ITRF/ETRF – International/European Terrestrial Reference Frame

Dal 1988 ad oggi sono stati definiti ben undici sistemi di riferimento terrestre (International Terrestrial Reference Frame – ITRF), con denominazioni che vanno da ITRF88 a ITRF2005, rilasciate dal Servizio Internazionale per la Rotazione della Terra (IERS International Earth Rotation Service).

Ma cosa si intende per ITRF? Come prima cosa dobbiamo dire che ITRF non è un sistema geodetico e non è neanche un datum orizzontale o verticale. Si tratta di un sistema cartesiano tridimensionale legato ai parametri gravitazionali della Terra.

In questa definizione assume primaria importanza la definizione dell’orientamento dell’asse di rotazione. La Terra cambia forma continuamente e per la comprensione di tali cambiamenti si fa generalmente riferimento ai movimenti della crosta rispetto ad un sistema di riferimento. Un frame di riferimento terrestre è connesso alle coordinate di alcuni punti localizzati sulla superficie terrestre. Attualmente quattro principali tecniche geodetiche sono utilizzate per il calcolo accurato delle coordinate dei punti di riferimento, il GNSS [1], il VLBI [2] , lo SLR [3] e il DORIS [4].

Il sistema ITRF individuato dalla determinazione delle coordinate dei punti di riferimento, è continuamente aggiornato seguendo l’evolversi di tali tecniche e di tali strumenti.

Mappa delle stazioni DORIS nel mondo

Questi punti sono inoltre utilizzati per misurare gli spostamenti delle placche tettoniche oppure per misurare fenomeni di subsidenza e vengono utilizzati anche per le misurazioni della rotazione della massa terrestre nello spazio.

Quest’ultima è definita con riferimento ad un altro sistema legato alle stelle, chiamato Celestial Reference Frame. Per ridurre al minimo gli errori nell’orientamento della rotazione globale, dovuti alla evoluzione temporale della crosta terrestre, lo IERS nel primo ITRF88 si appoggiò al sistema definito dal BIH (Bureau Internationale de l’Houre) denominato Conventional Terrestrial System con il suo Conventional Terrestrial Pole (CTP) 1984.0 . Da allora è sempre stato adottato lo stesso sistema, anche se lo IERS cambiò il nome CTP in International Reference Pole (IRP) Dal punto di vista prettamente storico c’erano state altre definizioni precedenti, in particolare il primo tentativo di definire un Terrestrial Reference Frame (TRF) risale al 1905 con il Conventional International Origin (CIO) dove l’orientamento principale dell’asse Z della Terra fu definita dall’ International Latitude Service utilizzando 6 anni di osservazioni tra il 1900 e il 1905. Il BIH defnirà poi all’epoca 1984.0 il successivo TRF conosciuto oggi appunto come CTS Epoch 1984.0 [5]

La definizione del sistema di riferimento CTS Epoch 1984.0 è legata ai seguenti parametri:

• Origine = Centro di Massa della Terra
• Asse Z = La direzione del BIH Conventional Terrestrial Pole (CTP), Epoch 1984.0
• Asse X = Intersezione del Meridiano Zero BIH e il piano contenente l’origine “O” e perpendicolare alla Asse Z (Piano Equatoriale)
• Asse Y = Il terzo asse, perpendicolare agli altri due, che giace nel piano equatoriale e punta verso Est.

L’ International Earth Rotation Service (IERS) prese il posto del BIH nel 1988 e procedette a realizzare quindi il primo TRF rilasciato sotto il nome ITRF88 [6] . Successivamente IERS rilasciò sei riferimenti ITRF89, ITRF90, ITRF91, ITRF92, ITRF93, e ITRF94 nei successivi 6 anni. Dopo una breve interruzione vennero definiti i dataset ITRF96 e ITRF97. Gli ultimi due rilasciati sono rispettivamente il ITRF2000 e il ITRF2005.

Lo European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89)

Nella riunione di Firenze del 1990, la sottocommissione IAG [7] per il sistema di riferimento europeo (EUREF – European Reference Frame) ha raccomandato di adottare in Europa un sistema di riferimento legato all’ITRS epoca 1989.0, stabilmente fissato alla placca tettonica euro-asiatica. E’ chiamato ETRS89 European Terrestrial Reference System 89.

Così definito l’ETRS89 può essere realizzato attraverso utilizzando le realizzazioni ITRS: per ogni riferimento ITRFyy si definisce un corrispondente riferimento in ETRS89 denominandolo ETRFyy. Ad oggi sono state rese disponibili ETRF89, ETRF90, ETRF91, ETRF92, ETRF93, ETRF94, ETRF96, ETRF97, ETRF2000 e ETRF2005.

Il Technical Working Group EUREF raccomanda di non utilizzare lo ETRF2005 bensì lo ETRF2000 come riferimento convenzionale del sistema ETRF89. Dal 1° Gennaio 2009 l’Istituto Geografico Militare italiano ha adottato il nuovo riferimento ETRF2000 e chiunque abbia bisogno di trasformare le coordinate dei punti nel nuovo sistema può utilizzare la pagina di trasformazione disponibile qui.

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Note

[1] I ricevitori GNSS, Global Navigation Satellite System, acquisiscono, decodificano e processano i segnali dai satellite GNSS (quali ad esempio, GPS, GLONASS e, in futuro, Galileo). I satelliti trasmettono codici per la misura di distanza su due carriers di radio frequenze, consentendo la possibilità di localizzare le posizioni dei ricevitori con vari gradi di accuratezza in funzione del tipo e modalità di ricezione e delle modalità di calcolo.

[2]  VLBI, Very Long Baseline Interferometric, è una tecnica geometrica per misurare la differenza di arrivo del segnale d’onda di una Quasar distante a due antenne dislocate in punti particolari sulla Terra. Poiché le misure del tempo sono effettuate con una accuratezza del picosecondo, VLBI determina le posizioni estate delle antenne con precisione millimetrica, con l’uso di molte stazioni si definisce il sistema di riferimento inerziale della Terra rispetto ai corpi celesti.

[3] Nella rete Satellite Laser Ranging (SLR) una serie di stazioni distribuite sulla Terra misurano il tempo di andata e ritorno di raggi di luce laser verso satelliti equipaggiati con riflettori appositi. La precisione millimetrica della misura di distanza ottenuta consente di raggiungere importanti risultati scientifici.

[4] DORIS, Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite, è un sistema di tracciamento Doppler satellitare sviluppato per la determinazione delle orbite. E’ a bordo dei satelliti altimetrici Jason-1 e ENVISAT e a bordo dei satelliti per telerilevamento SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 e SPOT-5 e TOPEX/POSEIDON.

[5] 1984.0 in notazione besseliana con l’aggiunta .0 si definisce l’epoca relativamente all'inizio di un anno  nel momento in cui la longitudine media del Sole,è esattamente 280 gradi.

[6] ITRFyy, dove "yy" denota l’anno di riferimento del dataset.

[7] IAG – International Association of Geodesy http://www.iag-aig.org/
 

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