Reaserch_SystCoord_MapProection

Рис. 2.3. Пункти Європейської перманентної мережі (EPN),

які є носіями системи ETRS89

Основні параметри системи ETRS89 наведено в табл. 2.4.

Таблиця 2.4. Параметри системи ETRS89

20

Закінчення табл. 2.4

2.4. Геоцентрична система координат 1990 р. (ПЗ-90) Російської Федерації

За визначенням система координат ПЗ-90 є геоцентричною прямо­ кутною просторовою системою з початком в центрі мас Землі, вісь Z направлено до Умовного Земного полюса, як визначено рекомендація­ ми Міжнародної служби обертання Землі (IERS), а вісь X — в точку перетину площини екватора та нульового меридіану, встановленого Міжнародним Бюро Часу, вісь Y доповнює систему до правої [17]. Ре­ алізація цієї системи виконується через координати пунктів космічної геодезичної мережі (КГМ) та їх коваріаційну матрицю.

Параметри Землі 1990 року отримані за результатами спостережень геодезичних супутників ГЕОІК, в тому числі доплерівських, віддалемірних радіотехнічних і лазерних спостережень, вимірів висот супутника над поверхнею моря та фотографування ШСЗ на фоні зоряного неба. При отриманні ПЗ-90 використовувались також радіотехнічні та ла­ зерні виміри відстаней до супутників систем ГЛОНАСС і ЕТАЛОН, гравіметричні дані на суші та Світовому океані. Система координат ПЗ-90 закріплена на поверхні Землі координатами пунктів (КГМ).

21

Пункти наземного комплексу управління (НКУ) системою ГЛОНАСС суміщені з пунктами КГМ.

Параметри системи. При виведенні системи ПЗ-90 використову­ вались і уточнювались фундаментальні сталі, основні з яких наведено в табл. 2.5 і 2.6 відповідно.

Таблиця 2.5. Основні фундаментальні сталі, які використовувались

при виведенні системи геодезичних параметрів ПЗ-90

Таблиця 2.6. Фундаментальні геодезичні сталі,

уточнені в системі ПЗ-90

2.5. Єдина державна система геодезичних координат 1995 р. (СК-95) Російської Федерації

Система координат СК-95 встановлена під умовою паралельності її осей просторовим осям загальноземної системи координат ПЗ-90. За поверхню відліку в системі координат СК-95 прийнятий референцеліпсоїд Красовського.

Система координат 1995 року чітко узгоджена із загальноземною системою координат ПЗ-90, яка закріплена пунктами космічної геоде­ зичної мережі. Точність віднесення системи координат ПЗ-90 до цен­ тру мас Землі характеризується середньою квадратичною похиб­ кою 1-2 м.

Геодезична система координат 1995 року призначена для виконан­ ня топографо-геодезичної та картографічної діяльності на території Російської Федерації.

З моменту введення системи координат 1995 року при виконанні нових робіт вона замінила систему координат 1942 року, яка була вве­ дена постановою Ради Міністрів СРСР № 760 від 7 квітня 1946 року.

Необхідність введення системи координат СК-95 полягає в підви­ щенні точності, оперативності та економічної ефективності при ви­ рішенні задач геодезичного забезпечення, які відповідають сучасним вимогам економіки, науки та оборони країни.

22

Отримана в результаті сумісного врівноваження координат пунк­ тів космічної геодезичної мережі, допплерівської геодезичної мережі та астрономо-геодезичної мережі на епоху 1995 року, система коорди­ нат 1995 року закріплена пунктами державної геодезичної мережі.

Параметри системи СК-95. За поверхню відліку в системі коорди­ нат СК-95 прийнятий референц-еліпсоїд Красовського з параметрами:

—велика піввісь 6378245м;

—стиснення 1:298,3.

Положення пунктів в прийнятій системі координат визначається координатами:

—просторовими прямокутними координатами X, Y, Z (вісь Z спів­ падає з віссю обертання еліпсоїда, вісь X лежить в площині нульового 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 обчислюються

впроекції Гаусса-Крюгера.

