Выполнение геодезических работ в государственной геодезической системе координат 2011 года

Тема 3.
Преобразования в среде ГСК-2011, а также между ГСК-2011 другими системами координат
2

3
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.

4
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.
Переход от референцных ГСК (СК-42/СК-95) к геоцентрической ГСК-2011:
изменяются параметры поверхности относимости (ПО): эллипсоид Красовского (6378245)→эллипсоид ГСК-2011 (6378136.5);
изменяется пространственное положение ПО: из внецентренного → в геоцентрическое положение, смещение порядка 200 м.

Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.
5

6
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.

7
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.

8
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.
Разность координат ДГС в ГСК-2011, полученных от ФАГС и от классической ГГС

9
Особенности ситуации с системами координат, используемыми в РФ на 01.01.2021 г.
Схема изменений планового положения ДГС, определенных от пунктов классической ГГС, по сравнению с их позиционированием от пунктов ФАГС

10
Особенности текущей ситуации с местными системами координат (МСК), используемыми в РФ для ведения ЕГРН
Этап установления параметров связи (ключей) от МСК_NN (МСК_NN_42/ МСК_NN_95) к ГСК-2011 разработки методики преобразований
В целях обеспечения перехода к ГСК-2011 в период 2014-2017 гг. Росреестром были выполнены работы:
1. По уточнению или определению параметров перехода (ключей):
от МСК субъектов РФ к ГСК-2011 (уточнены для всех МСК субъектов РФ);
от условных систем координат (УСК) отдельных населенных пунктов и муниципальных образований к ГСК-2011 (определены для 1 683 УСК отдельных населенных пунктов и муниципальных образований).

11
Особенности текущей ситуации с местными системами координат (МСК), используемыми в РФ для ведения ЕГРН
2. По разработке методики и ПО для преобразования между СК-42/СК-95 и ГСК-2011:
между МСК субъектов РФ (МСК_NN) и ГСК-2011 (принцип преобразования основан на матрицах деформации координат СК-42/СК-95 относительно ГСК-2011).

12
Основа региональных МСК, используемых в РФ для ведения ЕГРН

13
Основа региональных МСК, используемых в РФ для ведения ЕГРН
По данным «ФКП Росреестра» переход на единые МСК, утвержденные Росреестром для ведения ЕГРН, осуществлен только в 54 Субъектах РФ (кадастровых округах).
Остальные Субъекты РФ (кадастровые округа) не завершили переход на единые МСК, утвержденные Росреестром для ведения ЕГРН и используют при выполнении кадастровых работ множество МСК, в том числе СК 1963 года и условные (не имеющие связи с государственными системами координат).

14
Параметры связи СК

15
Классификация систем координат, применяемых в РФ
В соответствии с ФЗ-431 от 30.12.2015 г. «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты» вступил в силу 01.01.2017 г.:

16
Классификация систем координат, применяемых в РФ
В соответствии с ФЗ-431 от 30.12.2015 г. «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты» вступил в силу 01.01.2017 г.:

17
Преобразование между системами координат

18
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
Преобразования между 2-мя системами координат по методу Гельмерта
Для перехода из одной системы координат в другую существует принципиально 2 типа преобразований:
преобразование координат с использованием официально опубликованных параметров трансформирования, называемых также глобальными методами преобразования, определяемых по набору опорных пунктов, координаты которых известны в обеих этих СК, расположенных на территории всей страны. Эти методы задают алгоритм перехода между системами координат в целом, на всем пространстве действия этих СК, например, между WGS-84 и СК-95, ITRF и СК-95, ПЗ-90 и WGS-84 и т.д.;

19
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
преобразование координат с использованием параметров трансформирования, вычисляемых с использованием ограниченного набора расположенных на локальной территории опорных пунктов, координаты которых известны в обеих этих СК, называемых также локальными методами преобразования, поскольку они задают алгоритм пересчета координат, действующий только в отношении локальной территории, на которой расположены опорные пункты.

