Координатное обеспечение Российской Федерации в XXI в.

Тетерин Г.Н.

Координатное обеспечение Российской Федерации в XXI в.

В качестве основы представляемой статьи дается 11 глава, раздел 2 (с. 241-245), взятой из книги Г.Н. Тетерина «История геодезии, картографии и землеустройства в России с древнейших времен и до наших дней (XI – XXI вв.)». Новосибирск: ООО «Альянс-Регион». — 2018. — 346 с.

В начале ХХI века на территории Российской Федерации использовались следующиереференцные системы координат: система координат 1995 г. (СК-95), утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г.№ 568, система координат 1942 г. (СК-42), введенная постановлением СМ СССР от 07 апреля 1946 г.  № 760, а также система координат 1963 года (СК-63) и большое множество местных систем координат, используемых для проведения геодезических и топографических работ при инженерных изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, межевании земель, ведении кадастров и осуществлении иных специальных работ.

Приказ Роснедвижимости от 18 июня 2007 г. № П/0137 «Об утверждении Положения о местных системах координат Роснедвижимости на субъекты Российской Федерации» предписывал организовать в установленном порядке передачу копии согласованного и утвержденного положения о местных системах координат Роснедвижимости на субъекты Российской Федерации, параметров перехода (ключей) от местных систем координат к государственной системе координат и каталогов (списков) координат геодезических пунктов в местной системе координат в федеральный картографо-геодезический фонд.

Взаимное положение пунктов ГГС в системах СК–42, СК–63 и МСК–NN характеризуется относительной погрешностью 1/40 000–1/150 000 в зависимости от класса пунктов и региона. Взаимное положение пунктов ГГС в системе СК–95 характеризуется относительной погрешностью1/300 000 для любого региона Российской Федерации.

Все эти системы по уровню оперативности, точности и достоверности геодезической информации, реализации потенциала спутниковых технологий не соответствовали современным требованиям экономики и обороны страны к геодезическим измерениям. Поэтому назрела острая необходимость перехода к единой государственной геодезической системе координат. В 2006–2010 гг. под методическим руководством ЦНИИГАиК была разработана государственная геодезическая система координат 2011 г. (ГСК–2011). Активное участие в ее разработке принимали организации Роскосмоса, Росстандарта и РАН.

ГСК-2011 позволяет устранить недостатки ранее существовавших систем координат. Система ГСК-2011 по уровню точности координат пунктов опорной сети и по уровню точности совмещения начала координат с центром масс Земли соответствует точности международной системы ITRF.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. № 568 геоцентрической системе координат, входящей в систему «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90), придан статус государственной при решении навигационных задач и задач геодезического обеспечения орбитальных полетов. Постоянно растущие требования к точности навигационного обеспечения, широкое использование навигационной и геодезической аппаратуры потребителя ГЛОНАСС/GPS привели к необходимости регулярного повышения точности определения параметров, характеризующих форму, размеры Земли и ее гравитационное поле, модернизации всей системы геодезических параметров Земли. Первая модернизация геоцентрической cистемы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) была выполнена в 2002 г. (ПЗ-90.02) с использованием большого объема измерительной информации КГК ГЕО-ИК, полученной после 1990 года, не вошедшей в обработку при выводе ПЗ-90, и высокоточных измерений на пунктах КГС, полученных с использованием аппаратуры ГЛОНАСС/GPS.

Достигнуто существенное повышение точности установления государственной геоцентрической системы координат по отношению к системе координат ПЗ-90, точности геодезической привязки измерительных средств наземного комплекса управления ГЛОНАСС, расчета эфемерид КА ГЛОНАСС. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 июня 2007 г. № 797-р уточненная версия государственной геоцентрической системы координат, входящая в систему «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.02), введена в действие в целях повышения тактико-технических характеристик глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, улучшения геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач. В системе координат ПЗ-90.02 были изменены долготная ориентировка и линейный масштаб. Они приближены к значениям, принятым в системе координат ITRF, поддерживаемой IERS.

Точность установления общеземной системы координат ПЗ-90.02 по отношению к центру масс Земли характеризуется среднеквадратической погрешностью на уровне 0,3 — 0,5 м, а взаимное положение пунктов КГС на территории России определяется с погрешностью 2-3 см на расстояниях 4000 км. В ходе модернизации КГС система координат ПЗ-90.02 была распространена на пункты сети Международной геодинамической службы IGS, расположенные на территории России; уточнены также значения элементов трансформирования систем координат.

