραπάνω πρέπει να προσθέσουμε την δράση των ηφαιστείων, την κίνηση των ηπείρων, την κίνηση των ωκεανών, την κίνηση των ανέμων, το λιώσιμο των πάγων και άλλα, που βεβαίως θα ξέχασα. Σχετικά με τα παραπάνω θέματα, "νόστιμα" τα γράφει ανυπόγραφο κείμενο (The story of the seven level headed scientists), που υπάρχει στο διαδίκτυο.
Μια προσέγγιση στο μη κανονικό σφαιροειδές σχήμα της Γης ορίζει το "Γεωειδές". Ακριβέστερα (SMITH, 1998), το Γεωειδές είναι εκείνη η επιφάνεια, στην οποία το γήινο πεδίο βαρύτητας έχει σταθερή και προκαθορισμένη τιμή (ας πούμε, όση στην "μέση στάθμη θαλάσσης").
Σφαιροειδή - Ελλειψοειδή Αναφοράς
Ήδη από τον 19ο αιώνα είχε καθιερωθεί η χρήση σαν επιφάνεια αναφοράς των γεωδαιτικών μετρήσεων σχήματος ελλειψοειδούς εκ περιστροφής. Το σχήμα αυτό μας δίδει ικανοποιητικές προσεγγίσεις της γήινης επιφάνειας, χωρίς οι αναγκαίοι υπολογισμοί να γίνονται απαγορευτικά πολύπλοκοι. Τόσο οι επιστημονικές διαφορές και η καλύτερη τοπική προσαρμογή, όσο και πολιτικοί λόγοι, οδήγησαν στην χρήση διαφορετικών ελλειψοειδών από διαφορετικές χώρες.
Στα ελλειψοειδή ορίζουμε σαν "παραλλήλους" την τομή επιπέδων καθέτων στον άξονα συμμετρίας και της επιφάνειας του σφαιροειδούς. Οι "παράλληλοι" είναι κύκλοι. Ο μέγιστος από τους κύκλους αυτούς, με ακτίνα τον μεγάλο από τους ημιάξονες του ελλειψοειδούς λέγεται "ισημερινός". Ορίζουμε σαν "μεσημβρινούς", την τομή των επιπέδων που διέρχονται από τον άξονα συμμετρίας και της επιφάνειας του σφαιροειδούς. Οι "μεσημβρινοί" είναι ελλείψεις. Ένας των μεσημβρινών ορίζεται σαν "πρώτος" μεσημβρινός, ώστε να χρησιμοποιείται σαν αφετηρία μέτρησης των λοιπών.
Συντεταγμένες
Όποιος χρησιμοποιεί υπόβαθρα (εφόσον αυτά αναφέρονται σε ένα Γ.Σ.Α. ή αλλιώς όπως λέμε έχουν "γεωαναφορά"), χρησιμοποιεί και συντεταγμένες. Αυτές προσδιορίζουν μονοσήμαντα την θέση ενός σημείου στο υπόβαθρο. Η παρούσα εργασία δεν θα ασχοληθεί με θέματα σχετικά με τον προσδιορισμό χωρίων από "συντεταγμένες" (π.χ. σύστημα MGRS).
Χρησιμοποιούμε δύο ειδών συντεταγμένες ή συνδυασμό τους για το προσδιορισμό κάθε σημείου: γραμμικές (απόσταση από κάποια αφετηρία μέτρησης) και γωνιακές (το μέτρο της περιεχόμενης γωνίας μεταξύ κάποιας διεύθυνσης, αφετηρίας μέτρησης του γωνιακού μεγέθους και της διεύθυνσης προς το σημείο ενδιαφέροντος.
Τις γραμμικές συντεταγμένες σε ορθοκανονικό σύστημα αξόνων τις λέμε συχνά "καρτεσιανές". Γεωδαιτικές συντεταγμένες λέγονται οι δύο γωνίες, που ορίζουν την θέση ενός σημείου στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς αναφοράς. Το γεωδαιτικό πλάτος φ είναι η γωνία μεταξύ της καθέτου στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς και του επιπέδου του ισημερινού του ελλειψοειδούς. Το γεωδαιτικό μήκος λ είναι η γωνία μεταξύ του επιπέδου του πρώτου μεσημβρινού και του μεσημβρινού, που διέρχεται από το σημείο ενδιαφέροντος.
