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[[Datei:Parallel50OestrichWinkelRheingau.JPG|mini|Lage des 50. Breitengrades nach World Geodetic System 1984 (WGS 84) in [[Oestrich-Winkel]] im [[Rheingau]]. Nach dem für [[topografische Karte]]n in Deutschland angenommenen [[Potsdam Datum]] liegt der 50. Breitengrad hier etwa 130 Meter weiter südlich.]]
Das '''World Geodetic System 1984''' ('''WGS 84''') ist ein [[Geodätisches Datum|Referenzsystem]] der [[Geodäsie]] als einheitliche Grundlage für Positionsangaben auf der [[Erde]] und im erdnahen [[Weltraum]]. Es löste das [[Europäisches Datum 1950|Europäische Datum 1950]] (ED50) und dessen Varianten ab.

== Bestandteile ==
Das [[System]] besteht aus:
* einem [[Referenzellipsoid]], das in seiner Einfachheit bestmöglich der Erdoberfläche angepasst ist, für Ortsangaben nach geographischer Länge und Breite;
* einem detaillierten Modell für die von dieser idealisierten Form abweichende [[Erdfigur]], das sogenannte [[Geoid]]; aktuell ist das EGM96 (''[[Earth Gravitational Model]] 1996'');
* einem Satz dreidimensionaler [[Koordinaten]] der zwölf über die Erde verteilten [[Fundamentalstation]]en für die Verankerung obiger Modelle in der [[Erdkruste]].

== Referenzellipsoid ==
Die Werte für die Größe und [[Erdabplattung|Abplattung]] der Erde sowie ihr [[Gravitationsfeld]] werden fortlaufend präzisiert. Damit aber das Ellipsoid eine stabile Referenz bildet, werden seine offiziellen Parameter nur im Abstand mehrerer Jahrzehnte neu festgelegt. Im WGS84 bzw. [[GRS 80]] sind sie:
* große [[Halbachsen der Ellipse|Halbachse]] ''a'' = 6.378.137 Meter,
* Abplattung ''f'' = 1 / 298,257223563 entsprechend einer kleinen Halbachse ''b'' = ''a''(1−''f'') von etwa 6.356.752 Metern,
* Geozentrische Gravitationskonstante [[Gravitationskonstante|''G'']]·[[Erdmasse|''M''⊕]] = 3,986004418·1014 m³/s² (das Produkt ist genauer zu bestimmen als die Einzelfaktoren),
* [[Winkelgeschwindigkeit|Rotationsgeschwindigkeit]] <math>\omega</math> = 7,292 115·10−5 rad/s.

Die Parameter des WGS84-Referenzellipsoides entsprechen etwa denen des [[GRS 80|GRS-80]]-Referenzellipsoides.

== Koordinatensystem ==
Das Koordinatensystem, in dem das Referenzellipsoid, das Geoid und die Lage der Fundamentalstationen definiert sind, ist ein [[Kartesisches Koordinatensystem|kartesisches]] [[Rechtssystem (Mathematik)|Rechtssystem]] (Z weist zum Nordpol, X in Richtung 0° Länge und Breite, Y nach 90° Ost). Seine Definition folgt den Vorgaben des [[International Earth Rotation Service|IERS]]:
* Es ist zentriert auf den Schwerpunkt der Erde inklusive [[Erdatmosphäre|Atmosphärenmasse]].
* Seine Längenskala ist die lokale, im durch die Masse der Erde [[Allgemeine Relativitätstheorie|relativistisch gekrümmten]] Raum.
* Die Orientierung seiner Achsen relativ zur Erdkruste (Referenzpol und Referenzmeridian) entsprach zur [[Epoche (Astronomie)|Epoche]] 1984.0 der des IERS (damals [[Bureau International de l’Heure|BIH]]).
* Die zeitliche Entwicklung seiner Orientierung folgt global der Rotation der Erdkruste (die [[Kontinentaldrift|Bewegung der Kontinentalplatten]] erfolgt gegeneinander, ohne Nettorotation).

Die Vermessung der Positionen der Fundamentalstationen zueinander und ihr Anschluss an den [[International Terrestrial Reference Frame]] (ITRF) des IERS erfolgt regelmäßig über [[Global Positioning System|GPS]]; so entspricht der Station-Set G730 der [[Epoche (Astronomie)|Epoche]] 1994, der Station-Set G873 der Epoche 1997.<ref>NIMA – National Imagery and Mapping Agency, Technical Report, January 2000, S. 29</ref>

Dieses Koordinatensystem entspricht dem [[European Petroleum Survey Group Geodesy|EPSG-Code]]: 4326.<ref>{{Internetquelle |url=https://spatialreference.org/ref/epsg/wgs-84/ |titel=WGS 84: EPSG Projection -- Spatial Reference |abruf=2019-05-08}}</ref>

Die [[Geographische Koordinaten|geographischen Koordinaten]] können als [[geographische Breite]] zwischen −90° und +90° und als [[geographische Länge]] zwischen −180° und +180° angegeben werden, zum Beispiel für das Rathaus der Stadt [[Oestrich-Winkel]], Paul-Gerhardt-Weg 1, mit 50° 0′ 30,75″ / 8° 1′ 11,5″ oder in [[Dezimalschreibweise]] 50,008542° / 8,019861°. Die Koordinatenwerte für Punkte südlich des [[Äquator]]s und westlich des [[Nullmeridian]]s sind negativ und lauten etwa für die Stadt [[Rio de Janeiro]] −22° 54′ / −43° 12′ oder in Dezimalschreibweise −22,9° / −43,2°.