Уточнение государственной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.02) выполнено в 2011 г. (ПЗ-90.11) с использованием большого объема высокоточных измерений ГЛОНАСС/GPS с пунктов КГС и ряда пунктов сети IGS.

Постановлением Правительства РФ от 28 декабря 2012 г. № 1463 в качестве государственных систем координат введены: геодезическая система координат 2011 г. (ГСК-2011) — для использования при осуществлении геодезических и картографических работ; общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) — для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.

В Концепции развития отрасли геодезии и картографии до 2020 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 декабря 2010 г. №2378-р, запланировано создание высокоэффективной государственной системы геодезического обеспечения территорий Российской Федерации, предусматривающей в т.ч. «создание и развитие высокоточной геоцентрической системы координат Российской Федерации, интегрированной с новой международной земной опорной системой ITRS (Internationalterrestrialreferencesystem), для осуществления геодезических и картографических работ, обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач…».

Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г. № 1463 общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) установлена в качестве государственной системы координат для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач. Геометрические и физические числовые геодезические параметры в отношении общеземной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) утверждены приказом Министра обороны Российской Федерации от 15 января 2014 г. № 11. За отсчетную поверхность в системах геодезических параметров ПЗ-90 и уточненной версии ПЗ–90.02 принят общеземной эллипсоид с большой полуосью a = 6378136 м и сжатием α = 1/ 298,257839303, полученными по спутниковым измерениям на суше и в Мировом океане.

Ответственность за создание и эксплуатацию пунктов государственной геодезической сети (ГГС), обеспечивающих систему координат ГСК–2011, возложена на Росреестр, а ответственность за создание и эксплуатацию пунктов, реализующих общеземную геоцентрическую систему координат ПЗ–90.11 — на Минобороны России.

Было определено, что система геодезических координат 1995 г. (СК-95) и единая система геодезических координат 1942 г. (СК-42) применяются до 1 января 2017 г. в отношении материалов (документов), созданных с их использованием.

С 1 января 2014 г. система ГЛОНАСС была переведена на систему ПЗ-90.11. Необходимые для спутниковой навигации параметры системы ПЗ-90.11 предполагается включить в ИКД системы ГЛОНАСС взамен аналогичных параметров системы ПЗ-90.02. До 1 января 2017 г. должен быть осуществлён поэтапный перевод производства геодезических и картографических работ, в том числе с использованием системы ГЛОНАСС, от систем координат СК-42 и СК-95 к системе координат ГСК-2011. Предполагается переход к мониторинговому режиму поддержания и развития систем координат  ПЗ-90.11 и ГСК-2011, учитывающему развитие фундаментальной основы единой системы координатно-временного и навигационного обеспечения Российской Федерации. Возможно расширение геодезической основы системы ПЗ-90 за счет размещаемых Роскосмосом станций наблюдения КА системы ГЛОНАСС в Антарктиде и на зарубежных территориях. В будущем планируется согласование пунктов ФАГС Ростреестра с Международной сетью IGS.

В названных единых государственных системах координат используются следующие числовые геодезические параметры: фундаментальные геодезические постоянные, параметры общего земного эллипсоида, геометрические и физические числовые геодезические параметры. Ориентации координатных осей и угловая скорость единых государственных систем координат в составе числовых геодезических параметров должны соответствовать рекомендациям Международной службы вращения Земли и Международного бюро времени.

18.01.2016 г. Росреестром подготовлен Проект Приказа Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии «Об утверждении геометрических и физических числовых геодезических параметров государственной геодезической системы координат 2011 года».

В соответствии с пунктом 3 постановления Правительства Российской Федерации от 28.12.2012 № 1463 «О единых государственных системах координат» и подпунктом «д» пункта 13 Положения о полномочиях федеральных органов исполнительной власти по поддержанию, развитию и использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 30.04.2008 № 323:Утвердить геометрические и физические числовые геодезические параметры государственной геодезической системы координат 2011 года согласно приложению к приказу.

В структуру государственной геодезической сети, практически реализующей систему координат ГСК–2011 и обеспечивающей ее доступность для использования потребителями, также входят сети триангуляции, полигонометрии и трилатерации 1–4 классов (~283 000 пунктов), уравненные с опорой на пункты ФАГС, ВГС и СГС–1, что обеспечивает возможность использования в системе координат ГСК–2011 большого количества геодезических, топографических и картографических материалов, полученных ранее на основе традиционных методов и технологий.