Είναι σημαντικό να μη ξεχνάμε ότι, η γνώση συντεταγμένων δεν ορίζει την "απόλυτη" (ότι και αν σημαίνει αυτό) θέση ενός σημείου, αλλά την θέση του σε συσχετισμό με την αφετηρία μετρήσεων, δηλαδή την θέση του σε συγκεκριμένο Γ.Σ.Α. Επομένως, η γνώση και αναφορά της θέσης σημείου σημαίνει: γνώση συντεταγμένων και γνώση Γ.Σ.Α. των συντεταγμένων. Μετά από αυτά είναι πλέον κατανοητό, πως είναι δυνατόν να έχουμε σημεία με ταυτόσημες συντεταγμένες, χωρίς τα σημεία να καταλαμβάνουν την ίδια θέση στον χώρο, όπως και πολλαπλά ζεύγη διαφορετικών κατά την τιμή μεταξύ τους συντεταγμένων, που αναφέρονται στο ίδιο σημείο.
Προβολές - Ψευδοπροβολές
Έχουμε σαν δεδομένο ότι η επιφάνεια των ελλειψοειδών είναι καμπύλη επιφάνεια, ενώ οι ανάγκες μας απεικόνισης των σημείων αυτής της επιφανείας γίνεται συνήθως στο επίπεδο. Επομένως, προκύπτει το πρόβλημα του τρόπου μετάβασης από την καμπύλη σε επίπεδη επιφάνεια.
Η απάντηση στο πρόβλημα αυτό δόθηκε καταρχήν με την προβολή (κεντρική ή παράλληλη) της καμπύλης επιφάνειας σε επίπεδη ή αναπτυκτή σε επίπεδη, καμπύλη επιφάνεια (παράπλευρες επιφάνειες κώνων ή κυλίνδρων). Στην συνέχεια και στην προσπάθεια να διατηρηθούν αμετάβλητα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της αρχικής επιφανείας (εμβαδόν, μήκη, γωνίες, ...) στην απεικόνιση, δημιουργήθηκαν μαθηματικές "προβολές", δηλαδή συναρτήσεις μετασχηματισμού των (γωνιακών) γεωδαιτικών συντεταγμένων, σε συνδυασμό με τα στοιχεία του σφαιροειδούς αναφοράς, σε επίπεδες, ήτοι σε γραμμικά μεγέθη.
Οι προβολές, με την χρήση κλίμακας στην απεικόνιση κάνουν δυνατόν τελικά να απεικονίζονται (προβάλλονται) οι καμπύλες επιφάνειες σε ένα κομμάτι χαρτί. Καταχρηστικά και σε αναλογία με τις προβολές, συγγραφείς ή εφαρμογές αναφέρονται σε απεικονίσεις των αρχικών γεωδαιτικών συντεταγμένων σαν να επρόκειτο για προβολές.
Διανομές Φύλλων Χάρτη
Εφόσον η επιστήμη της Χαρτογραφίας καλείται να απεικονίσει μία μεγάλη επιφάνεια σε φύλλα χάρτη πεπερασμένων και εύχρηστων διαστάσεων, προκύπτουν προβλήματα για τον τρόπο διανομής της μεγάλης επιφάνειας σε επιμέρους τμήματα, όπως και ονοματολογίας αυτών των τμημάτων.
Σε διανομές απεικόνισης σε μικρή κλίμακα, είναι εύκολο να κατανοήσουμε, πως για παράδειγμα το Φ.Χ. "Ελλάς" αναμένεται να απεικονίζει την Ελλάδα, ή το Φ.Χ. "Πάτραι" αναμένεται τουλάχιστον να περιέχει την πόλη αυτή. Συνηθίζεται επίσης να υπάρχουν επικαλύψεις τμημάτων των χαρτών. Όμως, σε απεικονίσεις σε μεσαίες ή μεγάλες κλίμακες επιλέγεται συνήθως, σχεδόν αποκλειστικά δε τις τελευταίες δεκαετίες, η διανομή σε τμήματα σχήματος ορθογωνίου παραλληλογράμμου, επίσης συνήθως χωρίς αλληλοκάλυψη. Η ονοματολογία - κωδικοποίηση αυτών των φύλλων χάρτη δεν είναι πάντα αμέσως κατανοητή, όμως σχετίζεται εμμέσως ή αμέσως με τις συντεταγμένες των άκρων του Φ.Χ. Ο τρόπος διανομής των Φ.Χ. και η ονοματολογία τους περιέχεται πλέον στον ορισμό ενός σύγχρονου Προβολικού Σ.Α.
