Переход к системе пространственных координат ГСК-2011, влияние на производственный и технический процесс

TRANSITION TO THE GSK-2011 SPATIAL COORDINATE SYSTEM, THE IMPACT ON THE PRODUCTION AND TECHNICAL PROCESS

Natalia Golysheva

Senior Lecturer, Budgetary Institution of Higher Education Surgut State University, Russia, Surgut

Аннотация. Рассматриваются вопросы перехода к системе пространственных координат ГСК-2011 и особенности новой системы координат, а также ее влияние на производственный и технический процесс. Автором отмечается, что наряду с решением технологических задач, в основе которых лежит задача преобразования большого количества данных из СК-95 в ГСК-2011, существует проблема перехода геодезического сообщества и практиков к новой системе координат, понимания характера и величины изменения координат, форм и размеров объектов при переходе от ранее использовавшейся государственной системы координат СК-95 к ГСК-2011.

Abstract. The issues of the transition to the GSK-2011 spatial coordinate system and the features of the new coordinate system, as well as its impact on the production and technical process, are considered. The author notes that along with solving technological problems, which are based on the task of converting a large amount of data from SK-95 to GSK-2011, there is a problem of transition of the geodetic community and practitioners to a new coordinate system, understanding the nature and magnitude of changes in coordinates, shapes and sizes objects during the transition from the previously used state coordinate system SK-95 to GSK-2011.

Ключевые слова: совершенствование координатной основы; государственная система координат; общеземной эллипсоид; геодезические координаты.

Keywords: improvement of the coordinate base; state coordinate system; common terrestrial ellipsoid; geodetic coordinates.

Проблема совершенствования координатной основы Российской Федерации является актуальной, и различным аспектам ее решения посвящено множество исследований [1–5]. Важным шагом в этом направлении является введение с 1 января 2017 г. на территории Российской Федерации новой государственной геодезической системы координат 2011 г. (ГСК-2011) [6].

С 1 января 2017 года все геодезические и картографические работы по созданию новых пространственных данных в государственной системе координат должны выполняться только в ГСК-2011. Использование ранее использовавшихся государственных систем координат 1942 г. (СК-42, введено в 1946 г. Постановлением Совета Министров СССР [7]) и 1995 г. (СК-95, введено в 2000 г. постановлением Правительства СССР). Российской Федерации [8]) допускается до 1 января 2021 года и только в отношении материалов, ранее созданных с их использованием [9]. Создание новых пространственных данных в этих CS запрещено.

Особенностью новой системы координат ГСК-2011 является то, что по сравнению с эталонными СК-42 и СК-95 она геоцентрическая. По ориентации в теле Земли GSK-2011 идентична Международной наземной системе координат (ITRS), созданной в соответствии с рекомендациями Международной службы вращения Земли и систем отсчета (IERS) и Международной ассоциации геодезии (IAG) [10]:

- начало системы координат совпадает с центром масс Земли (с точностью до 10 см);

- ось Z направлена на условный полюс заземления;

– ось X направлена в точку пересечения начального (Гринвичского) меридиана и плоскости экватора;

- Ось Y дополняет систему справа. ГСК-2011 использует эллипсоид, который наиболее точно соответствует размерам общеземного эллипсоида, принятым ISER в качестве опорной поверхности для международной системы наземных координат ITRF 2008 [11] (когда ITRF 2014 был введен, новые параметры эллипсоида были не определено) [12].

Размеры эллипсоидов ГСК-2011 и ITRF-2008 (ITRF-2014) совпадают в пределах точности определения параметров эллипсоида ITRF-2008. Использование в ГСК-2011 эллипсоида, который практически идентичен эллипсоиду, используемого в глобальной системе координат ITRS, а также, по сути, совмещение центра и осей этих систем координат позволяет Российской Федерации решать проблема гармонизации национальной и глобальной систем координат. Эта задача улучшения (гармонизации) глобальной и национальной систем координат признана актуальной на уровне ООН. Для этих целей в 2013 г. была сформирована Рабочая группа по глобальной геодезической системе координат (GGRF) при Комитете экспертов ООН по управлению глобальной геопространственной информацией (UN-GGIM) [13].

