Reaserch_SystCoord_MapProection

Місцева система координат — система координат, утворена від державної системи координат 1932 або 1942 років шляхом введення відповідних "ключів" переходу. Однією з різновидностей місцевих систем координат є геологічна система координат.

Система координат Місцева-ІІ — система координат, утворена від системи координат 1963 року шляхом введення відповідних "ключів" переходу.

Застосування систем координат при земельно-кадастрових зніман­ нях та веденні державного земельного кадастру до 2008 р. було вре­ гульовано "Тимчасовими умовами використання і розповсюдження топографо-геодезичної та картографічної інформації при створенні земельно-кадастрової документації". Вони затверджені наказом Го­ ловного управління геодезії, картографії та кадастру при Кабінеті Міністрів України № 44 від 05.04.1996 р. та погоджені з Державним комітетом по земельних ресурсах України і Топографічним управлін­ ням Генерального штабу Збройних сил України.

У відповідності до п. 1 цього нормативного документа топографогеодезичні роботи і створена на їх основі земельно-кадастрова доку­ ментація виконується в умовній системі координат 1963 року (далі СК63). В населених пунктах роботи можуть виконуватися в раніше при­ йнятих місцевих системах координат, що мають зв'язок із державною системою координат 1942 року або системою координат 1963 року.

При земельно-кадастрових зніманнях і веденні державного земель­ ного кадастру використовуються такі системи координат:

—умовна система координат СК-63, як правило, на незабудованих територіях;

—місцева система координат у населених пунктах;

—умовні системи координат, які не мають зв'язку з державною системою координат 1942 року.

Всі вказані системи координат використовують у проекції ГауссаКрюгера.

1.2. Умовна система координат 1963 року

Умовна система координат 1963 року була розроблена відповід­ но до постанови ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР від 14 лютого 1963 року № 208-76 і відмінена постановою ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР від 25 березня 1987 року № 373-85.

Умовна система координат СК-63 ґрунтується на триградусних зонах Гаусса-Крюгера, є відкритою системою і відповідно до діючих нормативно-технічних документів була рекомендована як основна для кадастрових знімань. Практичне застосування СК-63 ускладнюється можливістю розташування великих об'єктів картографування у кіль-

10

Рис. 1.1. Розташування районів СК-63

кох зонах, а також "таємністю" параметрів переходу ("ключів") від державної системи координат СК-42 до СК-63 при відкритості безпо­ середньо координат у СК-63.

Це була спеціально спотворена система координат, яка базувалася на проекції Гаусса-Крюгера і системі координат 1942 року.

За математичною сутністю — це та ж проекція Гаусса-Крюгера, тільки розграфка номенклатур базових карт масштабу 1:100 000 побу­ дована по-іншому. Проекція топографічних карт масштабу 1:10 000 у СК-63 використовує 3-градусні зони замість стандартних 6-градусних у СК-42.

Прив'язуються топографічні карти СК-63 до стандартної систе­ ми СК-42, виходячи з того, що обидві системи ґрунтуються на про­ екції Гаусса-Крюгера. Рамки аркушів розбиті по географічній сітці, а зміщення сітки кратні числу мінут (одна мінута вздовж меридіана дорівнює 1 морській милі = 1852 м, довжина мінути уздовж паралелі зменшується в напрямку на північ і на наших середніх широтах ста­ новить приблизно половину милі).

При використанні сучасних методів визначення місцеположення (GPS) необхідно вносити відповідні поправки у результати вимірювань для переходу в систему СК-63.

Перерахунок координат із системи СК-42 в систему координат СК-63 виконують відповідно до нормативного документу Воєнно-топо­ графічного управління Генерального Штабу (Москва, 1964) "Таблицы

11

для преобразования плоских прямоугольных координат из системы координат 1942 года в систему координат 1963 года".

Таблиці призначені для перетворення плоских прямокутних коор­ динат із шестиградусних зон системи 1942 року в триградусні зони системи координат 1963 року районів X, С, Р, Т.

Перетворення координат виконують із похибкою, що не перевищує 2-3 мм. При цьому всі величини вибирають із таблиць без інтерполяції.

Таблиці забезпечують можливість обчислення координат для сму­ ги перекриття між сусідніми триградусними зонами шириною до Г.

Перетворення координат кожного пункту виконують від двох вуз­ лових точок, найближчих до пункту. Збіжність результатів у межах 3-4 мм служить контролем правильності обчислень.

Редукування виміряних напрямків на площину триградусних зон системи координат 1963 року. Для приведення виміряних напрямів на площину триградусних зон системи координат 1963 року необхідно користуватися такою формулою:

(1.1)

де — поправка за приведення виміряного напряму на площину триградусної зони системи координат 1963 року (завжди алгебраїчно додають до виміряного напрямку);

X*'Y1 1і— координати пунктів 1 і 2 в системі 1963 року, в кілометрах. X 2 ' Y 2 j

Редукування довжин ліній (базисів) із поверхні еліпсоїда на пло­ щину триградусних зон системи координат 1963 року. Редукування довжин ліній із поверхні еліпсоїда на площину триградусних зон сис­ теми координат 1963 року виконується за формулою:

(1.2)

де S — довжина лінії на площині триградусної зони системи коорди­ нат 1963 року; 1 — довжина лінії на еліпсоїді;

І — масштабний коефіцієнт на кінцях лінії 1-2;

— масштабний коефіцієнт в середній частині лінії. Масштаб у кожній із точок обчислюється за формулою:

(1.3) де Со'Сі' Сг'Сз' С4 — коефіцієнти, які вибирають із відповідної таблиці за аргументом X у системі координат 1963 року; Y — ордината точки, для якої визначають масштаб, у системі координат 1963 року.