Η υψομετρία
Η μέτρηση της "τρίτης διάσταση στον χώρο", όπως οι αισθήσεις μας την αντιλαμβάνονται, γινόταν παραδοσιακά σε συσχετισμό με την μοναδική επιφάνεια αναφοράς, που μπορούσε να έχει ο παλαιός "γεωμέτρης". Αυτή βεβαίως είναι η επιφάνεια της θάλασσας. Με την πρόοδο των γνώσεων, έγινε κατανοητό ότι η επιφάνεια αυτή μεταβάλλεται και αντικαταστάθηκε από την "μέση στάθμη θάλασσας", η οποία προέκυπτε από επαναληπτικές ή συνεχείς μετρήσεις της στάθμης, πολλών ετών, σε σημεία που χρησίμευαν σαν σημεία αναφοράς υψομέτρων.
Το υψόμετρο ενός σημείου, το οποίο μετρήθηκε ή υπολογίστηκε από αυτή την αφετηρία (από την Μ.Σ.Θ.) ή (ισοδυνάμως; όχι πλέον) από το Γεωειδές λέγεται "Ορθομετρικό". Στην πραγματικότητα, όλα τα παλαιά Γ.Σ.Α. ήσαν σύνθετα στον τρόπο υπολογισμού των συντεταγμένων, εφόσον χρησιμοποιούσαν τα σφαιροειδή για τον υπολογισμό της θέσης στο επίπεδο προβολής, αλλά (συνήθως) το υψόμετρο ("Η") από την Μ.Σ.Θ. για ύψος, μετρούμενο στην διεύθυνση της κατακορύφου. Ωστόσο, η χρήση ελλειψοειδούς αναφοράς ορίζει ένα άλλο υψόμετρο. Αυτό είναι η απόσταση του σημείου από την επιφάνεια του ελλειψοειδούς και λέγεται "γεωμετρικό" υψόμετρο ("Ηγ" ή "h"). Η διαφορά αυτών των δύο υψόμετρων δίνει την αποχή του γεωειδούς από το ελλειψοειδές ("N"). Αν είναι γνωστή ή μπορεί να υπολογιστεί η αποχή, επιτρέπει την μετάβαση από το ένα είδος υψομέτρου στο άλλο.
Είναι εύκολο εδώ να γίνει αντιληπτό, πως ενώ το "ορθομετρικό" υψόμετρο είναι ανεξάρτητο από το χρησιμοποιούμενο Γ.Σ.Α., το "γεωμετρικό" εξαρτάται από αυτό. Πάντως, το υψόμετρο που συνήθως βρίσκουμε στους χάρτες είναι αυτό από την Μ.Σ.Θ., με κυριότερη εξαίρεση τους χάρτες που αφορούν βαθυμετρία, όπου τα βαθύμετρα μετρώνται για ευνόητους λόγους από την "κατωτάτη ρηχία" της θάλασσας στην περιοχή.
Γ.Σ.Α. ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ ΚΑΙ ΤΟ ΕΓΣΑ '87
Το Παλαιό Ελληνικό Γ.Σ.Α και η προβολή Hatt
Η αρχή των χαρτογραφικών επιστημών στην Ελλάδα ξεκινάει στα 1889, με την ίδρυση της Γεωγραφικής Υπηρεσίας του Στρατού. Το τριγωνομετρικό δίκτυο που ιδρύθηκε βασίστηκε στις συντεταγμένες του παλαιού Αστεροσκοπείου Αθηνών, όπου μετρήθηκε το αστρονομικό γεωγραφικό πλάτος και δόθηκε αυθαίρετα η τιμή λ=0 στο γεωγραφικό μήκος (τοπικό σύστημα). Ελλειψοειδές αναφοράς επιλέχθηκε αυτό του Bessel του 1841. Σαν προβολή επιλέχθηκε η μεταφορά στο ελλειψοειδές από ένα Χαρτογράφο του Γαλλικού Ναυτικού (τον Hatt) μιας παλαιότερης επίπεδης προβολής της σφαιρικής επιφάνειας (Postel). Αυτή η αρχική επιλογή, σπάνια για επίπεδο εφαρμογής σε ολόκληρη χώρα, μας ακολούθησε μέχρι και τις μέρες μας.
