CC BY
313
Геодезия и маркшейдерия
УДК 528.23
АНАЛИЗ УСТАНОВЛЕНИЯ
ЕДИНЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СИСТЕМ КООРДИНАТ
Юлия Евгеньевна Голякова
ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет», 625001, Россия, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2, ассистент кафедры геодезии и фотограмметрии, тел. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
Юрий Викторович Касаткин
ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет», 625001, Россия, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2, ассистент кафедры геодезии и фотограмметрии, тел. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
Вера Николаевна Щукина
ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет», 625001, Россия, г.Тюмень, ул. Луначарского, 2, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры геодезии и фотограмметрии, тел. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
Для выполнения кадастровых съемок, при межевании земельных участков, производстве инженерных изысканий и в других видах работ используются местные системы координат, действующие на территории того или иного субъекта Российской Федерации. Поэтому возникает необходимость преобразования координат из государственной системы в местную.
К настоящему времени практически отсутствует нормативно-правовая и методическая база, регламентирующая применение современной государственной системы координат и порядок преобразования в местные системы координат и обратно при производстве кадастровых работ.
В статье представлен обзор введения единых государственных систем координат на территории Российской Федерации, сравнение параметров земного эллипсоида в государственных системах координат, схемы преобразования координат, а также сформулированы проблемы, возникающие при преобразовании координат из местных систем координат в единую государственную.
Ключевые слова: большая полуось эллипсоида, полярное сжатие, референц-эллипсоид, государственные системы координат.
ANALYSIS OF ESTABLISHMENT
OF UNIFORM STATE SYSTEMS OF COORDINATES
Yuliya E. Golyakova
Tyumen State University of Architecture and Civil Engeneering, 625001, Russia, Tyumen, 2 Lunacharskogo St., assistant of department of geodesy and fotogrammetry, tel. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
Yury V. Kasatkin
Tyumen State University of Architecture and Civil Engeneering, 625001, Russia, Tyumen, 2 Lunacharskogo St., assistant of department of geodesy and fotogrammetry, tel. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
55
Вестник СГУГиТ, вып. 2 (30), 2015
Vera N. Shchukina
Tyumen State University of Architecture and Civil Engeneering, 625001, Russia, Tyumen, 2 Lunacharskogo St., Ph. D., senior teacher, Department of geodesy and fotogrammetry, tel. (3452)46-83-62, e-mail: [email protected]
For performance of cadastral shootings, at a land surveying of the land plots, production of engineering researches and other types of works the local systems of coordinates operating in the territory of this or that subject of the Russian Federation are used.
So far practically there is no the standard and legal and methodical base regulating use of modern state system of coordinates and an order of transformation to local systems of coordinates and back by production of cadastral works.
The review of introduction of uniform state systems of coordinates in the territory of the Russian Federation, comparison of parameters of a terrestrial ellipsoid in the state systems of coordinates, schemes of transformation of coordinates is presented in article, and also the problems arising when transforming coordinates from local systems of coordinates in the uniform state are formulated.
Key words: big half shaft of an ellipsoid, polar compression, reference ellipsoid, state systems of coordinates.
На территории Российской Федерации (РФ) история установления единых государственных систем координат прослеживается по следующим документам [1-3]:
- постановление Совета Министров СССР от 07.04.1946 г. № 760 «О введении единой системы геодезических координат»;
- постановление Правительства РФ от 28.07.2000 г. № 568 «Об установлении единых государственных систем координат»;
- постановление Правительства РФ от 28.12.2012 г. № 1463 «О единых государственных системах координат».
Построение первой единой государственной системы координат началось в 1928 г. и завершилось в 1942 г. Система координат получила название СК-42, введена в действие Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. № 760 [1].
Дальнейшие работы по совершенствованию построения геодезической сети с использованием современных спутниковых технологий привели к созданию систем координат СК-95 и ПЗ-90 [2].
В настоящее время к единым государственным системам координат относятся [3]:
- геодезическая система координат 2011 г. (ГСК-2011) - для использования при осуществлении геодезических и картографических работ;
- общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ 90.11) - для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.
Вместе с тем системы координат СК-95 и СК-42 применяются до 1 января 2017 г. [3].
В таблице представлено сравнение параметров земного эллипсоида в государственных системах координат.
56
Геодезия и маркшейдерия
Таблица
Параметры эллипсоида в единых государственных системах координат
Система Большая полуось а, Полярное сжатие Название
координат м а эллипсоида
СК-42 6 378 245,0 1/298,3 референц-эллипосид
СК-95 6 378 245,0 1/298,3 Ф. Н. Красовского
ПЗ-90 6 378 136,0 1/298,257 839 общеземной эллипсоид
ПЗ-90.11 6 378 136,0 1/298,25 784
ГСК-2011 6 378 136,5 1/298,2 564 151
В системах СК-42, СК-95 при уравнивании принят референц-эллипосид Ф. Н. Красовского, в системах ПЗ-90, ПЗ-90.11, ГСК-2011 - общеземной эллипсоид.