12

1.3. Місцеві системи координат

Положення про порядок встановлення місцевих систем координат було затверджене наказом Мінекоресурсів від 3.07.2001 року за № 245.

Місцеві системи координат встановлюють із метою мінімального спотворення проекції Гаусса-Крюгера, для зручності у використанні і застосовують при виконанні топографо-геодезичних робіт і створенні топографічних планів у масштабах 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 і 1:500 на території міст та інших населених пунктів, промислових комплексів усіх галузей економіки, підприємств гірничодобувної та нафтодобув­ ної промисловості [12].

Усі нові топографо-геодезичні роботи на цих територіях викону­ ють у раніше прийнятих місцевих системах координат.

Встановлення нової або внесення змін до існуючої місцевої систе­ ми координат проводять у випадках:

—якщо на об'єктах не виконувались топографо-геодезичні робо­ ти і відповідно не були встановлені місцеві системи координат;

—якщо місцеві системи не були пов'язані з державними системами;

—якщо об'єкти сусідять один із одним і для кожного з них була встановлена своя місцева система координат.

Встановлення нових місцевих систем координат або внесення змін на об'єктах проводять за погодженням із Державною службою гео­ дезії, картографії та кадастру Мінприроди України (далі — Укргеодезкартографією) відповідно до технічного проекту на топографо-геоде­ зичні роботи, затвердженого в установленому порядку.

Для встановлення нової місцевої системи координат приймають проекцію Гаусса-Крюгера з довільним осьовим меридіаном, що про­ ходить через центральну частину або поблизу об'єкта робіт шляхом переобчислення координат системи 1942 року з таким розрахунком, щоб поправками за редукування ліній і кутів на площину у цій проек­ ції можна було знехтувати.

Якщо територія об'єкта робіт знаходиться на краю триградусної зони або у двох суміжних зонах, то довільним треба вважати найбли­ жчий роздільний осьовий меридіан.

Місцеву систему координат утворюють від переобчислених коор­ динат системи 1942 року введенням відповідного "ключа" переходу таким чином, щоб координати в місцевій системі складалися в метрах із п'ятизначних цифр, були додатні, а величини абсцис були в два рази більші від ординат.

Систему координат Місцеву-И утворюють від системи 1963 року з па­ ралельним зміщенням осей координат (введенням "ключів" переходу).

Якщо кілька об'єктів сусідять один із одним і для кожного з них раніше була встановлена своя місцева система координат, то для всіх

13

об'єктів приймають ту, яка була прийнята для найбільшого за площею об'єкта.

Матеріали топографо-геодезичних і картографічних робіт у місце­ вих системах координат використовують відповідно з вимогами Інс­ трукції СТГМ-90. "Ключі" переходу до місцевих систем координат зберігають в Укркартгеофонді. Матеріали топографо-геодезичних і картографічних робіт підлягають передачі на зберігання до Укркартгеофонду згідно з Положенням про порядок надходження, зберігання, використання та обліку матеріалів Державного картографо-геодезич- ного фонду України, затвердженим Постановою Кабінету Міністрів України від 22 липня 1999 року № 1344.

1.4. Умовні системи координат

Певну частину земельно-кадастрових знімань виконано в умовних системах координат, які не мають зв'язку з державною системою ко­ ординат 1942 року. Як правило, застосовували Декартові системи пря­ мокутних координат на локальних територіях. Встановити зв'язок із Державною системою координат, яка є глобальною по відношенню до умовної, можливо за умов, якщо:

—збереглися пункти і точки знімальної основи, які можна прив'язати до пунктів Державної геодезичної мережі;

—збереглися закріплені на місцевості точки кутів поворотів зе­ мельних ділянок.

Уцих випадках можна забезпечити прив'язку об'єкта знімань до глобальної системи координат. Якщо ці точки не збереглися, то мож­ лива менш точна прив'язка за опорними точками кутів поворотів меж земельних ділянок, які можна розпізнати на місцевості. В цьому ви­ падку точність прив'язки буде обмежена точністю дешифрування цих точок на місцевості.

14

2. ДЕРЖАВНА ГЕОДЕЗИЧНА РЕФЕРЕНЦНА СИСТЕМА КООРДИНАТ УСК-2000 ТА її ЗВ'ЯЗОК ЗІ СВІТОВИМИ І ЄВРОПЕЙСЬКИМИ СИСТЕМАМИ КООРДИНАТ

2.1. Загальні відомості про референцні системи координат

Місцеположення точки (будь-якого географічного об'єкта) на по­ верхні Землі або біля неї може бути описане за допомогою координат. Ці координати мають однозначність тільки тоді, коли повністю визна­ чена референцна система координат, до якої віднесені ці координати. Референцна система складається з поверхні відносності (datum) і з системи координат (coordinate system) (це визначення референцної системи координат згідно зі стандартом ISO 19111).