Геодезична висота Н утворюється як сума нормальної висоти і ви­ соти квазігеоїда над еліпсоїдом Красовського. Нормальні висоти гео­ дезичних пунктів визначаються в Балтійській системі висот 1977 року, вихідним початком якої є нуль Крондштадсько футштоку, а висоти квазігеоїда обчислюються над еліпсоїдом Красовського [7, 13].

Основні фундаментальні сталі, які використовувались при виве­ денні системи геодезичних параметрів СК-95 наведено в табл. 2.7

Таблиця 2.7. Основні фундаментальні сталі, які використовувались

при виведенні системи геодезичних параметрів СК-95

2.6.Державна геодезична референцна система координат УСК-2000

Єдина система геодезичних координат 1942 року була запровадже­ на постановою Ради Міністрів СРСР № 760 від 7 квітня 1946 року.

У 1970-роках із впровадженням супутникових і комп'ютерних тех­ нологій 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.

23

Застосування сучасних супутникових технологій в практиці геоде­ зичного та картографічного забезпечення доводить, що ефективне ви­ користання 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 забез­ печення загальнодержавного картографування;

—похибки взаємного положення пунктів Державної геодезичної мережі (ДГМ) у системі координат 1942 р. на відстанях 50-100 км мо­

жуть 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 вико­ ристання місцевих систем координат у багатьох випадках не забезпе­ чує необхідної точності, визначення параметрів переходу до місцевих систем координат.

ВУкраїні нагальною була проблема вибору оптимального шляху перебудови національної системи відліку. Складність цієї проблеми обумовлена такими основними факторами:

—з одного боку необхідне оперативне впровадження в геодезич­ не виробництво нової високоточної системи відліку, що забезпечує ефективне використання супутникових радіонавігаційних систем і єв­ ропейську інтеграцію з питань геопросторового подання інформації;

—з другого боку — в новій структурі системи відліку максималь­ но повинна бути врахована можливість використання існуючої Дер­ жавної геодезичної мережі, на створення якої були витрачені великі фінансові і трудові ресурси країни і яка є математичною основою загальнодержавного картографування території України.

Із 2002 p., за дорученням Укргеодезкартографії в Науково-дослідному інституті геодезії і картографії за участю науковців Національного уні­ верситету "Львівська політехніка" були розпочаті дослідження з вибору

оптимального шляху побудови державної геодезичної системи відліку, а саме було розроблено техніко-економічну доповідь (ТЕД) про впрова­ дження референцної системи координат і проведено моделювання пара­ метрів геодезичної референцної системи координат. Результати наукових досліджень послужили обґрунтуванням для прийняття Кабінетом Мініс-

24

трів України постанови від 22 вересня 2004 р. № 1259 "Деякі питання застосування геодезичної системи кооординат" щодо впровадження на території України державної референцної системи координат УСК-2000.

Вдосконалення і розвиток Державної геодезичної мережі України, формування та використання геодезичних ресурсів,створення нової си­ стеми координат віднесено до ключових завдань Державної науковотехнічної програми розвитку топографо-геодезичної діяльності та наці­ онального картографування на 2003-2010 pp., затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України № 37 від 16 січня 2003 р. Зокрема, у Програ­ мі визначені такі основні завдання зі створення державної геодезичної системи відліку, забезпечення функціонування та розвитку державної геодезичної мережі:

—розвиток перманентної мережі спостережень Глобальних наві­ гаційних супутникових систем (УПМ ГНСС);

—побудову геодезичної мережі 1 класу;

—розвиток і підтримання на сучасному рівні (обстеження, онов­ лення та згущення) Державної геодезичної мережі;

—розвиток і підтримання на сучасному рівні (обстеження, онов­ лення та згущення) спеціальних геодезичних мереж (міста, геодинамі­ чні й техногенні полігони);

—каталогізація, створення і ведення банку даних державної гео­ дезичної мережі.