Целью этой рабочей группы является координация деятельности Организации Объединенных Наций (ООН) по созданию Глобальной геодезической системы координат (GGRF). В результате в феврале 2015 года Генеральная Ассамблея ООН приняла резолюцию, в которой признается важность согласованного на глобальном уровне подхода к использованию систем координат «Глобальная геодезическая система координат для устойчивого развития» – «Глобальная геодезическая система координат для устойчивого развития» [14].

В связи с тем, что эллипсоид, использованный в ГСК-2011, был разработан в ЦНИИГАиК, в некоторых публикациях предлагается дать ему название «эллипсоид ЦНИИГАиК» [15]; в этой статье эллипсоид ГСК-2011 также называется этим именем.

В рамках развития системы геодезического обеспечения Российской Федерации [16] с целью внедрения новой системы координат в ближайшее время в нашей стране будут проведены большие объемы работ по трансформации массивов геодезических и картографических данных. из государственной системы координат СК-95 в ГСК-2011. Среди таких материалов государственные цифровые топографические карты (ДЦК) масштабов 1: 100 000, 1: 50 000, 1:25 000, хранящиеся в Федеральном фонде пространственных данных (ФФСД) из СК-95, будут преобразованы в ГСК-2011.

Метрическое (координатное) описание границы территории Российской Федерации и границ субъектов Российской Федерации в целях ведения Единого государственного реестра недвижимого имущества (ЕСРН) также будет преобразовано из СК-95. к ГСК-2011. Поддержание единой электронной картографической базы (ЕЭК), а также предоставление физическим и юридическим лицам пространственных данных, информации, содержащейся в ЕЭСО, через федеральный портал пространственных данных (ФПД), создание которого предусмотрено новым законом о геодезии. и картография [17], потребуют объединения этих данных в единую СК - ГСК-2011.

Вместе с решением вышеперечисленных технологических задач, в основе которых лежит задача преобразования большого количества данных из СК-95 в ГСК-2011, существует проблема «привыкания» геодезического сообщества и практиков к новой системе координат, понимания характера и величины изменения координат, форм и размеров объектов при переходе от ранее использовавшейся государственной системы координат СК-95 к ГСК-2011.

И в этой связи актуальны исследования, направленные на оценку влияния этого перехода на изменение метрических параметров объектов.

В работе [1] дана общая оценка изменения плоских прямоугольных координат при переходе от СК-95 к ГСК-2011, однако она была сделана с использованием параметров связи СК-95 и ГСК-2011, которые не соответствуют нормативно утвержденный приказ Росреестра [18] (приказ издан позже); при сравнении координат в ГСК-2011 с координатами в СК-95 и СК-42 эти два СК рассматриваются как один СК с одинаковыми параметрами связи с ГСК-2011, хотя координаты в СК-42 и СК-95 отличаются на значения до 30 м; значения изменения координат приведены только для восьми отдаленных точек территории РФ; результаты не содержат оценок изменения геодезических координат.

Для повышения эффективности применения ГСК-2011 необходимо, чтобы на государственном уровне была поставлена задача разработки технологии и программного обеспечения для преобразования любых (и не только кадастровых) пространственных данных из ранее использовавшейся государственной системы координат СК-95 в Российской Федерации в новую государственную систему координат ГСК-2011 с геодезической точностью (сантиметры), при этом доступность этой технологии и программного обеспечения должна быть обеспечена всем субъектам геодезической и картографической деятельности в нашей стране (а не только кадастровым палатам Росреестра).

Для обеспечения перехода в области государственного картографирования к ГСК-2011 необходим ряд научно-технических, организационных и методических мероприятий.

1. Проведение НИР и разработка методики создания и обновления государственных цифровых топографических карт и планов (ЦТК и ЦТП) в ГСК-2011.

2. Анализ, обоснование и подготовка предложений по картографической проекции для создания государственных топографических карт и планов в ГСК-2011.

3. Разработка алгоритмов и математического аппарата, обеспечивающего создание и обновление состояний ТТК и ТСК с учетом перехода к новой системе координат, к общему земному эллипсоиду и установленной картографической проекции.