Існує багато різних референцних систем координат. У кожній з них координати місцеположення об'єкта будуть різними. Для інтерпрета­ ції отриманих координат необхідно знати, до якої системи віднесені ці координати, і математичну модель цієї системи. При необхідності переходу з однієї системи в іншу необхідно знати параметри зв'язку між цими системами.

Визначення геодезичної поверхні відносності (geodetic datum) — референц-еліпсоїд — включає в себе визначення параметрів еліпсоїда, його положення відносно центру мас Землі та його орієнтацію в тілі Землі. Як правило для кожної країни існує щонайменше одна модель референц-еліпсоїда. Також майже кожна країна приймає картогра­ фічну проекцію (Ламберта, Меркатора, Гаусса-Крюгера, азимутальну тощо), яку вибирають шляхом мінімізації спотворень на її територію.

Визначення вертикальної поверхні відносності грунтується на вста­ новленні початку відліку на рівневих постах. При використанні рівневих постів для визначення початку відліку висот допускають збіг середнього рівня моря на цих постах із поверхнею геоїду. В основ­ ному використовують три типи висот: ортометричні, нормальні та

геодезичні.

Іноді горизонтальні та вертикальні компоненти визначення місцепо­ ложення у просторі можуть відноситися до різних референцних систем координат. Тоді комбінована (просторова) референцна система коор­ динат може бути зображена так (на прикладі ETRS89), як наведено на рис. 2.1.

15

Рис. 2.1. Комбінована референцна система координат

2.2. Міжнародна земна референцна система відліку (ITRF)

ITRF — це загальноземна система відліку, яку задають і уточню­ ють Міжнародною службою обертання Землі (IERS) (рис. 2.2) [19, 21]. її визначає резолюція № 2, прийнята на 20-ій Генеральній асамблеї IUGG у Відні в 1991 році. В ITRF положення будь-якої точки на повер­ хні Землі задається таким чином:

			(2.1)
де	— поправки за різні часові ефекти,	та	— місцеполо­

ження і швидкість, приведена на епоху .

Ці поправки враховують зміну форми Землі під впливом припливновідпливних факторів небесних світил, впливів океанів, льодовиків та

атмосфери	[26-28].
Систему	ITRF реалізує IERS, яка задається	каталогом координат
і швидкостей їх зміни щодо низки пунктів IERS		(перманентних стан­

цій), розміщених по всій земній кулі. Каталоги реалізації ITRFyy щоріч­ но видають IERS. Значення уу — відповідають рокові, дані якого були використані при реалізації системи. Так, ITRF94 означає систему від­ ліку, створену в 1995 році, для створення якої були використані дані за 1994 рік.

Земна система відліку може бути визначена в системах, які порізному враховують припливи та відливи (різні системи врахування впливів факторів Місяця, Сонця тощо). Можна виділити три таких системи: нульова, середня, вільна. В нульовій системі усунуто прямі впливи Місяця та Сонця, але не усунуто непрямий вплив, пов'язаний

16

із еластичною зміною земної поверхні під впливом Сонця, Місяця та ін­ ших факторів [20, 23, 25, 29]. У вільній системі — всі ці впливи усунуто.

Відомі такі реалізації системи ITRF: ITRF89, ITRF90, ITRF91, ITRF92, ITRF93, ITRF94, ITRF96, ITRF97, ITRF2000. Реалізації системи ITRF - ITRFYY видаються як каталог пунктів (станцій), у якому вказані коор­ динати пункту на епоху та швидкості змін координат Таким чином положення точки на епоху t буде:

(2.2)

Параметри перетворення з ITRFyy до ITRF89 наведені у табл. 2.1.

Таблиця 2.1. Параметри перетворення з ITRFyy до ITRF89

Зміна параметрів перетворення наведена у табл. 2.2.

Таблиця 2.2. Зміна параметрів перетворення з ITRF

18

Основні параметри системи ITRF наведено в табл. 2.3. Таблиця 2.3. Параметри системи ITRF

2.3. Європейська земна референцна система координат (ETRS89)

EUREF — Європейська підкомісія Міжнародної геодезичної асоціа­ ції — у відповідності зі своєю резолюцією № 1, прийнятою на зустрічі в м. Файерензі (Firenze) в 1990 році, рекомендувала, що загальноземна система відліку координат, яка буде прийнята EUREF, має збігатися із системою ITRS на епоху 1989.0 та буде зафіксована на стабільній час­ тині Євразійської плити. Цій системі дано назву Європейська земна референцна система відліку координат 89 (ETRS89).

Система ETRS89 реалізована шляхом фіксування системи ITRS за параметрами масштабу, початку координат та орієнтації на епоху 1989 року.

Практична реалізація системи ETRS89 здійснена через мережу станцій, які закріплюють дану систему координат і розташовані по всій території Європи, як показано на рис. 2.3.

19