Система координат УСК-2000 року чітко узгоджена з Міжнародною загальноземною референцною 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 вимі­ рювань пунктів Української перманентної мережі спостережень Гло­ бальних 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

зцентром референц-еліпсоїда) забезпечує оптимальне відхилення по­ верхні референц-еліпсоїда від реальної поверхні Землі на регіон Укра­ їни, тобто поправки мінімізовано за висоти геоїда та відхилення прямо­ висних ліній.

25

Параметри системи УСК-2000. За поверхню відліку в системі коор­ динат УСК-2000 прийнятий референц-еліпсоїд Красовського з пара­ метрами:

—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 збі­ гається 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

упроекції Гаусса-Крюгера.

Геодезичну висоту Н утворює сума нормальної висоти та висоти квазігеоїда над еліпсоїдом Красовського. Нормальні висоти геодезич­ них пунктів визначають у Балтійській системі висот 1977 року, вихід­ ним початком якої є нуль Крондштадсько футштоку, а висоти квазігео­ їда обчислюють над еліпсоїдом Красовського.

Розвиток перманентної мережі спостережень Глобальних навіга­ ційних супутникових систем (УПМ ГНСС). На грудень 2006 р. в Укра­ їні існувало 12 перманентних станцій, відомості про які наведено у табл. 2.8. Перші сім входять до складу мереж EPN (European Permanent Network - Європейська перманентна мережа) та IGS (International GPS Service), CRAO (Сімеїз) входить до складу Середземноморської GPSмережі (Mediterranean GPS Network), a ALCI (Алчевськ) і Шацьк на теперішній час проходять процедуру реєстрації в мережах IGS та EPN. Окрім того, працює перманентна станція, встановлена працівниками Дніпропетровської національної гірничої академії та Чернігівського державного інституту економіки і управління, які ініціювали процеду­ ру відкриття даних із цієї станції.

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). Ре­ зультати спостереження на перманентних станціях раз на добу або щогодини передаються для обробки в обчислювальні центри системи обробки даних. Близько 36 перманентних станцій передають дані спо­ стережень для обробки погодинно. Координація діяльності мережі пе­ рманентних станцій здійснюється Бельгійською Королівською Обсер­ ваторією, де знаходиться Центральне Бюро Перманентної Мережі.

26

Таблиця 2.8. Перманентні станції, які розташовані на території України, станом на 1 грудня 2006 року

27

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

Врезультаті реалізації проекту виконано такі роботи:

—обстеження та відновлення пунктів існуючої Державної гео­ дезичної 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.

Роботи з супутникових геодезичних спостережень на пунктах ме­ режі та їх опрацювання виконані Науково-дослідним інститутом гео­ дезії і картографії, Українським Державним аерогеодезичним підпри­ ємством із залученням підрядних організацій і підприємств.

Визначення пунктів здійснено виключно із супутникових геоде­ зичних 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 1954-1961 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 ме­ режа 1-го класу, з такими характеристиками:

—середня квадратична похибка визначення пункту для 95 % пунк­ тів 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 супут­ никові радіонавігаційні спостереження на пунктах державної нівелір­ ної мережі із щільністю один пункт на 10 000 км2 . Середня квадратич­ на похибка визначення положення нівелірних знаків не перевищує 0,03 м.

Створення геодезичної мережі 1-го класу на території України схе­ матично зображено на рис. 2.4.

28

Рис. 2.4. Схема створеної геодезичної мережі 1-го класу

2.7. Зв'язок УСК-2000 з іншими системами координат

Система координат ITRS. Геодезична референцна система коор­ динат України із системою ITRS-ITRF2000 однозначно пов'язана пара­ метрами зв'язку, які отримані в результаті моделювання параметрів геодезичної референцної системи координат України.

Система координат ETRS89. Геодезична референцна система ко­ ординат України із системою ETRS89 однозначно пов'язана парамет­ рами 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 пунк­ тів ДГМ в системі СК-42 та в новій 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 грід-сітки.

7Q