Настройки параметров местных систем МСК в различных ПО ГНСС контроллеров.
Рассмотрение и рекомендации данного решения для приемников, полевого ПО и ПО постпроцессинга разных производителей сильно различается по методам и терминологии. Каждое ПО имеет собственный путь задания систем в своей последовательности меню.
Общим для всех является следующее (кто помнит, может пропустить написанное далее, кто забыл, полезно освежить, кто не задумывался, тем следует начать изучение приводимых ниже дисциплин более усидчиво, чем в поверхностном дайджесте авторского изложения):
- Местные системы координат являются частным случаем Проекции.
- Проекция является математическим методом преобразования сферических координат на поверхности Земли в плоские прямоугольные, локализованные для даного региона. Прямоугольные координаты проекций еще называют топоцентрическими, плоскими, или grid.
- Проекция устанавливается государством в качестве метода единства искажений на плоскости для всех изображений. В СССР и РФ в топографии и кадастре используется равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусс-Крюгера. Это означает, что данная проекция сохраняет прямыми углы изображаемых зданий, но не сохраняет равными длины линий и площади, измеряемые на поверхности земли, с теми, что получаются из координатных описаний. Величины искажений длин в допусках описаны в книгах по математической картографии, цитировать которую не входит в планы данного руководства.
- Координаты проекций имеют пределы допуска точности, как свойства распространения самой проекции в минимуме искажений. В государственных топоцентрических системах, какими являются СК-42 и СК-95 вся поверхность Земли разбита на шестиградусные зоны, равными «дольками» сферических двуугольников.
Для каждой зоны существует свой нуль отсчета координат. Для северной (northing) координаты (ординаты), традиционно именуемой в геодезии «Ось икс», нулевое значение равно земному экватору. Для восточной (easting) координаты (абсциссы), традиционно именуемой в геодезии «Ось игрек», нулевое значение устанавливается в осевом (центральном) меридиане зоны.
Во избежание отрицательных значений абсцисс, для более удобного вида значений и упрощения вычислений, к нулю абсцисс обычно добавляют какую-то величину смещения начал. В зарубежной терминологии False East shift. В русифицированных версиях ПО это обозначают, как «Смещение восточное». В государственных СК (42, 95) для 6-ти градусных зон принято смещать начала абсцисс на 500 км.
- Дополнительно к величине смещения абсцисс, иногда приписывают впереди её значения, цифру номера зоны. Поэтому смещения начала абсцисс для разных зон порой выглядят забавно. Для первой зоны - это смещение начал на 1 500 000м, а для 18й зоны 18 000 000м.
- В отношении начал ординат, также применяют смещения труднообъяснимые человеческой логикой. Это активно применяется в местных системах, начиная с проекции СК1963, которая была первой попыткой государства отказаться от секретности в области географических описаний.
История происхождения этой системы, которая легла в основу всего, нынешнего кадастра, выраженного в виде многочисленных МСК регионов, сама по себе интересный сюжет.
Читать подробнее
Если к предложенной выше стройной системе разбивки территории на зоны, применить особо изощренную фантазию шифровальщика начала 50х годов, то по его логике, врага можно сбить с толку, если:
- изменить 6-ти градусные зоны на 3-х градусные, но не везде;
- сместить осевые меридианы зон в значения долгот не равные целым градусам;
- разрезать на блоки (регионы) группы зон с единым правилом для осевых меридианов и смещений начал;
- применять разные смещения начал для разных регионов. СМ, что получилось на картинках ниже
Но главная «хитрость» придуманной хаотизации начал проекции заключалась в том, что злой гений положил в основу этой всей перетасовки единство «ключа» (или секретного кода) формирования значений смещений начал.
Придумано это было с одной миной целью – дать возможность пользоваться картами и планами большому числу профессий на стройках народного хозяйства СССР. При этом топопланы и карты в СК 42 оставить для врагов (и своих) секретными.
С момента прихода в производство топогеодезических работ, такого средства измерений, как ГНСС, произошел разрыв ума и квалификации тех, кто понял, ЧЕМ теперь владеет профессиональное сообщество, и тех, кто до сей поры считает, ОСТАВШИМИСЯ секреты в зашифрованных таким древним способом начала и параметры.
Проблема России в том, что руководство отрасли и ведомств, отвечающих за государственную тайну, к великому сожалению оказались неспособными к адекватной оценке реальности прогресса, и пребывают в уверенности что можно «тайну на координаты» еще держать под замком. Мы остались последней из стран, в которых ГНСС внедрены в экономику, сохраняющей статус секретности координат. Для остальных уже очевидно, что такой тайны в эпоху интернета и массово доступных средств вычислений давно не существует.
