Державна служба геодезії, картографії та кадастру

Науково-дослідний інститут геодезії і картографії

Валентин Барановський

Юрій Карпінський

Олег Кучер

Анатолій Ляшенко

Топографо-геодезичне та картографічне забезпечення ведення державного земельного кадастру

Системи координат

і картографічні проекції

Київ • 2009

ЗМІСТ

ПЕРЕДНЄ СЛОВО 5

ВСТУП 6

1. Відомості про діючі системи координат і карто графічні проекції для земельно-кадастрових знімань та державного земельного кадастру 9

1. Загальні відомості 9

2. Умовна система координат 1963 року 10

3. Місцеві системи координат 13

4. Умовні системи координат 14

2. Державна геодезична референцна система координат уск-2000 та її зв'язок зі світовими

І ЄВРОПЕЙСЬКИМИ СИСТЕМАМИ КООРДИНАТ 15

1. Загальні відомості про референцні системи координат 15

2. Міжнародна земна референцна система відліку (ITRF) 16

3. Європейська земна референцна система координат

(ETRS89) 19

4. Геоцентрична система координат 1990 р. (ПЗ-90)

Російської Федерації 21

5. Єдина державна система геодезичних координат 1995 р.

(СК-95) Російської Федерації 22

6. Державна геодезична референцна система координат

УСК-2000 23

7. Зв'язок УСК-2000 з іншими системами координат 29

8. Дослідження референцних систем координат на території

Київської області 30

3. Геоінформаційний аналіз покриття зонами картографічних проекцій та їх точнісних характеристик 49

1. Загальні положення 49

2. Організація досліджень картографічних проекцій,

які використовуються в земельно-кадастрових роботах 51

3. Геоінформаційний аналіз покриття об'єктів

картографування зонами картографічних проекцій 53

3. Результати досліджень спотворень довжин ліній та площ

діючих картографічних проекцій 56

3. Результати досліджень точнісних характеристик

місцевих систем координат 62

3

4. Розроблення методів оптимізації проекцій для картографування території україни

ТА її РЕГІОНІВ 64

4.1. Визначення та обгрунтування оптимальних параметрів заданих систем координат і картографічних проекцій

для України та її регіонів 64

4.2. Методика розрахунку оптимальних параметрів картографічних проекцій для території України 66

5. Результати експериментальних досліджень із оптимізації та розрахунку параметрів картографічних проекцій 74

1. Основні положення, що лежать в основі

експериментальних досліджень 74

2. Результати експериментальних досліджень із оптимізації

картографічних проекцій для території України 76

3. Результати експериментальних досліджень із оптимізації

картографічних проекцій для регіонів України 79

ВИСНОВКИ 88

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 92

ДОДАТКИ 94

4

Переднє слово

Формування та ведення державного земельного кадастру — досить багатогранна предметна сфера. Вона включає такі питання як: проведення топографо-геодезичних, картографічних робіт, ґрунтових, геоботанічних, радіологічних, лісотипологічних, містобудівних та інших обстежень і розвідувань; реєстрацію права власності на землю, права користування землею і договорів на оренду землі, облік кількості та якості земель, бонітування ґрунтів; зонування територій населених пунктів; економічну та грошову оцінку земель; створення автоматизованої інформаційної системи ведення бази кадастрових даних, розроблення відповідного нор-мативно-правового, наукового, нормативно-технічного та методичного забезпечення.

Значне місце в розвитку державного земельного кадастру займає його топографо-геодезичне та картографічне забезпечення. Саме тому Державна служба геодезії, картографії та кадастру в серії "Геодезія, картографія, кадастр" випускає цикл робіт з топографо-геодезичного та картографічного забезпечення ведення державного земельного кадастру. Першою такою роботою є "Системи координат і картографічні проекції". В роботі наведені результати робіт підприємств Державної служби геодезії, картографії та кадастру з модернізації Державної геодезичної мережі України, що забезпечило виконання Постанови Кабінету Міністрів України від 22 вересня 2004 року № 1259 про впровадження з 1 січня 2007 року Державної геодезичної референцної системи координат УСК-2000, яка відповідає сучасним вимогам щодо забезпечення єдиної високоточної координатної основи для базових і профільних наборів геопросторових даних, топографічних карт, ортофотозображень, даних державного земельного кадастру та інших кадастрів.

Характерною рисою досліджень, виконаних в Науково-дослідному інституті геодезії і картографії, є застосування строгих, високоточних методів аналізу, обґрунтування та вибору картографічних проекцій для забезпечення ведення державного земельного кадастру. В роботі наведено результати досліджень не тільки традиційно прийнятої у нас проекції Гаусса-Крюгера, але й поперечно-циліндричної проекції Меркатора (Transverse Mercator — ТМ), що рекомендована Європейською асоціацією національних картографо-геодезичних і кадастрових служб EuroGeographics як основна для інтегрування в ГІС геопросторових даних з різних джерел.

Хочеться висловити впевненість, що тісна співпраця Укргеодез-картографії та Держкомзему буде сприяти розвитку державного зе-мельного кадастру в Україні.

Голова Державної служби

геодезії, картографії та кадастру

В.П. Ткаліч

5

ВСТУП

У процесі землевпорядної та кадастрової діяльності створюють і використовують десятки різновидів карт і планів. Це зокрема індексна кадастрова карта, черговий кадастровий план, карта економіко-плану-вальних зон та зон впливу локальних факторів для грошового оцінювання земель населених пунктів, карти територіальних зон, плани землеустрою тощо.