Для выполнения кадастровых съемок, при межевании земельных участков, инвентаризации городских земель, производстве инженерных изысканий и других видах работ используются местные системы координат (МСК), действующие на территории того или иного субъекта РФ [5, 6, 11, 13-15].
Опыт создания региональных сетей геодезических пунктов и преобразования координат рассмотрен в работах К. Ф. Афонина, А. А. Визгина, В. И. Дударева, П. А. Карева, А. С. Лукина, В. А. Середовича и др. [7-10, 12, 16-20].
Преобразование координат точек из одной системы координат в другую осуществляется с использованием семи параметров:
- приращения (сдвига) координат между началами систем координат Ах, Ay, Az;
- разворота между одноименными осями систем, учитываемого с помощью параметров ю х, ю y, ю z;
- масштабного коэффициента т.
Местные системы координат, как правило, основаны на координатах в СК-42. Проблема перехода к СК-95 от местной системы координат имеет несколько аспектов:
- местные системы координат несут на себе отпечаток всех локальных деформаций СК-42 на соответствующей территории;
- необходимо обеспечить минимальные изменения МСК в целом, чтобы максимально сохранить преемственность (согласованность) результатов прежних и вновь выполняемых съемок на данной территории.
В связи с этим, преобразование координат из МСК в СК-95 и наоборот может осуществляться по следующим схемам (рис. 1, 2):
- схема 1 - если деформации МСК невелики и удовлетворяют требованиям к точности исходной геодезической основы для проведения планируемых геодезических работ на данной территории;
- схема 2 - семипараметрическое преобразование не обеспечивает достаточную точность перехода между СК-42 и СК-95.
57
Вестник СГУГиТ, вып. 2 (30), 2015
Рис. 1. Схема 1 - схема преобразования координат МСК - СК-95:
* - откорректированный ключ пересчета
Рис. 2. Схема 2 - схема преобразования координат МСК - СК-95
с модернизацией СК-42:
* - модернизированная система координат
58
Ключ пересчета*
Геодезия и маркшейдерия
Согласно схеме 1, пересчет координат из МСК, основанной на СК-42, в СК-95 может осуществляться двумя способами:
- в соответствии с параметрами преобразования задается ключ пересчета из СК-42 в СК-95 (действие 1.1 на рис. 1), затем координаты точек из МСК пересчитываются в СК-42 и в СК-95 (действия 1.2-1.3 на рис. 1);
- одновременно с определением параметров преобразования, выполняется оценка деформации СК-42 (и соответственно основанной на ней МСК), выполняется корректировка ключей пересчета для преобразования МСК-СК-95. Последовательность действий показана порядковыми номерами 2.1-2.2 и 2.3-2.4 (см. рис. 1).
Использование старых ключей при преобразовании координат СК-42 должно давать тот же результат, что и использование новых ключей при преобразовании координат СК-95. При этом для контрольных вычислений используются координаты в СК-95, полученные из СК-42 в результате семипараметрического пространственного преобразования [4].
В случае, когда семипараметрическое преобразование не обеспечивает достаточную точность перехода между СК-42 и СК-95 для данной территории, необходимо дополнительное использование нелинейного трансформирования. В этом случае используется следующая схема корректировки координат в местной системе (рис. 2).
В результате соответствующего преобразования получают некоторую модернизированную реализацию системы координат СК-42, согласованную с уже существующей реализацией этой же системы, но не содержащую тех значительных внутренних деформаций, которые были ей присущи ранее.
Последовательность преобразования координат следующая. По всему составу опорных пунктов формируется цифровая модель (ЦММ), обеспечивающая перевычисление существующих координат СК-42 в полученную модернизированную реализацию этой же системы (действия 1.1-1.3 на рис. 2).
Требующие корректировки координаты пунктов в существующей местной системе с использованием существующих (старых) ключей перехода переводятся в СК-42. Далее с применением полученной цифровой модели они преобразуются в модернизированную СК-42* и с использованием тех же ключей вновь преобразуются в местную систему (действия 2.1-2.5 на рис. 2). В результате получаются скорректированные координаты в модернизированной МСК* [4].
С введением системы ГСК-2011 также возникает необходимость пересчета координат геодезических пунктов в местные системы.
К настоящему времени практически отсутствует нормативная база, регламентирующая применение ГСК-2011 и порядок преобразования в местные системы координат и обратно.
Анализируя схемы, представленные на 1, 2, можно предположить, что в последовательность перехода от системы ГСК-2011 к местным системам координат добавятся звенья, учитывающие переход от СК-95 к ГСК-2011 и модернизацию СК-95 до уровня точности ГСК-2011.
