Единство координатного описания объектов в РФ

К совещанию по системам координат.​

(д.т.н., заведующий Геодезическим отделом ФГУП «ЦНИИГАиК» Г.В. Демьянов)​

​

Раскрыть Спойлер Свернуть Спойлер

1.Введение.​

Основой систем геодезического, картографического и навигационного обеспечения являются геодезические системы координат.
Геодезические системы координат характеризуются декларируемыми принципами ориентации их осей в теле Земли и средствами геодезических астрономических, космических и пр. видов измерений на геодезических пунктах, практически реализующих эти декларируемые принципы. Именно состав и точность измерений на геодезических пунктах, в конечном счете, определяют точность реализации геодезической системы координат. Степень доступности и пригодности геодезических пунктов, реализующих ту или иную систему координат, для последующего использования потребителем на современном этапе и определяет эффективность её применения в системе геодезического, картографического и навигационного обеспечения.
Геодезическая система координат не только математическое понятие, но имеет под собой вполне определённое “физическое” понимание её сути. И дело не только в том, что геодезические системы координат должны иметь практическую реализацию в виде системы геодезических пунктов, закрепленных на физической поверхности Земли и отслеживающих её динамику. Но так же и в том, что системы координат в геодезии, были во все времена и ныне особенно, неразрывно связаны с параметрами гравитационного поля и уровнённой поверхностью.
Как и любой вид хозяйственной и научной деятельности, геодезия и картография и темпы их развития зависят от уровня технических средств и степени востребованности общества в геодезической и картографической продукции.
На современном этапе оба этих фактора определяются созданием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). С одной стороны, создание ГНСС привело к качественному (можно даже сказать революционному) повышению точности и оперативности геодезических измерений. А с другой стороны, широкое внедрение ГНСС технологий практически во все виды хозяйственной и научной деятельности общества обуславливают необходимость создания системы координат, оптимальным образом соответствующей эффективному применению ГНСС технологий.
На современном этапе «оптимальная» геодезическая система координат должна отвечать двум основным требованиям, на первый взгляд трудно совместимым:
-система координат должна обеспечивать эффективное применение современных технологий глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС);
- система координат должна обеспечивать максимально возможную реализацию потенциала геодезических и картографических данных, созданных к настоящему времени на основе применения традиционных средств и методов.
Именно, исходя из этих требований Росреестром при участии организаций Роскосмоса, Росстандарта и РАН в 2011 году было осуществлено создание Государственной геоцентрической системы координат (ГГСК).
Эта работа выполнялась в строгом соответствии с планом мероприятий 4 Подпрограммы « Создание высокоэффективной системы геодезического обеспечения» федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» (ФЦП ГЛОНАСС).

2. Государственная геоцентрическая система координат (ГГСК) для осуществления геодезической и картографической деятельности на территории Российской Федерации​

