Geodeziya_kl

Державна геодезична референцна система координат УСК-2000

У 1970-роках із впровадженням супутникових і комп'ютерних технологій геодезія стала наукою планетарного масштабу. Національні геодезичні системи відліку перестали задовольняти потреби науки і практики. Замість них, розвитку набули загальноземні системи відліку та геодезичні референцні системи координат, утворені на їх основі.

Застосування сучасних супутникових технологій в практиці геодезичного та картографічного забезпечення доводить, що ефективне використання глобальних навігаційних супутникових систем типу GPS і ГЛОНАСС у діючій системі координат 1942 р. у багатьох випадках неможливе. Це пояснюється такими причинами:

-система координат 1942 р. не забезпечує на необхідному рівні точності однозначного переходу до геоцентричної системи координат, у якій функціонують глобальні супутникові навігаційні системи GPS і ГЛОНАСС. Середня квадратична похибка переходу із системи коор-динат 1942 р. до геоцентричної становить близько 4-5 м;

-відсутність однозначних параметрів зв'язку з іншими референцними системами, які мають поширення у світі, в тому числі для забезпечення загальнодержавного картографування;

-похибки взаємного положення пунктів Державної геодезичної мережі (ДГМ) у системі координат 1942 р. на відстанях 50-100 км можуть досягати 1 м та більше; у багатьох випадках це не дає можливості з необхідною точністю виконувати геодезичну прив'язку до пунктів ДГМ чи інших спеціальних мереж, які будуються з використанням супутникових приймачів GPS і ГЛОНАСС;

-деформація ДГМ у системі координат 1942 р. в межах зон використання місцевих систем координат у багатьох випадках не забезпечує необхідної точності, визначення параметрів переходу до місцевих систем координат.

В Україні нагальною стала проблема вибору оптимального шляху перебудови національної системи відліку.

Система координат УСК-2000 р. чітко узгоджена з Міжнародною загальноземною системою координат ITRS/ITRF2000 на епоху 2005 p., яка закріплена пунктами космічної геодезичної мережі.

Державна геодезична референцна система координат УСК-2000 встановлена для забезпечення виконання топографо-геодезичних і картографічних робіт на території України.

Ця система отримана в результаті сумісного вирівнювання вимірювань пунктів Української перманентної мережі спостережень Глобальних навігаційних супутникових систем і Державної геодезичної мережі 1-4 класів на епоху 2005 року. Система координат УСК-2000 закріплена пунктами Державної геодезичної мережі.

УСК-2000 змодельована відповідно системи rTRS/rTRF2000 за умовами:

-масштаб референцної системи дорівнює масштабу системи

ITRS/ITRF2000;

-осі координат референцної системи паралельні осям координат системи

ITRS/ITRF2000;

-розміщення центру референцної системи координат (суміщене з центром референц-еліпсоїда) забезпечує оптимальне відхилення поверхні референцеліпсоїда від реальної поверхні Землі на регіон України, тобто поправки мінімізовано за висоти геоїда та відхилення прямовисних ліній.

Параметри системи УСК-2000

За поверхню відліку в системі координат УСК-2000 прийнятий референц-еліпсоїд Красовського з параметрами:

-велика піввісь 6 378 245 м;

-стиснення 1:298,3.

Положення пунктів у прийнятій системі координат визначається координатами:

-просторовими прямокутними координатами X, Y, Z (вісь Z збігається з віссю обертання еліпсоїда, вісь X лежить у площині нульово-го меридіану, а вісь Y доповнює систему до правої; початком системи координат є геометричний центр еліпсоїда);

-геодезичними (еліпсоїдальними) координатами: широтою — В, довготою — L, висотою

— Н;

-плоскими прямокутними координатами х та у, які обчислюють у проекції ГауссаКрюгера.

Геодезичну висоту Н утворює сума нормальної висоти та висоти квазігеоїда над еліпсоїдом Красовського. Нормальні висоти геодезичних пунктів визначають у Балтійській системі висот 1977 року, вихідним початком якої є нуль Крондштадсько футштоку, а висоти квазігеоїда обчислюють над еліпсоїдом Красовського.

Особливість системи координат УСК-2000 – її розвиток у вигляді перманентної мережі пунктів спостереження Глобальних навігаційних супутникових систем (УПМ ГНСС). Головною метою встановлення мережі перманентних станцій є під-тримка координатних систем ITRS та ETRS89, забезпечення високо-точними даними геодинамічних досліджень, моніторингу рівня морів, метеорологічні дослідження тощо. Близько 50 % перманентних станцій EPN входять до мережі Міжнародної Геодинамічної Служби (IGS). Результати спостереження на перманентних станціях раз на добу або щогодини передаються для обробки в обчислювальні центри системи обробки даних.

Побудова геодезичної мережі 1 класу

Роботи з побудови геодезичної мережі 1 класу виконані у 2004-2005 роках.

В результаті реалізації проекту виконано такі роботи: обстеження та відновлення пунктів існуючої Державної геодезичної мережі 1-го та 2-го класів, побудованої згідно з вимогами "Основных положений о государственной геодезической сети СССР" 1954-1961 pp.;обстеження та відновлення нівелірних знаків; виконання супутникових радіонавігаційних спостережень на пунктах мережі; обчислення векторів-баз між пунктами мережі; вирівнювання мережі та обчислення координат пунктів мережі; складання каталогів координат пунктів мережі.