Η προβολή είναι επίπεδη και έχει σημαντικά πλεονεκτήματα για χαρτογραφήσεις περιορισμένων εκτάσεων. Για παράδειγμα, ως ισαπέχουσα, έχει παντού κλίμακα μηκών =1. Το μεγάλο μειονέκτημα όμως, είναι ότι εισάγει, αναγκαστικά, μεγάλες παραμορφώσεις σε χαρτογραφήσεις ευρέων εκτάσεων. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιείται από την Γ.Υ.Σ. σε φύλλα χάρτη διαστάσεων 30'Χ30', το καθένα από τα οποία αντιστοιχεί στην απεικόνιση περιοχής σε κλίμακα 1:100.000 και το καθένα επίσης έχει όμως το δικό του αρχικό σημείο (Χ=0, Υ=0). Αυτό περιπλέκει την προσπάθεια για ενοποίηση περισσοτέρων Φ.Χ. ή τις αποτυπώσεις στις πολλαπλές συνοριακές τους περιοχές.
Από την Γ.Υ.Σ. στην προβολή Hatt έχουμε μεγάλο μέρος (περιοχές κεντρικής και Βόρειας Ελλάδας) από την Χαρτογραφική εργασία στις κλίμακες 1:50.000 και 1:5.000. Επίσης, από άλλες υπηρεσίες ή μελετητές έχουμε πλήθος διαγραμμάτων σε μεγάλες κλίμακες. Ιδιαίτερα, τα στοιχεία της Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας έχουν περαστεί σε υπόβαθρα της Γ.Υ.Σ., εγκεκριμένα Πολεοδομικά σχέδια και εγκεκριμένες γραμμές Αιγιαλών και Παραλίας δεκαετιών έχουν χαραχθεί σε υπόβαθρα εξαρτημένα από αυτό το Γ.Σ.Α.
Μία άλλη υπηρεσία, η Τοπογραφική Υπηρεσία του Υπουργείου Γεωργίας, χρησιμοποίησε από τις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα μέχρι την εισαγωγή του ΕΓΣΑ μια παραλλαγή του τρόπου διανομής των Φ.Χ., με χρήση του ιδίου Datum και προβολής. Επειδή έκανε σχέδια αποτυπώσεων, κτηματογραφήσεων και διανομών σε κλίμακες 1:10.000 και μεγαλύτερες, απέφυγε, για ευκολία στους υπολογισμούς, τους μεγάλους αριθμούς. Έτσι χρησιμοποίησε Φ.Χ. 6'Χ6', τα οποία μας δίδουν έως τετραψήφιες συντεταγμένες, αλλά και πολλαπλάσια κέντρα Φ.Χ.
Αλλα Ελληνικά Προβολικά Σ.Α.
Η Γ.Υ.Σ. χρησιμοποίησε κατά καιρούς για την υποστήριξη χαρτογραφικών εργασιών σε μικρές κλίμακες διάφορα άλλα πρότυπα. Αυτά περιλαμβάνουν την χρήση του ιδίου Datum με το προηγούμενο Γ.Σ.Α. (αστεροσκοπείο & Bessel), αλλά σε συνδυασμό με την κωνική προβολή Lambert, σε τρεις ζώνες με επαφή στους παραλλήλους των 35°, 38°, και 41°.
