I posizionamenti eseguiti con i sistemi satellitari GPS/GNSS
Qualunque sia la metodologia adottata (statico, cinematico, post-processamento, tempo reale, ...) questi posizionamenti sono per loro natura tridimensionali: da essi si ottengono coordinate cartesiane geocentriche(X, Y, Z) riferite al centro dell'ellissoide terrestre (N.B. la coordinata Z è parallela all'asse polare, e non va confusa con la quota) che vengono poi trasformate in coordinate geografiche ellissoidiche (φ, ω, h).
Le coordinate geografiche ellissoidiche di una posizione ottenuta con un rilievo GPS/GNSS
La latitudine φ e la longitudine ω costituiscono la parte planimetrica della posizione e possono essere facilmente trasformate in coordinate piane (N, E) nella rappresentazione cartografica utilizzata.
L'altezza ellissoidica h rappresenta la parte altimetrica della posizione: è definita come l'altezza di un punto rispetto all'ellissoide di riferimento, misurata lungo la normale all'ellissoide stesso. Si tratta di un dato altimetrico puramente geometrico, che non tiene conto del campo gravitazionale terrestre.
La quota comunemente intesa (denominata nel linguaggio comune quota sul livello del mare), ossia l'informazione altimetrica contenuta nelle carte e utilizzata in tutte le applicazioni pratiche e di progettazione, non è rappresentata dall'altezza ellissoidica, bensì dalla quota ortometrica o geoidica H. Questa è definita comel'altezza di un punto rispetto al geoide, misurata lungo una linea di forza della gravità terrestre.
Il Geoide
è definito come una superficie equipotenziale del campo gravitazionale terrestre coincidente con il livello medio del mare (stabilito convenzionalmente attraverso misure eseguite mediante mareografi).
A livello intuitivo, il geoide può essere immaginato come un inviluppo della superficie dei mari supponendoli in quiete (senza onde e maree) e prolungando tale superficie al di sotto delle terre emerse.
Una linea di forza della gravità può essere individuata in un punto dalla direzione che assume il filo a piombo, detta verticale.
Perchè un modello di geoide
La relazione tra altezza ellissoidica h e quota ortometrica H in un generico punto P della Terra risulta chiara dalla figura sottostante, nella quale per semplicità la verticale viene fatta coincidere con la normale ellissoidica:
Ondulazione Geoidica
Dalla figura si vede come la differenza in un punto tra i due dati altimetrici h ed H è pari alla lunghezza n, detta ondulazione geoidica, definita come la distanza tra geoide ed ellissoide misurata lungo la normale ellissoidica.
La semplice relazione matematica che lega le tre grandezze è quindi la seguente: h - H = n.
Mediante questa relazione è possibile trasformare le altezze ellissoidiche provenienti da misure GPS/GNSS in quote ortometriche:H = h - n.
Per fare questo è necessario conoscere il valore dell'ondulazione n nel punto considerato.
Il valore dell'ondulazione n in un punto qualsiasi della Terra può essere ricavato, in maniera più o meno approssimata, da un modello di geoide.