Росреестром в целях построения системы координат, отвечающей выше перечисленным требованиям,в соответствии с планами мероприятий ФЦП «ГЛОНАСС» 2002-2011гг. проведен цикл работ по созданию достаточно равномерно распределенной по территории России высокоточной государственной геодезической сети, оптимальным образом ориентированной на эффективное использование системы ГЛОНАСС. В состав этой сети входят:
- 50 пунктов фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС, выполняющих постоянные наблюдения ИСЗ ГЛОНАСС и GPS;
- 300 пунктов высокоточной геодезической сети (ВГС)
- более 4000 пунктов спутниковой геодезической сети первого класса (СГС -1)
В состав постоянной действующих пунктов ФАГС входят 33 пункта открытого пользования, часть из них является российским сегментом международной сети IGS. Так как определения координат проведены в системе координат ITRS, а при уравнивании сети пунктов ФАГС были использованы данные пунктов ITRF на территории России и части зарубежных пунктов сети ITRF, практически все точностные характеристики координат пунктов российской высокоточной геодезической сети аналогичны характеристикам международной сети ITRF, включая её геоцентричность.
Каждый пункт ФАГС и ВГС представляет собой совокупность из 5 пунктов: 1 пункт специальной конструкции является рабочим центром для наблюдений GPS/ГЛОНАСС; 2 пункта государственной геодезической сети (ГГС) – 1 – 2 классов; 2 пункта главной высотной основы (ГВО) – государственного нивелирования I – II классов. Все эти пункты связаны точными GPS/ГЛОНАСС и нивелирными измерениями.
Связь с пунктами ГГС – 1-4 класса обеспечивает возможность в результате совместного уравнивания ГГС 1-4 классов с опорой на пункты ФАГС, ВГС и СГС-1, выполненного 2011 году, реализовать потенциал традиционной ГГС (350 тыс. пунктов) в современной системе геодезического обеспечения.
Таким образом, Росреестром, при участии организаций Роскосмоса, Росстандарта и РАН, в рамках выполнения мероприятия ФЦП ГЛОНАСС к 2012 году было завершено создание на территории России государственной геоцентрической системы координат (ГГСК). Эта система координат реализована на территории России более чем 350 тысячами геодезических пунктов, что создаёт оптимальные условия для эффективного использования современных ГНСС технологий при решении задач науки, экономики и международного сотрудничества. Тем самым обеспечивается решение проблемы создание единой системы геодезического, картографического и навигационного обеспечения, в том числе с использованием опорных геодезических станций.
Связь пунктов геодезической сети новой структуры с пунктами государственного нивелирования обеспечивает возможность построения цифровых моделей квазигеоида, согласованных с системой нормальных высот на территории Российской Федерации. Это является необходимым условием для применения ГНСС технологий в системе высотного обеспечения как альтернативы трудоёмким и дорогостоящим процессам геометрического нивелирования III, IVклассов, особенно в труднодоступных районах севера и северо-востока нашей страны. При решении большинства задач геодезии необходимо знание именно нормальных высот.
В настоящее время во многих регионах идёт процесс формирования или локальных опорных геодезических станций или их сетей для обеспечения возможностей применения современных эффективных ГНСС технологий.
Для их эффективного использования необходимо два условия:
- возможность определения точных значений координат в геоцентрической геодезической системе координат, реализуемой аппаратурой ГНСС;
- возможность определения точных параметров перехода к системе координат СК-95 и местным системам координат.
Обеспечение возможностей определения координат опорных геодезических станций в геоцентрической системе координат практически реализовано в настоящее время созданием государственной геоцентрической системы координат ГГСК 2011.
Существует сеть постоянно действующих пунктов ФАГС, на которых выполнятся непрерывные наблюдения ГНСС ГЛОНАСС и GPS. Значения координат этих пунктов определены в системе ГГСК и определяются скорости изменения координат во времени под влиянием глобальных геодинамических процессов. По уровню точности ГГСК в пределах 1-2 см соответствует точности международной системы координат ITRF. В настоящее время решается вопрос о форме и условиях размещения данных о координатах и данных наблюдений на пунктах ФАГС и условиях предоставления этой информации потребителю.
Сейчас в ФГУП «ЦНИИГАиК» по заданиям Росреестра ведётся так же процесс каталогизации всей совокупности пунктов ГГС в системе координат ГГСК. В результате этой работы электронные каталоги пунктов ГГС в системе координат ГГСК к концу 2012 года будут переданы в Федеральный картографо-геодезический фонд.
Для обеспечения возможностей определения параметров точного перехода к местным системам координат необходим процесс их модернизации. Как известно, в основе подавляющего большинства местных систем координат (МСК), включая системы координат Субъектов Российской Федерации, лежит система координат 1942 года (СК 42). Точность СК 42 не удовлетворяет требованиям однозначного перехода к ГГСК на современном уровне точности. Поэтому необходима предварительная модернизация МСК.
В ряде случаев в регионах уже выполнена такая модернизация, в некоторых местах эта работа ведётся. Тем не менее, считаем целесообразным выработки единых принципов модернизации МСК.
Эти принципы могут быть реализованы на местах с учётом региональной специфики использования МСК. Но в основе каждого регионального решения должны быть одни и те же каталоги ГГС в СК 42 и единая модель поправок за переход к СК 95 по результатам уравнивания ГГС 1995 года.

3.Предложения по технологии модернизации системы координат, используемыхв настоящее время на территории России.​