4. Разработка программных модулей (ПО), реализующих в производственных условиях решение задач по созданию и реконструкции государственных тепловых пунктов ГСК-2011.

5. Экспериментальная проверка разработанных методов, алгоритмов и программного обеспечения.

6. Организация и решение вопросов сертификации программного обеспечения для обработки служебной информации.

7. Разработка методической документации, отражающей специфику создания и реконструкции ГЦТП в ГСК-2011.

При переходе на ГСК-2011 следует исходить из того, что номенклатура и расположение топографических карт и планов остаются прежними, то есть координаты углов NL и других точек математической основы не меняются в градусах. В этом случае, из-за изменения параметров а и α общего земного эллипсоида относительно параметров опорного эллипсоида Красовского, плоские координаты точек будут получать смещения. На рисунке 1 показано новое положение (смещение 153 м) трапециевидной рамки NL L-37-XXVII топографической карты в масштабе 1: 200 000.

Рисунок 1. Смещение положения рамки трапеции НЛ L-37-XXVII топографической карты масштаба 1 : 200 000 вследствие перехода в ГСК-2011

На рисунке 2 приведены результаты вычисления угловых и прямоугольных координат углов рамки трапеции N-37-144-В-а масштаба 1 : 25 000 при переходе в ГСК-2011.

Рисунок 2. Вычисление угловых и прямоугольных координат углов рамки трапеции N-37-144-В-а масштаба 1 : 25 000 при переходе в ГСК-2011

На рисунке 3 показаны значения изменения координат Δx и Δy точек нанесенных на карту объектов для территории Российской Федерации при переходе от СК-42 (СК-95) к ГСК-2011. В его центральной и южной частях эти смещения меньше по сравнению с западной, восточной и северной границами.

В преобразованном в ГСК-2011 обновленном ЧТК, помимо новых координат объектов x 'и y', включены координаты в ГСК-2011 точек геодезической базы, а также новые координаты плоскости x '°, y' ° углов трапециевидной рамы обновленной НЛ.

Процесс переноса обновленных СТС с СК-42 и СК-95 на ГСК-2011 должен быть обеспечен необходимой методической документацией, которая должна содержать:

- перечень возможностей и процедур, связанных с использованием системы координат ГСК-2011 при создании и обновлении государственных топографических карт и планов;

Рисунок 3. Значения изменений координат точек объектов для территории Российской Федерации при переходе от СК-42 (СК-95) к ГСК-2011

- процедура создания математической основы (плоские координаты углов трапециевидной рамки и координатной сетки) в используемой картографической проекции для эллипсоида ГСК-2011;

- оценка линейных размеров номенклатурных листов карт, измененных в связи с переходом от эллипсоида Красовского к общеземному эллипсоиду ГСК-2011, что необходимо для контроля теоретических размеров сторон и диагоналей их рамок при приемке материалов работы;

- методика и формулы преобразования координат объектов обновленных ЦОТ и ЦТП, созданных в системах координат СК-95 и СК-42, в новую систему координат ГСК-2011 через их геодезические и геоцентрические координаты для эллипсоида Красовского и эллипсоид ГСК-2011;

- порядок использования обновленного программного обеспечения;

- порядок использования координат точек в ГСК-2011 в качестве геодезической базы при утолщении геодезической сети и планово-высотной подготовки изображений в процессе аэрофототопографической съемки, выполняемой в ГСК-2011, в том числе с использованием координаты центров проекций изображений. Перевод геодезических данных, представленных в настоящее время в системе координат СК-42, в государственные системы координат ГСК-2011 и ПЗ-90.11 однозначно противоречит решению вопроса об устранении деформаций старого исходного основания. Учитывая величину возможных деформаций взаимного расположения объектов, координаты которых необходимо преобразовать, можно столкнуться с ощутимыми изменениями азимутов и расстояний между ними. Это обстоятельство может привести к существенным проблемам с переносом существующей кадастровой информации в системы координат, определенные постановлением правительства.

Для учета возможных разногласий необходимо изучить состояние данных по точкам ГГС (до и после его перестройки), которые были исходными для привязки объектов и разработки метода получения необходимых поправок к выявленные объекты с учетом выявленных деформаций исходного основания.