Тем не менее, реальность такова, что во избежание конфликта с законом, который объявляет секретным закон Ома, будем говорить про электричество исключительно основываясь на открытых данных, приводя ссылки и обходя само существование напряжения, силы тока и сопротивления.
Продолжим описание общего в разных ПО задающих Grid.
Параметры местных систем устанавливаются в разделах ПО, которые называются «Пользовательская проекция» или «User grid».
Любая МСК региона сегодня является порождением СК1963 (см. выше) но дополнительно усугубленная фантазией военных 21го века. Они разрезали пазл системы 1963 года еще и границами административного деления, слегка изменив смещения северные. Не знаю, какому гению творческому пришло на ум такое решение, но теперь поставить на кадастровый учет автодорогу Москва_Ростов на Дону, как целый (единый и неделимый) объект стало невозможно. По воле МСК это будет несколько отрезков в пределах зон нескольких регионов. Аналогичная хрень обстоит и с трубопроводами, ЛЭП, железной дорогой, лесами и объектами гидрографии. Сказать, что такое придумал просто враг, это понять и простить, чего никак бы не хотелось. При отсутствии описаний целостности подобных объектов, невозможно и полноценно их развивать на правовой основе. Вот что такое наследие в виде МСК от недальновидных и необразованных создателей её.
Параметрами МСК, устанавливаемыми в различных ПО, в разной терминологии, при равном смысле, являются:
-
Отсчетный эллипсоид вращения. Для МСК РФ это эллипсоид Крассовского, (в новой готовящейся на замену секретным прежде системам МСК, системе ГСК это уже иной эллипсоид, параметры которого отличны от Крассовского. См. регламенты ГСК2011)
-
Датум (datum) или отличия начал геодезических дат на эллипсоиде Крассовского от нулевых на общеземном эллипсоиде - WGS84.
Что бы ни писали в СМИ и популярной технической литературе, а измерять все ГНСС приемники мира, могут только в общей для них собственной системе. Собственная система – геоцентрическая и геодезическая, использует в качестве фигуры Земли эллипсоид WGS84 с ориентировкой осей (datum) установленной международной системой земной относимости ITRF в крайней редакции.
Под понятием «Датум», в качестве одного из параметров систем МСК подразумевается набор из 7-ми элементов переноса геоцентрики на Крассовском с их нулевых значений в собственной системе WGS84.
Датум в нашем случае есть смещение геоцентра (dx, dy, dz) эллипсоида Крассовского относительно 84, развороты трех осей декартовой геоцентрической системы (Rx, Ry, Rz) и масштаб подобия длин (Scale).
Разница существует в методах описания датумов.
В часто встречаемых различных ПО (особенно зарубежных) ограничиваются тремя параметрами связей (преобразования) между началами эллипсоидов (dx, dy, dz) называемое «преобразованием Молоденского». Оно имеет право на жизнь, но с оговоренной точностью в пределах графической точности карт М 1: 10000, что было достаточным на момент создания этого метода. Сегодняшние требования связей геоцентрик собственной системы с топоцентриками, выходят на уровень точности 1 мм. Для обеспечения единства измерений с такой точностью, требуется уже преобразование Хельмерта, по семи параметрам, перечисленным выше.
Где взять правильные 7 параметров датума СК42?
Ответ. В сети на этот счет есть масса вариантов, претендующих на право быть верными.
Разъяснение.
Точного преобразования из WGS-84 в СК-42 (или МСК) универсального на единых для всей страны параметрах Датума не существует
Точными будут те, которыми вы пользуетесь постоянно, не меняя.
Но средние, как температура по больнице, в целом для всей земли существуют.
В таком ПО, как Pinnacle (Ensemble), являющимся на сегодня непревзойденным по качеству решений и формальной логике ГНСС постпроцессинга, параметры датума СК42 зашиты неизменным классом глобальных констант.
Вот они.
Найдите в ПО вашего контроллера меню установки Датума пользовательской проекции и установите там эти значения для Датума СК42.
В ряде регионов МСК уже реализованы на датуме СК-95 (Тульская обл, Тюменская, Белгородская обл., Ставропольский край и пр.). В этом случае создания пользовательской проекции используйте значения датума СК-95 См. ниже.
