Решение множества разнообразных научных и прикладных задач с последующим картографированием земной поверхности предопределяет ввод геодезических систем координат: общеземных – планетарных и референцных – локальных для отдельных территорий и государств.
Общеземная координатная система – используется для решения и картографирования глобальных задач: изучения фигуры Земли. внешнего гравитационного поля, изменения во времени движения полюсов Земли. неравномерности ее вращения, управления полетами летательных аппаратов (в т.ч. космических). В этой связи создают модель планеты Земля – трехосный эллипсоид вращения, имеющий размеры, массу, угловую скорость и др. параметры, весьма близкие к реальности. Их называют фундаментальными. К ним также относят скорость распространения электромагнитных волн в вакууме.
P.S. Расстояния определяют умножением скорости (V) световых или радиоволн на время, за которое они проходят это расстояние. Заданием скорости распространения электромагнитных волн устанавливают единый линейный масштаб для всех геометрических построений на Земле. В таком эллипсоиде устанавливают пространственные прямоугольные координаты трех степеней свободы «Х;У;Z» с началом в центре эллипсоида «0»-нульпункт.
Вместе указанные оси образуют правую систему координат, отличную от Декартовой системы, используемой в математике поворотом осей на 900.
Для ориентирования указанной системы координат в теле Земли ее начало помещают в центр масс Земли, начальный меридиан совмещен с меридианом Гринвича, а ось вращения направляют на северный условный полюс (фиксированный в среднем его положении).
P.S. Ось вращения Земли во времени перемещается в теле Земли относительно звезд.
Условный земной полюс есть международное условное начало (МУН).
Так устанавливается геоцентрическая гринвичская координатная система (ГГКС).
Для закрепления на земной поверхности (ГГКС) создаются геодезические пункты, положение которых определено по результатам измерений в единой системе координат. Совокупность геодезических пунктов на Земле образует геодезическую сеть.
Современные геодезические сети создаются методами космической геодезии.
В настоящее время во всем мире широко применяется американская спутниковая система позиционирования 1984 года – WGS–84 (World Geodetic Sistem, 1984 года), являющаяся Мировой геодезической системой 1984 года. Ее геодезические параметры практически совпадают с постоянными эллипсоида GRS-80.
С 1993 года в мире действует сеть станций Международной геодезической службы IGS (International Geodynamics GPS Service), сближающих координатные системы WGS-84 и ITRS.
Референцные системы координат - устанавливают в отдельных регионах и государствах с помощью референц-эллипсоидов, которые лучше соответствуют им. Референц-эллипсоид ориентируют в теле Земли с помощью исходных геодезических дат [параметров, которые устанавливают значения широт, долгот и их взаимосвязь с астрономогеодезическими координатами в некотором пункте (или их совокупности)]. Таким образом установлен референц-эллипсоид Красовского и введена система координат 1942 года (СК - 42).
Референц-эллипсоиды позволяют вводить лишь координаты, определяющие положения пунктов на эллипсоиде – широты «φ» и долготы «λ», либо соответствующие им плоские прямоугольные координаты (Х и У). Система высот вводится отдельно с началом в некотором пункте, фиксирующем местный средний уровень моря. В этой связи различия в началах счета высот разных систем могут достигать нескольких метров.
В настоящее время геодезисты мира предпринимают усилия, чтобы привести начала счета всех высот к единому нулевому уровню (геоиду).
В России, независимо от других стран мира, создана общеземная система координат ПЗ-90 (параметры Земли 1990 года), закрепленная пунктами космической геодезии, часть которых имеет место в Антарктиде.
Постановление Правительства России 2000 года о введении системы ПЗ-90 в качестве единой государственной системы координат в целях обеспечения навигации космических аппаратов и их полетов имеет чрезвычайно позитивное значение. Тем же постановлением в России введена референцная система координат 1995 года – СК-95 – с целью обеспечения геодезических и картографических работ.