Использование моделей геоида является важным аспектом в геодезии, особенно в контексте привязки спутниковых измерений к существующим высотным системам, таким как Балтийская система высот.
Земля, как известно, не имеет формы шара, а представляет из себя форму с выступающими горными хребтами и глубокими морскими впадинами. Для более точного и прикладного описания формы Земли были введены понятия эллипсоида и референц-эллпсоида.
Эллипсоид — математическая модель, которая используется для аппроксимации формы Земли. Его основными характеристиками является:
a – большая полуось;
b – малая полуось;
α = (a – b)/a – полярное сжатие.
Референц-эллипсоид в свою очередь представляет из себя форму наилучшим образом подходящую для ограниченной территории, определяется длинами полуосей, полярным сжатием и правильным ориентированием в теле Земли.
Также для упрощения представления модели гравитационного поля земли и согласования измерений основанных на силе тяжести с системами координат основанными на эллипсоиде били введены понятия геоида (квазигеоида) и аномалии высоты.
Геоид — это поверхность, которая могла бы быть принята океаном под действием силы тяжести и вращения Земли, если бы отсутствовали другие воздействия, такие как ветры и приливы. Понятие геоида достаточно эфемерно, так как представляет собой потенциальное векторное поле, которое мы можем только измерить, в следствии этого было введено понятие модели геоида. Моделей геоида существует огромное множество и каждая называется квазигеоидом, все они имеют различные параметры: время создания, точность, плотность гравиметрических измерений и методы математической обработки. К примеру наиболее популярными моделями геоида в нашей стране являются EGM2008 и EGM96, созданные в различные года, как понятно из именований, к тому же EGM2008 имеет две версии с различными шагами сетки в 2.5'x2.5' и 1'x1'.
Принимая за уровенную поверхность геоид, квазигеоид или референц-эллипсоид мы приходим к различным системам высот:
Ортометрической (Ho), где высота измеряется от геоида по нормали до данной точки, высота над уровнем моря;
Нормальной (Hн), в которой высота считается от квазигеоида (почти геоида). Такую высоту мы получаем с помощью приборов основанных на совмещении оси прибора с направлением силы тяжести, т. е. тахеометрах и нивелирах;
Эллипсоидальной (геодезической; Hг), высота данной системе это расстояние от референц-эиллипсоида до данной точки. В ней мы получаем высоту с помощью спутникового оборудования.
Исходя из описанного возникает еще одна проблема, высота квазигеоида над референц-эллипсоидом, называемая аномалией высоты, которая также подлежит учету. Теперь на основе всего вышеперечисленного можно перейти к конкретным случаям использования моделей геоида:
1 Вам необходимо увязать между собой измерения основанные на силе тяжести со спутниковыми, в этом случае вам необходимо просто подгрузить геоид
2 Вам необходимо выполнять измерения в Балтийской системе высот или основанной на нивелирных измерениях то, тогда вам необходимо подгрузить модель геоида и выполнить калибровку для учета изменения аномалии высоты. Важным моментом является, что не корректным будет выполнение калибровки в аномальных зонах, где сила тяжести может сильно рознится от нормальной, к примеру горах, ущельях. На равнинных территориях вам будет достаточно выполнить калибровку
3 Если ваши измерения являются относительными, как при вычислении объемов или съемке плановых координат то, подгрузка модели геоида не нужна