В некоторых ПО используют другие знаки в элементах вращения (Rx, Ry, Rz). Если в Вашем случае возникнут проблемы с предлагаемыми датумами в Вашем ПО, поменяйте знаки в значениях (Rx, Ry, Rz) на противоположные.
Самих значений (в том числе и для Dx DY Dz Scale) не менять!
Прописав в программе установки эллипсоида и датума, переходим к установкам параметров проекции, это:
-
Проекция. В любом ПО они представлены списком для выбора. Выбираем и устанавливаем Transverse Mercator или Меркатора Равноугольная. (не путать с Меркатора Цилиндрической, она используется в Гуле и морских картах)
-
Долгота осевого меридиана (или CENTRAL MERIDIAN, или ORIGIN LONGITUDE) в градусах или градусах и минутах, секунды редко
-
Смещение восточное (FALSE EASTING или EAST 0) в метрах
-
Смещение северное (FALSE NORTHING или NORTH 0) в метрах
-
Масштаб длин на осевом меридиане (SCALE). Для всех МСК сегодня равен 1
Этого в принципе достаточно, но иногда меню настроек предлагает расширенный список настроек, в виде
-
Начальная широта нуля системы (ORIGIN LATITUDE) в градусах или градусах и минутах, секунды редко
-
Разворот осевого меридиана (ROTATION ANGLE ABOUT ORIGIN) в минутах и секундах с долями.
Пример вида меню, в котором устанавливаются параметры местной системы на примере МСК 16 зона 1 Республика Татарстан
Параметры МСК того же региона, но для Зоны 2 будут отличаться значениями:
CENTRAL MERIDIAN = 52.03333333333333
и
FALSE EASTING = 2300000
Аналогично и для третьей зоны (трехградусной) увеличиваем на 3 значение градусов второй зоны и приписываем цифру зоны к восточному смещению 300 км.
Где взять параметры местных систем?
Например, тут: http://www.mapbasic.ru/msksolutions
Выберем из списка тот же вариант для зон 1, 2, 3 МСК 16 Республики Татарстан, и сравним с видом меню выше
Все, что после цифр 8,1001,7 (отвечающих в Мапинфо за кодировку датума СК-42) и есть параметры МСК
CENTRAL MERIDIAN = 49.03333333333333
ORIGIN LATITUDE = 0
SCALE = 1
FALSE EAST = 1300000
FALSE NORTH = -5709414.70
И соответственно для других зон.
В списке параметров на этом сайте те регионы в которых МСК базируется на СК-95 имеют отличия в строке описания.
Наглядно это видно в примере для Белгородской области, где приняты МСК на СК95.
Цифры 8,9990,3 отвечают за датум СК95.
Если Вам неизвестно, какой системы датум является принятым в Вашем регионе, научитесь различать 1001 и 9999, а значения этих датумов можно списать из приводимых выше меню.
Индивидуальные настройки ПО контроллеров разных производителей могут иметь разные диалоги и способы формирования пользовательских параметров проекций.
Но то, что в них должно являться общим, в единой терминологии, здесь описано.
Важно!
Параметры преобразования в местные системы НЕ дают перехода сразу от любого значения WGS-84 выданного приемником в навигационном режиме точно в МСК.
Эти параметры применимы к решениям векторов от фиксированных в МСК положений базовых станций.
Для того, чтобы контроллер выводил РТК решения определяемых точек в нужной МСК, сначала необходимо зафиксировать в этой МСК положение самой базовой станции от которой принимаются поправки, или группу станций для режима VRS.
Меню установок параметров МСК в ПО Topcon MAGNET Field
В этой инструкции описаны действия по вводу задом наперед. На стр. 39 руководства пользователя описаны установки Проекции, а далее ИГД (датума) и Эллипсоида. Хотя по уму все эти действия производят в обратном порядке. Сначала Эллипсоид, потом Датум (ИГД), какой мудак придумал такой перевод ума не приложу, а затем уже по ним строим проекцию. Последовательность страниц установки привожу ниже.
Приведенный пример установок МСК для изделий Topcon, должен быть схожим и для других производителей. К счастью я не располагаю мануалами на китайском и других экзотических языках всего спектра производителей ГНСС. Да и не входило в мои цели подробное изложение инструкций по каждому бренду. Они мне за это не платят.
А для понимания некоторых основ теории, и правил установки проекций, которые работают в отличие от калибровок и локализаций единообразно для всей зоны без необходимости каждый раз определять 4 исходных, информации вполне достаточно.
Детальные вопросы установок на других ПО, я готов обсуждать после пересылки мне мануалов ПО этих видов приемников.