59
Вестник СГУГиТ, вып. 2 (30), 2015
На основании вышеизложенного, сделаем следующие выводы:
- с момента принятия СК-42 до принятия следующей государственной системы координат СК-95 прошло около 50 лет, а с момента принятия СК-95 и ГСК-2011 прошло около 10 лет, что свидетельствует о стремительном совершенствовании технологий производства геодезических измерений, о совершенствовании методик производства работ и о повышении точности построения геодезической сети;
- большая часть местных систем координат основана на СК-42, не являющейся однородным геодезическим построением, имеет различный уровень систематических и случайных ошибок на разных территориях;
- использование общеземного эллипсоида в современной ГСК-2011 вместо референц-эллипсоида Ф. Н. Красовского ведет к необходимости ввода дополнительных поправок к ключам пересчета;
- требуется разработка нормативно-правового и методического обеспечения процедуры преобразования координат из местной системы координат в единую государственную.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. О введении единой системы геодезических координат [Электронный ресурс]: постановление Совета Министров СССР от 07.04.1946 г. № 760. - Доступ из справ.-прав. системы «КонсультантПлюс».
2. Об установлении единых государственных систем координат [Электронный ресурс]: постановление Правительства РФ от 28.07.2000 г. № 568. - Доступ из справ.-прав. системы «КонсультантПлюс».
3. О единых государственных системах координат [Электронный ресурс]: постановление Правительства РФ от 28.12.2012 г. № 1463. - Доступ из справ.-прав. системы «Консуль-тантПлюс».
4. ГКИНП(ГНТА)-06-278-04. Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95) (утв. руководителем Федеральной службы геодезии и картографии России от 1 марта 2004 г. № 29-пр). - М.: ЦНИИГАиК, 2004. - 89 с.
5. Аврунев Е. И., Жарников В. Б., Лесных А. И. К вопросу о геодезическом обеспечении работ по инвентаризации городских земель // Вестник СГГА. - 1999. - Вып. 4. - С. 48-53.
6. Аврунев Е. И. Метелева М. В. О совершенствовании системы координатного обеспечения государственного кадастра недвижимости // Вестник СГГА. - 2014. - Вып. 1 (25). -С. 60-67.
7. Афонин К. Ф. Преобразование плоских прямоугольных координат Гаусса - Крюгера из МСК-54 в СК НСО // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 1 (12). - С. 57-63.
8. Визгин А. А. Понижение точности геодезических сетей, вызванное погрешностями в весах измерений // Вестник СГГА. - 2004. - Вып. 9. - С. 52-55.
9. Дударев В. И., Середович В. А. Построение геодезических съемочных сетей в районах Крайнего Севера с использованием спутниковых приемников // Вестник СГГА. -2005. - Вып. 10. - С. 58-61.
10. Дударев В. И. Уравнивание геодезических сетей по результатам относительных GPS-измерений // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 2 (15). - С. 7-16.
11. Егоров Н. Н. , Егоров Р. Н. О точности геодезических работ при определении границ землепользований // Вестник СГГА. - 2000. - Вып. 5. - С. 55-57.
60
Геодезия и маркшейдерия
12. Карев П. А. О необходимости пересмотра статуса и технических параметров полигонометрии 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов // Вестник СГГА. - 2002. - Вып. 7. - С. 26-30.
13. Карпик А. П. Системная связь устойчивого развития территорий с его геодезическим информационным обеспечением // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 1. - С. 3-14.
14. Лукин А. С., Батраков В. В. Применение статистических испытаний для исследования точности геодезических построений, используемых для решения кадастровых задач // Вестник СГГА. - 2000. - Вып. 5. - С. 44-48.
15. Лукин А. С., Батраков В. В. Локализация грубых угловых ошибок в полигонометрических и теодолитных ходах, прокладываемых для целей кадастра // Вестник СГГА. -2001. - Вып. 6. - С. 72-76.
16. Родионова Ю. В. О точности и надежности единой городской геодезической основы // Вестник СГГА. - 2005. - Вып. 10. - С. 76-79.
17. Родионова Ю. В. Оптимизация плановой геодезической сети города N по критерию геометрической надежности // Вестник СГГА. - 2006. - Вып. 11. - С. 125-129.
18. Середович В. А., Сурнин Ю. В. Создание региональной активной опорной сети геодезических пунктов в Сибири с помощью спутниковых систем связи и навигации // Вестник СГГА. - 1999. - Вып. 4. - С. 3-8.
19. Середович В. А., Нагорный Ю. Н., Скрипников В. А. Опыт создания геодезической разбивочной сети с применением современных измерительных систем // Вестник СГГА. -1999. - Вып. 4. - С. 15-18.
20. Скрипников В. А. Построение плановой разбивочной сети с применением спутниковых геодезических приемников (СГП) // Вестник СГГА. - 2001. - Вып. 6. - С. 41-51.
Получено 21.04.2015
© Ю. Е. Голякова, Ю. В. Касаткин, В. Н. Щукина, 2015
61