Геометрические и физические числовые геодезические параметры государственной геодезической системы координат 2011 года:

1. Основными параметрами системы координат ГСК-2011 являются:

Таблица 1.

Универсальные физические постоянные, использованные при

выводе геодезических параметров

Таблица 2.

Фундаментальные геодезические постоянные и параметры общего земного эллипсоида

Таблица 3.

Геодезические параметры, характеризующие геометрические и физические особенности Земли, представленной в виде уровенного эллипсоида:

2. Значения детальных физических характеристик Земли содержатся в модели гравитационного поля Земли ГАО-2012, являющейся неотъемлемой частью системы координат ГСК-2011.

Система координат ГСК-2011 опирается на фундаментальную астрономо-геодезическую сеть, которая служит исходной геодезической основой для построения заполняющих спутниковых сетей и практически реализует геоцентрическую систему координат в рамках решения задач координатно-временного обеспечения.

Погрешность привязки ГСК-2011 к центру Земли и разворотов относительно Международной земной системы координат характеризуется величиной 0,1 м. Погрешность относительной привязки постоянно действующих пунктов ФАГС составляет 0,02 м. Погрешность ГСК-2011, реализуемой системой ГЛОНАСС, характеризуется величиной 0,1 м. Погрешность определения высот квазигеоида составляет     0,2 м.

Основу системы ГСК-2011 на территории России составляют:

1)    спутниковые сети:ФАГС (50 пунктов, 20 из которых принадлежат Росреестру и 4 – РАН, но используются  в том числе Росреестром);

ВГС (316 пунктов);

СГС-1 (4104 пунктов);

2) традиционные сети триангуляции и полигонометрии 1-4 классов (288 951 пункт). Средняя плотность пунктов геодезической сети составляет порядка 1 пункт на 60 кв. км.

В Постановлении Правительства РФ от 24.11.2016 № 1240 «Об установлении государственных систем координат, государственной системы высот и государственной гравиметрической системы» сообщается, что с 1 января 2017 г. установлены следующие государственные системы координат:

— для использования при осуществлении геодезических и картографических работ — геодезическая система координат 2011 г. (ГСК-2011), устанавливаемая и распространяемая с использованием государственной геодезической сети;

— для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов, решения навигационных задач и выполнения геодезических и картографических работ в интересах обороны — общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11), устанавливаемая и распространяемая с использованием космической геодезической сети и государственной геодезической сети.

Система геодезических координат 1995 г. (СК-95) и единая система геодезических координат 1942 г. (СК-42) применяются до 1 января 2021 г. при выполнении геодезических и картографических работ в отношении материалов (документов), созданных с их использованием.

В Федеральном законе «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (431-ФЗ) от 01.01.2017 г. установлено:

1. Геодезические и картографические работы выполняются с использованием государственных, местных, локальных и международных систем координат, государственной системы высот и государственной гравиметрической системы.
2. Государственные системы координат, государственная система высот и государственная гравиметрическая система устанавливаются Правительством Российской Федерации.
3. Порядок установления местных систем координат определяется федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере геодезии и картографии.
4. Локальные системы координат могут устанавливаться и использоваться заинтересованными лицами самостоятельно, в том числе для выполнения геодезических и картографических работ при осуществлении градостроительной деятельности.
5. К международным системам координат относятся системы координат, использование которых предусмотрено международными договорами Российской Федерации, и системы координат зарубежных спутниковых навигационных систем.

Пункты спутниковых сетей, как известно, в основном сосредоточены в экономически развитых районах Российской Федерации, что  нарушает принцип равномерности их распределения по всей территории страны. Имеет место недостаток пунктов спутниковых сетей в северныхрайонах  Архангельской  и Тюменской  областей,   Красноярского    края, Республики Саха, Чукотского автономного округа и на островах арктического бассейна. В экономически развитых районах Российской Федерации при современных требованиях к точности координатных определений также ощущается острая нехватка в пунктах спутниковых сетей. Неравномерность распределения пунктов спутниковых сетей является основной причиной недостаточной точности геодезических измерений на всей территории Российской Федерации.

Задачи и перспективы применения лазерного сканирования для целей топографического картографирования и кадастра
06.10.2023

Краткая история создания первых аэрофотоаппаратов
23.09.2023

«Как написано на карте»
19.06.2023

Об эпохах развития геодезии
14.07.2021

Что было на Первом геодезическом совещании
19.04.2021

Мария Синянская: ко Дню космонавтики – о развитии методов геодезии
12.04.2021