Το Ελληνικό Σύστημα Αναφοράς Υψομέτρων
Με την ευθύνη πάλι του Στρατού και του Ναυτικού αργότερα, ιδρύθηκαν σημεία σε ελληνικά λιμάνια, όπου μετρήθηκαν οι διακυμάνσεις της θαλάσσιας στάθμης. Το βασικό σημείο βρίσκεται στον Ναύσταθμο του Πειραιά. Από τις μετρήσεις αποδόθηκαν τιμές "απολύτων" υψομέτρων στις αφετηρίες αυτές. Το δίκτυο πυκνώθηκε με την μέτρηση υψομετρικών διαφορών κατά μήκος των κυριοτέρων οδών και την ίδρυση αντίστοιχων υψομετρικών σημείων. Το τριγωνομετρικό δίκτυο της χώρας συνδέθηκε με το υψομετρικό δίκτυο. Τα σημεία των Νήσων συνδέθηκαν με τοπικές αφετηρίες.
To Ευρωπαϊκό Γ.Σ.Α. ED50
Μέχρι και τον 19ο αιώνα, τα συστήματα των περισσοτέρων ευρωπαϊκών χωρών ήσαν, λόγω επιστημονικών αλλά και πολιτικών διαφορών, τοπικά. Η εξέλιξη της επιστήμης, των οργάνων, αλλά και κυρίως οι ανάγκες πριν, κατά και μετά από τους δύο Παγκόσμιους Πολέμους οδήγησαν στην διάρκεια του 20ου αιώνα σε προσπάθειες δημιουργίας ενιαίου Ευρωπαϊκού Συστήματος Αναφοράς.
Αμέσως μετά τον 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο, η Δυτική Ευρώπη συμφώνησε σε ένα πρότυπο Γ.Σ.Α., το European Datum του 1950 (ED50). Στο ED50 όπως και σε άλλα Γ.Σ.Α., αποφασίστηκε να χρησιμοποιείται σαν Προβολικό Σύστημα το Παγκόσμιο Σύστημα Εγκάρσιας Μερκατορικής Προβολής (UTM), που εξυπηρέτησε τις ανάγκες των Δυτικών από τους νικητές του πολέμου. Η Ελλάδα ακολούθησε και χρησιμοποιεί το ED50 σε κάποιες εφαρμογές έως σήμερα. Δεν ακολούθησε όμως για πρακτικούς λόγους στις ενημερώσεις και βελτιώσεις του συστήματος (ED79 κ.α.) που έγιναν στην συνέχεια. Τα ED50 και UTM χρησιμοποιούν μέχρι το γεωγραφικό πλάτος των 84º βορείως την εγκάρσια μερκατορική προβολή, σε ζώνες πλάτους 6º. Η Ελλάδα περιλαμβάνεται εν μέρει στην ζώνη "34 Βόρεια" με κεντρικό μεσημβρινό λ=21º και κατά το υπόλοιπο στην ζώνη "35 Βόρεια" με κεντρικό μεσημβρινό λ=27º.
Από την Γ.Υ.Σ. στην προβολή UTM του ED50 έχουμε επίσης μεγάλο μέρος από την Χαρτογραφική εργασία (περιοχές κεντρικής και Νότιας Ελλάδας) στις κλίμακες 1:50.000 και 1:5.000. Την ίδια επιλογή έχει μέχρι σήμερα και η Υδρογραφική Υ.Π.Ν.
Το Προβολικό Σ.Α. των τριών ζωνών Ε.Μ.Π. πλάτους 3º
Από τα μέσα της δεκαετίας του 1970 το ΥΠΕΧΩΔΕ παρουσίασε και χρησιμοποίησε σε φωτογραμμετρικές εργασίες μεγάλων κλιμάκων ένα νέο Προβολικό Σύστημα Αναφοράς. Λίγα χρόνια αργότερα, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, το ΥΠΕΧΩΔΕ επέβαλε την χρήση του συστήματος αυτού στις εργασίες του προγράμματος της "Επιχείρησης Πολεοδομικής Ανασυγκρότησης" (ΕΠΑ). Το σύστημα χρησιμοποιούσε το ίδιο Datum (αστεροσκοπείο & Bessel) και τριγωνομετρικό δίκτυο με το προηγούμενο Γ.Σ.Α., αλλά σε συνδυασμό με την Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή (όπως το UTM), σε τρεις ζώνες πλάτους 3º η κάθε μία (αντί 6º) και κλίμακα στον κεντρικό μεσημβρινό πλησιέστερη στην μονάδα (0.9999 αντί 0.9996). Το νέο σύστημα αποσκοπούσε στην οργάνωση των χαρτογραφικών δεδομένων σε σύστημα απλούστερο του παλαιού και πλησιέστερο στα διεθνή πρότυπα. Τα μειονεκτήματά του ήταν, πως κληρονομούσε το προβληματικό τριγωνομετρικό δίκτυο (έγινε νέα συνόρθωση περίπου το 1985) και πως, ενώ μείωνε τον αριθμό των "αφετηριών" συντεταγμένων από 137 για τα Φ.Χ. κλίμακας 1:100000 σε τρεις για τις ζώνες, δεν εξασφάλιζε πανελλαδικά ενιαίο σύστημα.