== Gravitationsmodell ==
Aktuell gilt das Gravitationsmodell WGS84-[[EGM96]]. Die Ortsabhängigkeit des Erdschwerepotentials wird beschrieben durch Kugelflächenfunktionen der [[Zugeordnete Legendrepolynome|zugeordneten Legendrepolynome]]. Die Entwicklungskoeffizienten Cnm und Snm der Reihenentwicklung sind bis zum Grad ''n'' und Ordnung ''m'' von 360 vermessen, insgesamt mehr als 130.000 Koeffizienten.

Kurzzeiteffekte, wie [[Gezeiten]]effekte, die eine Höhenverschiebung von bis zu 50 cm verursachen, bleiben unberücksichtigt. Langfristige Änderungen, beispielsweise verursacht durch die Kontinentaldrift von einigen Zentimetern pro Jahr, werden als Korrekturen des bestehenden Modells notiert. Die [[Plattentektonik|tektonischen Bewegungen]] betragen stellenweise bis zu 7 cm im Jahr.<ref>NIMA – National Imagery and Mapping Agency, Technical Report, January 2000, S. 29: „Given sets of globally distributed station coordinates, represented at a particular epoch, their positions slowly degrade as the stations ride along on the tectonic plates. This motion has been observed to be as much as 7 cm/year at some DoD GPS tracking stations.“</ref>

== Gebrauch des Systems ==
Im Jahr 2000 waren 123 [[Koordinatensystem]]e über ein [[geodätisches Datum]] an das WGS-84-Ellipsoid angebunden. Hierdurch wird die Konvertierung von Positionsangaben zwischen den Koordinatensystemen wesentlich vereinfacht. Der Standard ''WGS 84'' wurde durch Beschluss der [[ICAO]] 1989 für die Luftfahrt übernommen. Auch die [[Geoinformationssystem]]e verschiedener Anbieter verwenden das System.<ref>[https://doc.arcgis.com/de/arcgis-online/share-maps/publish-features.htm Hilfe zu ArcGIS Online]: „Features werden im Koordinatensystem WGS 1984 Web Mercator (Auxiliary Sphere) veröffentlicht.“</ref>

== Abweichungen zu anderen geodätischen Daten ==
Der Referenzmeridian des IERS verläuft etwa 100 Meter östlich an der Königlichen [[Sternwarte Greenwich]] vorbei (am Äquator ist die Abweichung zum Greenwicher [[Nullmeridian]] geringer).

Die vernachlässigbare Abweichung der definierten Abplattung von der des ursprünglich verwendeten [[GRS 80|GRS-80]]-Ellipsoids (''f'' ≈ 1/298,257 222) entspricht 0,1 mm in der kleinen Halbachse und entstand durch Rundung bei der Hin- und Rückumrechnung zwischen Abplattung und dem entsprechenden Koeffizienten der Kugelflächenfunktion.

Für ''G''·''M''⊕ wurde in einer früheren Version von WGS 84 der ungenauere [[GRS 80|GRS-80]]-Wert 3,986 005·1014 m³/s² verwendet. Dieser Wert ist in Millionen von GPS-Empfängern fest programmiert und wird deshalb vom [[Bodensegment#GPS|GPS-Kontrollsegment]] weiterhin verwendet, um an die mit dem neueren Wert prognostizierten Satellitenpositionen Kepler-Ellipsen anzupassen, deren Parameter den GPS-Empfängern als [[Ephemeriden]] übermittelt werden.

Zur Epoche 1989.0 waren das ITRS und das [[Europäisches Terrestrisches Referenzsystem 1989|ETRS]] innerhalb der Messgenauigkeit identisch. Letzteres ist aber über Fundamentalstationen an die [[Eurasische Platte]] gebunden und bewegt sich mit 2,5 cm pro Jahr gegen das globale System.

== Literatur ==
* [[National Geospatial-Intelligence Agency]]: ''World Geodetic System 1984. Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems''. US Government, Department of Defense, Rockville, MD, 2014.

== Weblinks ==
* NGA: [https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA280358.pdf ''World Geodetic System 1984. Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems''] (englisch, PDF, 207 Seiten, Juli 2014)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Geodätisches Datum]]
[[Kategorie:1984]]

World Geodetic System 1984 - Versionsgeschichte

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