World Geodetic System

WGS 84-Bezugsrahmen. Die Abflachung des Ellipsoids ist in diesem Bild übertrieben dargestellt.

Äquatoriale (a), polare (b) und mittlere Erdradien gemäß WGS 84

Das World Geodetic System (WGS) ist ein geodätische Referenzsystem. Es wird in der Kartografie, Geodäsie und Satellitennavigation genutzt. Im Laufe der Zeit entstanden die Referenzsysteme WGS 60, WGS 66, WGS 72 und WGS 84, wobei heute WGS 84 (auch WGS 1984 oder kurz WGS) üblich ist. Es ist das verbreitetste globale Referenzsystem und stellt den bisher weitestgehenden Schritt der Vereinheitlichung von Dutzenden nationalen Vermessungssystemen zu einem gemeinsamen Weltsystem dar.

WGS 60

In den späten 1950er Jahren entwickelte das US-amerikanische Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (Department of Defense, DOD) ein geozentrisches Referenzsystem, auf das verschiedene geodätische Netze bezogen werden konnten und welches die Kompatibilität zwischen den Koordinaten von Standorten einführte. In Zusammenarbeit mit der United States Army, United States Navy und United States Air Force wurde das DOD World Geodetic System 1960 (WGS 60) entwickelt. Darin wurde eine Kombination aus verfügbaren Oberflächengravitationsdaten, astrogeodätischen Daten und Ergebnissen von kanadischen SHORAN- (SHOrt RAnge Navigation-) und HIRAN-Vermessungen (HIgh precision shoRAN-Vermessungen) verwendet, um einen bestmöglichen Ellipsoid für die Hauptbezugsgebiete zu erhalten. Der einzige Beitrag der Satellitendaten zur Entwicklung von WGS 60 war der Wert für die Abflachung des Ellipsoids (1/298,3 ±0,1), der sich aus der der Knotenbewegung von Satellit 1958 gewonnen wurde. Die semimajorale Achse des WGS 60 Ellipsoids wurde mit 6.378.165 ±50 Metern bestimmt.

WGS 66

Im Januar 1966 bekam ein Ausschuss für das World Geodetic System die Aufgabe, ein verbessertes WGS zu entwickeln, welches den Anforderungen der Kartografie und der Geodäsie gerecht wird. Seit der Entwicklung des WGS 60 waren zusätzliche Oberflächenschwerebeobachtungen, Ergebnisse aus der Erweiterung von Triangulations- und Trilaterationsnetzen sowie große Mengen an Doppler- und optischen Satellitendaten verfügbar geworden. Mit den zusätzlichen Daten und verbesserten Techniken erstellte der WGS-Ausschuss das WGS 66, das im Jahr 1967 eingeführt wurde. Die bestimmenden Parameter des WGS 66 Ellipsoids waren die aus Satellitendaten ermittelte Abflachung (1/298,25 +0,02) und die aus einer Kombination von Doppler-Satellitendaten und astrogeodätischen Daten mit Hilfe einer Geoid-Match-Technik ermittelte Semimajorachse (6.378.145 t20m). Als Gravitationsmodell wurde ein Satz geopotentieller Koeffizienten 24. Grades und Ordnung ausgewählt. Dieser Satz wurde auch in einer sphärischen harmonischen Expansion verwendet, um das weltweite WGS 66 Geoid zu erhalten. Zusätzlich wurde aus astrogeodätischen Daten ein auf das WGS 66 Ellipsoid bezogenes Geoid abgeleitet, das eine detaillierte Darstellung für begrenzte Landgebiete bietet. Für jedes Datum wurden Verschiebungskonstanten für das North American Datum 1927 (NAD 27), das Europäische Datum (ED) und das Tokyo Datum (TD) ermittelt.

WGS 72

Die Arbeiten an WGS 72 (oder WGS 1972) begannen 1970. Der schon für das WGS 66 zuständige Ausschuss entwickelte einen Ersatz für WGS 66. Seit der Entwicklung von WGS 66 waren große Mengen zusätzlicher Daten sowohl von Doppler- als auch von optischen Satelliten, Oberflächenschwerevermessungen, Triangulations- und Trilaterationsvermessungen, hochpräzisen Traversen und astronomischen Vermessungen verfügbar geworden. Forschungen auf dem Gebiet der Berechnungsverfahren und der Fehleranalyse sowie leistungsfähigere Computerhardware und Software ermöglichten es, die verfügbaren Daten besser zu verarbeiten. Nach etwa drei Jahren waren die Arbeiten an WGS 72 abgeschlossen. Satelliten-, oberflächenschwerkraft- und astrogeodätische Daten, die bis 1972 aus Quellen des Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten und anderen Quellen zur Verfügung standen, wurden in einer Unified WGS Solution zusammengeführt. Das führte zu Korrekturen für die Koordinaten der Ausgangsstationen und die Geopotentialkoeffizienten. WGS 72 Koordinaten können auf WGS 84 Koordinaten transformiert werden.

WGS 84

WGS 84 entstand auf Basis der Anfang 1984 verfügbaren Daten, Techniken und Technologien und wurde als Ersatz für WGS 72 entwickelt. WGS 84 verwendet ein erdzentriertes, erdfestes terrestrisches Bezugssystem und geodätisches Datum. Es basiert auf einem einheitlichen Satz von Konstanten und Modellparametern, welche die Größe, die Form, die Schwerkraft und die geomagnetischen Felder der Erde beschreiben. Der Ursprung liegt im Schwerpunkt der Erde. Die z-Achse verläuft durch die mittlere Lage des Nordpols, die x-Achse senkrecht zur z-Achse durch den Meridian von Greenwich, einem Stadtteil von London und die y-Achse senkrecht zur z,x-Ebene durch den Meridian 90° östlicher Länge. WGS 84 ist das Referenzsystem für das Global Positioning System (GPS) und ist kompatibel zu dem Internationalen Terrestrischen Referenzsystem (ITRS). Verantwortlich für das WGS 84 ist die US-amerikanische National Geospatial-Intelligence Agency (NGA). Auch WGS 84 wurde weiterentwickelt und die unterschiedichen Revisionen werden bei Bedarf in Klammern mit angegeben.

Weblinks

• Online Koordinaten Umrechner
• UNOOSA | World Geodetic System 1984 (PDF)
• The Defence Mapping Agency | World Geodetic System 1984 (PDF)
• The Department of Defence | World Geodetic System 1972 (PDF)