20
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
перенос начала СК1 в начало СК2 путем смещения по осям XYZ на величины TX, TY, TZ, соответствующие разности координат начал систем координат 1 и 2 (или, что аналогично, на величину значений координат конечной системы координат СК-2 в исходной СК-1);
поворот вокруг каждой из осей координат на величины ωX, ωY, ωZ,;
масштабирование (введение множителя μ, характеризующего изменение масштаба конечной СК-2 по отношению к масштабу начальной СК-1).
Преобразование из одной пространственной (трехмерной) системы прямоугольных координат X, Y, Z (СК-1) в другую пространственную систему прямоугольных координат (СК-2) по Гельмерту заключается в осуществлении трех операций:

21
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
Таким образом, преобразование Гельмерта задается 7 вышеуказанными параметрами, из-за чего его нередко называют 7-параметрическим преобразованием, или Евклидовым преобразованием подобия, а входящие в него параметры трансформирования - параметрами Гельмерта.
Для вычисления параметров трансформирования между двумя пространственными СК по вышеуказанным классическим трехмерным методам необходимо наличие не менее 4-х опорных пунктов, координаты которых известны в обеих этих системах координат.

22
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
Преобразование между системами координат при объединении классических и спутниковых методов создания сетей
Пространственные прямоугольные координаты
X, Y, Z

23
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат
Геодезические координаты
B, L, H
Плоские прямоугольные координаты
x, y, h

24
Преобразования между геоцентрическими и референцными системами координат

25
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Алгоритмы (формулы) для координатных преобразований в среде ГСК-2011
В ГСК-2011 так же, как и в СК-42/95, используется проекция Гаусса-Крюгера. Поэтому для показанных № 6 и 7 соответственно прямого (из геодезических координат в плоские прямоугольные координаты) и обратного (из плоских прямоугольных в геодезические координаты) перехода в ГСК-2011 целесообразно применение формул в общем виде, предполагающих использование произвольного эллипсоида, приведенных в разделах 2.4, 2.5 источника: Афонин К. Ф. Высшая геодезия. Системы координат и преобразования между ними. – Новосибирск: СГГА, 2011. – 66 с.
Реализация координатного преобразования между пространственными прямоугольными (XYZ) и геодезическими (BLH) в ГСК-2011 (на схеме это № 11) также осуществляется с использованием источника (Афонин К. Ф.), раздел 2.3.

26
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования в среде ГСК-2011:
в ГСК-2011 применяется та же проекция (проекция Гаусса-Крюгера) и та же система образования 6° и 3° координатных зон, что и в СК-42/СК-95;
однако эллипсоид ГСК-2011 по своим параметрам отличается от эллипсоида Красовского поэтому коэффициенты в формулах прямого (из геодезических Bʹ,Lʹ в плоские прямоугольные координаты xʹ,yʹ) и обратного (из плоских прямоугольных xʹ,yʹ в геодезические координаты Bʹ,Lʹ) перехода в ГСК-2011 будут другие, соответствующие параметрам эллипсоида 2011.

27
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Из-за разных размеров и формы эллипсоидов ГСК-2011 (ЦНИИГАиК) и Красовского плоские прямоугольные координаты в ГСК-2011 (xʹ,yʹ) и в СК-42/СК-95 (x, y) для точек с идентичных геодезическими координатами (Bʹ = B; Lʹ = L) будут не совпадать на величины ≈ 100-150 м.

28
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Эллипсоид ГСК-2011 (геоцентрический) по своему пространственному положению не совпадает с референц-эллипсоидом Красовского (внецентренный), поэтому 7 параметров Гельмерта связи между СК-95 и ГСК-2011 ненулевые!!!
Координатные преобразования между СК-95 и ГСК-2011

29
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-95 и ГСК-2011

30
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ГСК-2011 и МСК_95
Преобразование между МСК, основанных на СК-95 (МСК_NN_95.) и ГСК-2011 осуществляется последовательно от МСК_NN_95 к родительской государственной СК-95, а от нее – к ГСК-2011.
Для тех МСК, которые созданы на основе СК-95 (МСК_NN_95), должны использоваться параметры связи (ключи) именно между МСК_NN_95 и СК-95.

31
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ГСК-2011 и МСК_95

32
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-95 и ГСК-2011
В зависимости от требуемой точности преобразования переход от СК-95 в ГСК-2011 может быть осуществлен одним из нижеприведенных способов.