Στο σύστημα των 3º υπάρχουν αρκετές εργασίες, που έγιναν με φωτογραμμετρικές ή επίγειες μεθόδους και περιέχουν Τοπογραφικά ή Κτηματολογικά στοιχεία σε μεγάλες κυρίως κλίμακες. Ο όγκος των πληροφοριών αυτών αφορά σε περιοχές με οικιστικό ενδιαφέρον, για Α' ή Β' κατοικία, ή σε περιοχές διαμηκών τεχνικών έργων. Στο ίδιο σύστημα υπάρχει πλήθος εγκεκριμένων Χωροταξικών, Γ.Π.Σ., Πολεοδομικών και Ρυμοτομικών Σχεδίων, που έγιναν την τελευταία εικοσαετία.
Δορυφορικά Γ.Σ.Α. και το Παγκόσμιο Γ.Σ.Α. του 1984 (WGS84)
Το Υπουργείο Άμυνας των Η.Π.Α. σχεδίασε, χρηματοδότησε και συντηρεί το πρόγραμμα εκτόξευσης των δορυφόρων και την λειτουργία των σταθμών εδάφους, για την παρακολούθηση του Παγκόσμιου Συστήματος Προσδιορισμού θέσης μέσω δορυφόρων (GPS). Η μέτρηση των αποστάσεων των σταθμών ελέγχου από τους δορυφόρους επέτρεψε τον υπολογισμό της θέσης των σταθμών αυτών σε ένα παγκόσμιο "γεωκεντρικό" τρισδιάστατο "καρτεσιανό" σύστημα. Το χωρικό πλαίσιο αναφοράς, που δημιουργήθηκε με τον τρόπο αυτό, αποτέλεσε ένα από τα στοιχεία για την δημιουργία του πρώτου ενιαίου παγκόσμιου συστήματος, του WGS72.
Η πρώτη ριζική αναθεώρηση του συστήματος αυτού έγινε το 1984. Το νέο σύστημα WGS 84 περιλαμβάνει το αντίστοιχο του παλαιότερου "αρχικού σημείου", το οποίο είναι πλέον οι γεωκεντρικές συντεταγμένες των σημείων του "χωρικού πλαισίου αναφοράς", το ελλειψοειδές αναφοράς, αλλά και μία σειρά από μοντέλα, ένα από τα οποία προσδιορίζει την αποχή του γεωειδούς από το ελλειψοειδές.
Το ενδιαφέρον για τον χρήστη Γ.Σ.Π. στην Ελλάδα σχετικά με το WGS84, αφορά στην εγγενή χρήση των τρισδιάστατων γεωκεντρικών συντεταγμένων από τους δέκτες των σημάτων των δορυφόρων του GPS. Στους ελαφρούς και φορητούς από αυτούς τους δέκτες υπάρχει συνήθως η δυνατότητα εξαγωγής της υπολογισθείσας θέσης σημείου. Η μορφή των συντεταγμένων προς εξαγωγή μπορεί να είναι είτε το ζεύγος (φ, λ) και επιλογή μεταξύ γεωμετρικού ή ορθομετρικού υψομέτρου, η αντίστοιχη τριάδα (Ε, Ν, Η) με χρήση πάλι της UTM στην ζώνη 34 ή 35 βόρεια είτε ή ροή δεδομένων σύμφωνα με το πρότυπο ΝΜΕΑ.