В настоящее время в силу ряда объективных и субъективных причин на территории России используются следующий набор систем координат:
- государственная система координат 1995 года (СК-95), введённая в 2000 году в качестве государственной для осуществления геодезической и картографической деятельности;
- система координат 1942 года (СК -42), используемая до 2000 года в качестве государственной,
- система координат 1963 года,
- местные системы координат, включая системы координат Субъектов Федераций (МСК СФ).
Целью представляемой для обсуждения технологии модернизации систем координат является, как уже было сказано выше, сохранение потенциала геодезических и картографических данных, созданных к настоящему времени на основе традиционных методов и технологий в разных системах координат. Вообще говоря, если рассматривать геоцентрическую систему координат, как современный базис для создания высокоэффективной системы геодезического, картографического и навигационного обеспечения, то к этой категории систем координат, подлежащих модернизации, в равной степени следует отнести и систему координат СК 95.
Определение в геоцентрической системе координат 350 тысяч пунктов традиционной геодезической сети триангуляции и полигонометрии обеспечивает реализацию в новых условиях картографического и геодезического потенциала, созданного до настоящего времени в нашей стране на основе традиционных методов и технологий. Что особенно важно при создании цифровых топографических и навигационных карт, а так же цифровых планов инженерной и архитектурной инфраструктуры городов.
Целью модернизации систем координат, используемых до настоящего времени является не только, даже не столько сохранение накопленного геодезического и картографического потенциала, сколько обеспечение потребителя свободой выбора систем координат для работы в современных условиях. Только при этом условии возможно создание действительно высокоэффективной системы геодезического обеспечения. В данном контексте понятие системы геодезического обеспечения включает в себя все аспекты хозяйственной и научной деятельности, в основе которых лежат проблемы использования систем координат.
Наши предложения касаются технологии модернизации тех систем координат, в основе которых при их создании были пункты ГГС 1-4 классов. В том числе, это касается главным образом городских систем координат, когда на определённом этапе каркасные геодезические сети в процессе создания местной системы координат были уравнены совместно с ГГС 1-4 классов.
Как уже было сказано выше, в основе большинства МСК, включая МСК СФ (равно как и СК 63, хотя к разряду МСК её относить не следует) лежат каталоги ГГС 1-4 классов в системе координат СК 42. На уровне современных требований определение единых параметров перехода к ГГСК непосредственно от СК 42 не возможно, даже для территорий ограниченных размеров. Для решения этой задачи необходимо предварительно перейти к системе координат СК 95.
Для выполнения этой процедуры в ФГУП «ЦНИИГАиК» по заданию Росреестра выполнятся разработка «Геопортала», (сайта открытого доступа), в котором будет размещена цифровая модель поправок для перевода координат из системы СК 42 в систему СК 95.
Для решения большинства практических задач, при наличии спутниковых определений координат на пунктах ГГС, станет возможным переход непосредственно от СК 95 к ГГСК. Структура и плотность пунктов СГС-1 для тех районов, где этот процесс завершён, обеспечивает надёжное определение параметров перехода к ГГСК 2011.
В печати и в процессе дискуссий иногда встречаются нарекания к точности системы координат СК 95. В тех случаях, когда в ЦНИИГАиК приходилось разбираться с причинами предъявляемых претензий к точности системы координат СК 95 (об обнаружении метровых расхождений всегда оказывалось, что «потребитель» использовал координаты ГГС в системе координат СК 42 а не в СК 95.
Безусловно, что система координат СК 95 не идеальна, особенно с точки зрения современных требований к точности определения координат. Но однозначно можно сказать, что она качественно превосходит систему координат СК 42. Доказательством этого может служить тот факт, что по результатам уравнивания ГГС 1995 года были получены поправки к системе координат СК 42, отличающиеся друг от друга на метр и более даже в пределах одного района или города. По результатам уравнивания ГГС с опорой на пункты ФАГС, ВГС и СГС 1 эти региональные деформации СК 95 лежат в пределах 10- 20 см.
Для дальнейшего уточнения координат пунктов ГГС в ФГУП «ЦНИИГАиК» в рамках той же работы по формированию «Геопортала» Росреестра геодезического направления будет создана цифровая модель поправок к системе координат СК 95 по результатам уравнивания 2011 года (ГГС 1-4 класса с опорой на пункты ФАГС, ВГС и СГС-1).
В данном случае не следует рассматривать данную работу как диктат к необходимости использования именно этой технологии. Свою задачу мы видим в предоставлении потребителю максимум необходимых данных, для обеспечения свободы выбора при решении тех или иных задач, связанных с использованием систем координат.
По нашему мнению потребность в уточнённых значениях координат традиционной ГГС 1-4 будет сохраняться до тех пор, пока будет существовать необходимость в использовании картографических, инженерных геодезических, городских планов коммуникаций и прочих материалов, созданных ранее на основе пунктов ГГС 1-4 классов. А этот вопрос должен решать сам потребитель.

4.Заключение​

Таким образом, создание государственной геоцентрической системы координат ГГСК 2011 для осуществления геодезической и картографической деятельности на территории Российской Федерации является тем базисом, на основе которого должна строиться вся взаимосвязанная архитектура используемых систем координат. Из этого следует, что определение связей между системами координат (МСК и МСК СФ) должно осуществляться через ГГСК. Для обеспечения этих мероприятий в ФГУП « ЦНИИГАиК» выполнены или близки к завершению следующие мероприятия:
- обеспечивается непрерывная работа постоянно действующих пунктов ФАГС, координаты которых с учётом временных изменений будут размещаться на сайтах открытого доступа. Прорабатывается вопрос о технологии предоставления потребителю данных о наблюдениях ГНСС на любой период наблюдений, начиная с 2012 года.
- завершаются работы по каталогизации координат пунктов всей совокупности (350 тысяч) пунктов ГГС в системе координат ГГСК 2011;
- ведутся работы по созданию цифровых моделей поправок к системам координат СК 42 и СК 95 и технологии их размещения и использования на сайтах открытого доступа.
По нашему мнению необходима постановка следующих работ:
- разработка пилот проекта по технологии модернизации МСК с целью обеспечения оптимальной реализации технологии ГНСС измерений на основе применения опорных геодезических станций. В состав пилот проекта должны быть включены территории двух, граничащих между собой Субъектов Федераций и территория города в составе одного из Субъектов Федерации.
- разработка методических указаний (на основе пилот проекта) по модернизации МСК.

Насколько я понимаю нас ждет введение новой геоцентрической системы координат, и помимо этого еще и переуравненой СК95?
Из положительных моментов - возможно появление в открытом доступе моделей распределения поправок при переходе от СК-42 к СК95 (непонятно какой версии).

 

Вот, кстати, если на то пошло до 1932 года какая СК была?

 

SergKo, 1963 год ка знаменательную веху забыл