Земельна реформа в Україні потребує виконання топографо-геоде-зичних та земельно-кадастрових знімань великої кількості земельних ділянок і формування відповідної бази геопросторових даних у складі автоматизованої системи державного земельного кадастру. Підвищення ефективності державного управління і контролю за раціональним використанням та охороною земель, захисту прав власності на землю, прискорення створення системи реєстрації таких прав потребує забезпечення проведення інвентаризації земель та їх грошового оцінювання, розвитку ефективних технологій створення автоматизованої системи ведення державного земельного кадастру.

Це передбачає серед інших заходів виконання робіт із визначення або уточнення меж населених пунктів та адміністративно-територіальних утворень, із розмежування земель державної та комунальної власності, встановлення меж територій природо-заповідного фонду, лісового фонду, меж водоохоронних зон і прибережних захисних смуг тощо.

До найважливіших характеристик кадастрових і топографо-геоде-зичних знімань земель та земельних ділянок належать просторове по-ложення і площа їх територій.

Просторове положення та площа земельних ділянок чи кадастрових одиниць не залежить від систем координат і картографічних проекцій, але їх картографічні зображення зумовлені вибраною системою координат і картографічними проекціями.

Завдання пошуку оптимальних картографічних проекцій завжди було пріоритетним для теорії та практики ведення державного земельного кадастру. Що стосується великомасштабних карт і планів, то тут, як правило, використовують різні системи координат в проекції Гаусса-Крюгера.

Актуальні потреби господарства держави (розпаювання земель, ство-рення земельного кадастру тощо) зумовили потребу добору оптимальних картографічних проекцій і систем координат. З іншої сторони, розви-

6

ток комп'ютерних технологій створив можливість для інтенсифікації досліджень у цій галузі, і, нарешті, з'явилися рекомендації міжнародних геодезичних та географічних організацій щодо уніфікації картографічних проекцій.

Вибору систем координат і картографічних проекцій для ведення державного земельного кадастру присвячені праці багатьох науковців. До них належать російські дослідники Л.М.Бугаевский, Б.Б.Серапинас, Г.А.Гинзбург, В.И.Гладких, А.А.Павлов, А.В.Маслов, А.В.Граур, Л.С.Ле-довская (прізвища надані мовою оригіналу), українські вчені: В.М.Сердюков, Ю.О.Карпінський, А.А.Лященко, В.Д.Барановський, М.М.Тарапатов.

Найповніше проблему розробки та вибору картографічних проекцій у загальному вигляді розглянуто в підручнику Л.М.Бутаєвського [3]. Однак тему оптимізації проекцій висвітлено в ньому недостатньо. Свого часу до теорії найкращих картографічних проекцій зверталися Г.О.Мещеряков [14] і Г.І.Конусова [11], але і в цих публікаціях проблеми оптимізації зведено в основному до вибору оптимальних проекцій. У статті [1] проблему оптимізації картографічних проекцій для карти України поставлено безпосередньо, але в тих дослідженнях автор користувався емпіричними критеріями, що робить порівняння його опрацювання із сьогоднішніми результатами проблематичним. У [2] поставлено проблему оптимізації проекції Чебишова для карти України. В [10] розглядається застосування універсальної поперечно-циліндричної проекції Меркатора — UTM для земельного кадастру. Там же наводяться рекомендації щодо її використання.

Перехід до практичного застосування інформаційних технологій в усіх сферах землевпорядної та кадастрової діяльності має вирішальний вплив на тенденцію розвитку методів оброблення результатів вимірювань узагалі і на вибір картографічних проекцій зокрема. Актуальне значення має використання сучасних геоінформаційних систем для опрацювання землевпорядної та кадастрової інформації.

Необхідно взяти до уваги те, що вже завершено роботи з модернізації Державної геодезичної мережі України. Це забезпечило виконання Постанови Кабінету Міністрів України від 22 вересня 2004 року № 1259 про впровадження з 1 січня 2007 року Державної геодезичної референцної системи координат УСК-2000. Вона відповідає сучасним вимогам щодо забезпечення єдиної високоточної координатної основи для базових та профільних наборів геопросторових даних. Зокрема, йдеться про топографічні дані, ортофотозображення, дані інвентаризації земель і державного земельного кадастру тощо.

Метою цієї науково-дослідної роботи є розроблення методичних ос-нов, які забезпечать використання високоточних математичних методів вибору систем координат і оптимізації картографічних проекцій.

7

Основні дослідження можна звести до таких завдань:

- аналіз використання існуючих систем координат і картографічних проекцій при виконанні земельно-кадастрових знімань і веденні державного земельного кадастру території України та її регіонів;

- визначення завдань картографічного забезпечення державного земельного кадастру;

- виконання дослідження спотворень довжин ліній і площ в Україні та її регіонах в існуючих системах координат;

- визначення та обґрунтування оптимальних параметрів систем координат і картографічних проекцій для території України та її регіонів;

- вишукування та розроблення оптимальних картографічних проекцій для окремих регіонів, що відповідають потребам ведення державного земельного кадастру і надання опису методик і алгоритмів їх розрахунку;

- дослідження та оптимізація картографічних проекцій з метою визначення їх параметрів для практичного застосування;

- розроблення методики зв'язку запропонованих систем координат зі світовими та європейськими системами.

Дослідницькі роботи виконані в Науково-дослідному інституті геодезії і картографії на основі договору з Державним комітетом України по земельних ресурсах.

У роботі представлені результати науково-технічних досліджень із аналізу, обґрунтування та практичної реалізації строгих математичних методів оптимізації картографічних проекцій та оцінювання спотворень ліній вимірів і площ земельних ділянок.

Всі запропоновані методи супроводжуються практичними прикладами їх застосування. Визначені оптимальні картографічні проекції для території України та її регіонів на прикладі Київської і Кіровоградської областей та АР Крим. Під час виконання науково-технічних досліджень прийнято і обґрунтовано рішення про можливість і необхідність застосування запропонованих високоточних математичних методів для будь-яких територій.

8