Το ισχύον Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΕΓΣΑ)
Τον Δεκέμβριο του 1987, μετά από εισήγηση (ΒΕΗΣ, 1986) του καθηγητή Γεωργίου Βέη προς την "Γεωδαιτική και Γεωφυσική Επιτροπή του Κράτους" (Γ.Γ.Ε.Π.) εγκρίθηκε προς χρήση το ΕΓΣΑ. Το ΕΓΣΑ χρησιμοποιεί σαν ελλειψοειδές αναφοράς το GRS80, εξ ορισμού προσανατολισμένο παράλληλα (ΒΕΗΣ, 1994) με το ITRF89 (International Terestrial Reference Frame -1989). Γεωκεντρικές συντεταγμένες στο δίκτυο δόθηκαν από την υπολογισμένη στο ITRF89 θέση του κεντρικού βάθρου του σταθμού του Διονύσου. Ο προσανατολισμός και η κλίμακα δόθηκαν (ΒΕΗΣ, 1987) από δίκτυο 6 σταθμών laser, οι οποίοι συνδέθηκαν με το υπόλοιπο δίκτυο με δορυφορικές μετρήσεις. Η θέση του μετατεθειμένου (ως προς το ITRF89) γεώκεντρου έχει υπολογισθεί ώστε η επιφάνεια του ελλειψοειδούς να είναι η βέλτιστη για την Ελλάδα. Σαν προβολικό σύστημα χρησιμοποιεί την Ε.Μ.Π. σε μία μόνο ζώνη, με κεντρικό μεσημβρινό στις 24º, δηλαδή ακριβώς στην γραμμή διαχωρισμού των ζωνών 34 και 35 του UTM, και λοιπές παραμέτρους όπως το UTM.
Στην πράξη το ΕΓΣΑ χρησιμοποιείται σταδιακά από το 1989. Έχουν συνταχθεί σε αυτό τα υπόβαθρα της πλειονότητας των εργασιών της τελευταίας δωδεκαετίας, όπως διαγράμματα Τοπογραφικά και Κτηματολογικά για τα την κατασκευή των μεγάλων και μικρών τεχνικών έργων, το Κτηματολόγιο, Αναδασμούς, Αιγιαλούς κλπ, όπως και οι ορθοφωτοχάρτες του Υπουργείου Γεωργείας, που καλύπτουν το μέγιστο μέρος της Ελλάδας. Επίσης πλήθος σχεδίων για την Χωροταξική και Πολεοδομική οργάνωση της χώρας.
Κλείνοντας αυτή την αναδρομή, πρέπει να αναφερθεί, πως για αιώνες τα ακριβή στοιχεία των Γ.Σ.Α., η γνώση των οποίων θα βοηθούσε τους ανταγωνιστές ή και εχθρούς μιας χώρας στα σχέδιά τους, ήταν κλειδωμένο κρατικό μυστικό (MUGNIER, 2001). Η πατρίδα μας δεν αποτελούσε εξαίρεση. Η απαγόρευση αυτή καταργήθηκε στην πράξη ως άχρηστη, χρόνια μετά την δυνατότητα λήψης δορυφορικών εικόνων.
Στον επόμενο πίνακα "Γεωδαιτικά και Προβολικά Συστήματα Αναφοράς, με ενδιαφέρον για τον χρήστη Γ.Σ.Π. στον Ελληνικό χώρο" παρουσιάζεται μία σύνοψη των χαρακτηριστικών των Γ.Σ.Α. και των αντίστοιχα χρησιμοποιούμενων προβολών.
Μετασχηματισμοί μεταξύ συντεταγμένων δύο Γ.Σ.Α.
Μετάθεση γεωκέντρου σε μέτρα |
||||
από |
σε |
|||
WGS84 |
ΕΓΣΑ |
Παλαιό |
ED50 |
ITRF89 |
dX= |
199.72 |
-456.39 |
83.8 |
0.03 |
dY= |
-74.03 |
-372.62 |
96.3 |
0.79 |
dZ= |
-246.02 |
-496.82 |
115.7 |
0.03 |
ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΚΑΙ ΠΗΓΕΣ
(πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 24/2/04)