33
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-95 и ГСК-2011

34
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-42 и ГСК-2011
При этом 7 параметров связи СК-95 с ГСК-2011 отличаются от аналогичных 7 параметров Гельмерта связи СК-42 с ГСК-2011. Поэтому при преобразовании в ГСК-2011 СК-42 и СК-95 следует различать!!!

35
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-42 и ГСК-2011

36
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ГСК-2011 и МСК_42
Преобразование между МСК, основанных на СК-42 (МСК, МСК_NN_42, СК-63 и т.д.) и ГСК-2011 осуществляется последовательно от МСК к родительской государственной СК-42, а от нее – к ГСК-2011.
Для тех МСК, которые созданы на основе СК-95, этот путь будет на 1 шаг короче, при этом для этих МСК должны использоваться параметры связи (ключи) именно между МСК_95 и СК-95.

37
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ГСК-2011 и МСК_42

38
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-42 и ГСК-2011
Глобальные параметры (7 параметров Гельмерта) преобразования между СК-42 и ГСК-2011, установлены Приказом Росреестра № П/0134 от 23 марта 2016 г. для всей территории РФ.

39
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между СК-42 и ГСК-2011

40
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ПЗ-90 и ГСК-2011
Хотя ГНСС-приемники и наблюдают как минимум 2 ГНСС-системы (ГЛОНАСС и GPS), результаты получаются обычно в системе координат WGS-84. Тем не менее появляется ПО, позволяющее вычислить координаты только по ГНСС-измерениям в СК ПЗ-90. Получение координат в ГСК-2011 из ПЗ-90 может быть осуществлено путем перевычисления по глобальным или локальным параметрам. При этом следует использовать Глобальные параметры преобразования между ПЗ-90.11 и ГСК-2011, установлены Приказом Росреестра № П/0134 от 23 марта 2016 г. для всей территории РФ.

41
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ПЗ-90 и ГСК-2011

42
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между WGS-84 и ГСК-2011
Результаты наблюдений ГНСС приемниками получаются обычно в системе координат WGS-84. Поэтому получение координат в ГСК-2011 путем перевычисления их из СК WGS-84 является распространенным способом. При этом следует использовать Глобальные параметры преобразования между WGS-84 и ГСК-2011, установлены Приказом Росреестра № П/0134 от 23 марта 2016 г. для всей территории РФ.

43
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между WGS-84 и ГСК-2011

44
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ITRF и ГСК-2011
В случае, если при ГНСС – измерениях привязка осуществлялась к пунктам, имеющим точные координаты в ITRF, то их можно перевычислить в ГСК-2011 по глобальным или локальным параметрам.
Поскольку ГСК-2011 по геоцентричности совпадает с ГСК-2011 в пределах 10 см, то геодезические координаты (XYZ, BLH) в этих СК будут совпадать в пределах 10-20 см. При этом следует использовать Глобальные параметры преобразования между ITRF и ГСК-2011, установлены Приказом Росреестра № П/0134 от 23 марта 2016 г. для всей территории РФ.

45
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ITRF и ГСК-2011

46
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Алгоритмы (формулы) для координатных преобразований в среде СК-42, СК-95
В СК-42/95, используется проекция Гаусса-Крюгера и эллипсоид Красовкого. Поэтому для показанных № 1, 2 соответственно прямого (из геодезических координат в плоские прямоугольные координаты) и обратного (из плоских прямоугольных в геодезические координаты) перехода в СК-42/95 целесообразно применение формул конкретно для эллипсоида Красовского,, приведенных в разделах 5.4 источника: ГОСТ 32453-2013. Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек [Текст]. – М. : Стандартинформ, 2014. – 16 с.

47
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Рекомендуемые варианты преобразования между СК-95 и ГСК-2011
В зависимости от требуемой точности преобразования переход от СК-95 в ГСК-2011 может быть осуществлен одним из нижеприведенных способов.

48
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Рекомендуемые варианты преобразования между СК-95 и ГСК-2011

49
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
ПО для преобразования данных ГКН из МСК в ГСК
МСК=МСК_NN_95, МСК=МСК_NN_42 (единая для субъекта МСК); ГСК = СК-42, СК-95, ГСК-2011.

50
Преобразование пространственных данных в ГСК-2011
Координатные преобразования между ГСК-2011 и МСК_2011
Виды координат: x y; BLH; XYZ.