Материал: Основні типи систем координат, які використовують в геодезії

Рис. 2.9. Система координат УСК-2000 Для розробки нових систем координат використовувалися можливості глобальних

навігаційних супутникових систем GPS (Global Positioning System) – супутникової навігаційної системи США, ГЛОНАСС (ГЛОбальна НАвігаційна Супутникова Система) – супутникової системи навігації Російської Федерації, а також ГАЛІЛЕО – супутникової системи навігації Європейського Союзу та Європейської Космічної Агенції, у якій приймає участь і Україна.

Застосування сучасних супутникових технологій в практиці геодезичного та картографічного забезпечення доводить, що ефективне використання глобальних навігаційних супутникових систем у діючій системі координат 1942 р. у багатьох випадках неможливе. Загалом головною причиною протиріч стала невідповідність системи координат, в якій виконуються вимірювання супутниковою апаратурою, існуючій державній системі координат координат та системі нормальних висот. Результатами супутникових вимірювань є координати пунктів у просторовій системі, а, система СК-42 є плановою системою координат на поверхні еліпсоїда Красовського. Єдиним варіантом для отримання результатів у державній системі координат під час виконання геодезичних робіт з використанням супутникових технологій вимірювань стало визначення параметрів трансформування до неї від системи координат вимірювань, тобто діючої реалізації ITRS. До того ж вважалося, що система координат СК-42 є просторовою системою. Саме ця апріорна умова приводила до того, що у вимірювання вносились помилки.

Найбільше неточностей виникає при використанні СК-63, яка була основою для кадастрових знімань і створення великої кількості топографічних карт. Ця система створена у період ядерного протистояння у 1950-60рр. і навмисно спотворена з метою обмеження точних відомостей для прицілювання балістичних ракет ймовірного противника.

Отже, нижче детальніше вкажемо основні причини неможливості використання існуючих систем відліку:

- СК-42 не забезпечує на необхідному рівні точності однозначного переходу до геоцентричної системи координат, в якій функціонують існуючі супутникові навігаційні системи. Середня квадратична похибка переходу із СК-42 до геоцентричної системи координат 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 ДГМ у СК-42 на відстанях 50-100 км можуть досягати 1м і більше, що не дозволяє в багатьох випадках 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 в СК-42 в межах зон використання місцевих систем координат у багатьох випадках не забезпечує з необхідною точністю визначення параметрів переходу до місцевих систем координат.

Крім цього, необхідно відзначити, що супутникові навігаційні системи GPS і ГЛОНАСС відрізняються між собою вихідними даними. Так, система глобального позиціювання GPS розрахована за параметрами загальноземного еліпсоїда в системі координат WGS-84 – (World Geodetic System 1984), яка є єдиною для визначення об’єктів для всієї планети, а для забезпечення роботи навігаційної супутникової системи ГЛОНАСС використовують параметри Землі 1990р. (ПЗ-90) – російської державної геоцентричної системи

Тому розробити нову систему координат вимагав як час і потреби суспільства, так і можливості впровадження в життя сучасних технологій. Оскільки, необхідно було оперативно впровадити в геодезичне виробництво нову високоточну систему відліку, що забезпечує ефективне використання супутникових радіонавігаційних систем і європейську інтеграцію з питань геопросторового подання інформації, а також максимально врахувати в новій структурі системи відліку можливість використання існуючої Державної геодезичної мережі, на створення якої були витрачені великі фінансові і трудові ресурси країни і яка є математичною основою загальнодержавного картографування території України.

У зв’язку з цим в Україні у 2003 р. розпочалися роботи з модернізації ДГМ і моделювання параметрів референцної системи координат; була сформована Українська перманентна мережа глобальних навігаційних супутникових спостережень та побудована наближена модель квазігеоїда, яка найкращим чином відповідає території держави. В результаті цих досліджень і виконання відповідних робіт, як відзначалося вище, з 1 січня 2007 року запроваджена Державна геодезична референцна система координат – УСК-2000.

Найважливішим досягненням цієї системи координат слід вважати корінну перебудову геодезичного, картографічного та навігаційного простору України, що надає швидку інтеграцію у світовий науковий простір. Практичною цінністю впровадження в життя УСК2000 надає можливість ефективного використання супутникових навігаційних систем.

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 ITRS/ITRF2000 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 референцеліпсоїда) забезпечує оптимальне відхилення поверхні референцеліпсоїда від реальної поверхні Землі на регіон України, тобто поправки мінімізовано за висоти геоїда та відхилення прямовисних ліній.

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. 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.

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

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 підтримка координатних систем ITRS та ETRS89, забезпечення високоточними 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.

Зв'язок УСК-2000 з іншими системами координат.

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

Система координат ETRS89. Геодезична референцна система координат 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 в новій геодезичній референцній системі координат. Для об'єктів, координати яких отримані в СК42 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.