Визначення пунктів здійснено виключно із супутникових геодезичних спостережень за точністю 1 -го класу із використанням двочастотних приймачів. За пункти геодезичної мережі 1-го класу прийняті існуючі пункти Державної геодезичної мережі, побудовані відповідно до вимог Основних положень про державну геодезичну мережу СРСР 19541961 pp. та Основних положень про державну нівелірну мережу СРСР 1961 р.

Щільність пунктів ГМ-1 складає один пункт на 700-800 км2.

У результаті виконання цих робіт була побудована геодезична мережа 1-го класу, з такими характеристиками: - середня квадратична похибка визначення пункту для 95 % пунктів не перевищує 0.03 м; - середня квадратична похибка взаємного положення пунктів ме-режі складає ±0.01 — ±0.02 м; - середня квадратична похибка узгодження із загальноземною системою ITRF2000 на епоху 2005.0 складає ±0.01 - ±0.02 м.

Для побудови наближеної моделі квазігеоїда, що необхідно для редукування виміряних величин на поверхню еліпсоїда, виконані супутникові радіонавігаційні спостереження на пунктах державної нівелірної мережі із щільністю один пункт на 10 000 км2. Середня

квадратична похибка визначення положення нівелірних знаків не перевищує 0,03 м.

Схема геодезичної мережі 1-го класу

Зв'язок УСК-2000 з іншими системами координат

Система координат ITRS. Геодезична референцна система координат України із системою ITRS-ITRF2000 однозначно пов'язана параметрами зв'язку, які отримані

врезультаті моделювання параметрів геодезичної референцної системи координат України.

Система координат ETRS89. Геодезична референцна система ко-ординат України із системою ETRS89 однозначно пов'язана параметрами зв'язку, які видає комісія EUREF як параметри зв'язку ITRS — ETRS89.

Система координат СК-42. Банк геодезичних пунктів розроблений таким чином, що забезпечує можливість зберігати координати пунктів ДГМ в системі СК-42 та

вновій геодезичній референцній системі координат. Для об'єктів, координати яких отримані в СК-42 і які не занесені в банк геодезичних даних, передбачено трансформування їх координат у нову систему з використанням локальних параметрів на основі TIN-моделі з подальшим інтерполюванням на основі регулярної сітки.

Умовна система координат СК-63. Система координат СК-63 не є класичною системою координат, а є похідною від СК-42, яка отримана відповідним алгоритмом перетворення. Різноманітні перетворення в межах системи СК-63 виконують через систему СК-42. Оскільки система ведення банку геодезичних даних передбачає підтримання СК-42 то й у межах її точності є можливість підтримання СК-63.

Умовна система координат СК-63. Система координат СК-63 не є класичною системою координат, а є похідною від СК-42, яка отримана відповідним алгоритмом перетворення. Різноманітні перетворення в межах системи СК-63 виконують через систему СК-42. Оскільки система ведення банку геодезичних даних передбачає підтримання СК-42 то й у межах її точності є можливість підтримання СК-63.

Міські місцеві системи координат. Міські місцеві системи координат в основному утворені від системи координат СК-42. Для збереження математичної основи великомасштабних планів 1:500 — 1:5 000 при введенні нової геодезичної референцної системи координат необхідні аналогічні заходи, що і при створені нової системи координат УСК-2000, а саме:

-побудова каркасної геодезичної мережі на територію населеного пункту з використанням супутникових радіонавігаційних систем із обов'язковою її прив'язкою до ДГМ в новій системі координат УСК-2000;

-моделювання параметрів зв'язку (ключів переходу) місцевої системи з новою геодезичною референцною системою координат України УСК-2000 за умови оптимального збереження існуючої місцевої системи координат;

-вирівнювання міських геодезичних систем координат з використанням результатів вимірів, виконаних у минулі роки;

-каталогізація пунктів міських геодезичних мереж, введення місцевої системи координат.

Пряма геодезична задача

Прямою задачею в геодезії називають задачу, в якій по даним координатам однієї точки, дирекційному куту (азимуту) напрямку з цієї точки на іншу та відстані між ними, знаходять координати іншої точки та дирекційний кут (азимут) оберненого напрямку

Відомі: x1, y1, d , α 12 Знайти: x2, y2, α 21

Рішення:

1. Знаходимо координати невідомої точки:

2. Визначаємо значення кута оберненого напрямку:

Обернена геодезична задача

Оберненою задачею в геодезії називають задачу визначення по відомих координатах двох точок відстані між ними та взаємних дирекційних кутів.

Відомі: x1, y1, x2, y2,

Знайти: d, α 12, α 21

Рішення:

1.Визначаємо відстань між двома точками:

2.Визначаємо кут напрямку з першої точки на другу:

якщо , то для I четвертини:

для II та III четвертини: для IV четвертини:

3. Визначаємо значення кута оберненого напрямку:

Пряма однократна засічка - метод Юнга

Задача передбачає визначення координат пункту спостереженням його з двох пунктів з відомими координатами, між якими є взаємна видимість. Схема прямої засічки - метод Юнга Відомі: (xА, yА), (xБ, yБ), Виміряніні: βА, βБ ,Знайти: (xР, yР) Рішення: Розрахунок виконується по формулам Юнга, а також для перевірки та виключення обробки в другу

руку за контрольними формулами.

Рішення за формулами Юнга:

Рішення за контрольними формулами: