Перетворення координат при інженерно-геодезичних вишукуваннях

Інженерно-геодезичні вишукування повинні виконуватися відповідно до законодавства Російської Федерації, вимог нормативно-технічних документів, що регламентують геодезичну і картографічну діяльність. Інженерно-геодезичні вишукування повинні забезпечувати отримання на основі обробки топографо-геодезичних матеріалів і даних (просторової метричної інформації та семантичних характеристик) про ситуацію і рельєф місцевості (в тому числі дна водотоків, водойм і акваторій), будівлях і спорудах (наземних, підземних і надземних ), інженерно-топографічних планів, складених у формі інженерної цифрової моделі місцевості (у векторному, растровом і / або графічному видах), необхідних для комплексної оцінки природних і техногенних умов території з метою територіального планування, містобудівного зонування, планування територій, архітектурно-будівельного проектування, будівництва, реконструкції об'єктів капітального будівництва.

створення опорних геодезичних мереж, включаючи геодезичні мережі спеціального призначення;
топографічна зйомка, включаючи зйомку підземних споруд і роботи по створенню та оновленню інженерно-топографічних планів в масштабах 1: 200-1: 5000;
трасування лінійних об'єктів;
інженерно-гідрографічні роботи;
геодезичні спостереження за деформаціями і опадами будівель і споруд, рухами земної поверхні і небезпечними природними і техногенними процесами;
спеціальні геодезичні і топографічні роботи при будівництві та реконструкції об'єктів капітального будівництва.

У складі інженерно-геодезичних вишукувань також виконуються наступні окремі види топографо-геодезичних робіт і досліджень, в тому числі:

збір, систематизація та обробка матеріалів інженерних вишукувань минулих років, топографо-геодезичних, аерофотознімальних, землевпорядних та ін .;
рекогносцирувальне обстеження території інженерних вишукувань;
геодезичні роботи, пов'язані з перенесенням в натуру і прив'язкою гірничих виробок, геофізичних та інших точок інженерних вишукувань;
геодинамические дослідження, що включають створення спеціальних геодезичних мереж і спостереження за СДЗК на геодинамічних полігонах;
Геотехнічний і геодезичний моніторинг будівель і споруд;
підготовка результатів інженерно-геодезичних вишукувань в складі інформаційних систем забезпечення містобудівної діяльності (ІСОГД);
забезпечення топографо-геодезичними матеріалами і даними інформаційних систем територіального планування (ІСТП).

Геодезичної основою при проведенні інженерно-геодезичних вишукувань служать:

пункти державної геодезичної мережі 1, 2, 3 і 4 класів;
пункти державної нівелірної мережі I, II, III і IV класів;
пункти геодезичних мереж згущення 1 і 2 розрядів;
пункти державної геодезичної супутникової мережі I класу (СГС-1) і, при необхідності, пункти фундаментальної астрономо-геодезичної мережі (ФАГС) і високоточної геодезичної мережі (ВГС);
пункти опорних межових мереж (ОМС5 і ОМС10);
пункти опорної геодезичної мережі;
пункти геодезичних мереж спеціального призначення для будівництва;
пункти (точки) планово-висотної знімальної геодезичної мережі.

У міських і сільських поселеннях, а також в районах промислових виробничих комплексів і підприємств геодезичні мережі розвиваються в раніше прийнятих системах координат і висот із забезпеченням зв'язку з державною системою координат СК 95 і Балтійської системою висот 1977 р. Всі геодезичні системи координат можна розділити на три типи: державні, загальземного, місцеві системи координат. З початку дев'яностих років супутникові технології стали застосовуватися в широких масштабах при інженерно-геодезичних вишукуваннях, землевпорядних роботах, при створенні і експлуатації великих інженерних споруд, при лінійних вишукуваннях і вирішенні інших завдань прикладної геодезії.

Специфіка побудови геодезичних мереж в містах обумовлена, перш за все, багатопрофільною діяльністю різних міських організацій, у яких виникає необхідність в отриманні різноманітної геодезичної інформації і, які висувають різні вимоги до щільності та місць розташування пунктів мережі, а також до точності координатних визначень. Зазначений різноманітний підхід призвів до того, що на територіях багатьох міст стали створюватися різними відомчими організаціями незалежні геодезичні мережі, які в цілому ряді випадків базувалися на різних, слабо узгоджених один з одним координатних системах, а також на різних вихідних даних.

Сучасні супутникові методи відкрили можливість побудови об'єднаної опорної геодезичної мережі, що задовольняє запитам всіх зацікавлених організацій. Одним із прикладів місцевих геодезичних систем координат і відповідно локальних геодезичних мереж є міські геодезичні системи координат і відповідно міські геодезичні мережі, які в залежності від потреб конкретного міста включають в себе наступні їх різновиди:

Міська знімальна мережу (міська геодезична мережа в традиційному значенні), точність - не менше 5 см;
Межова мережу (геодезична мережа, призначена для інвентаризації земель та земельно-кадастрових робіт), характеристики точності - від 5 см і вище;
Мережа горметростроя, точність - не менше 1 см;
Геодинамическая мережу (звана іноді інженерно-геодезичної або спеціальної), точність - не менше 1 мм.

При цьому слід враховувати, що точність задана на поверхні відносності, яка визначає середній рівень міста і відмінною від нульової поверхні Державної системи висот, а в ряді випадків на спеціальній поверхні відносності, відмінною від середнього рівня міста і максимально наближеною до фізичної поверхні Землі або до рівня підземних виробок. Фактична точність міської геодезичної мережі в більшості міст відповідає вимогам для виконання стандартних топографо-геодезичних робіт у містах (топографічні зйомки масштабів 1: 500 і дрібніше, винос в натуру проектів та ін.).

Набагато гірші результати мають ділянки міської мережі в приєднаних до міста населених пунктах, де раніше була своя місцева система координат, або геодезична основа на цих територіях створювалася методом нарощування без спільного зрівнювання геодезичної мережі на всій території міста. На таких ділянках відхилення досягають і більш. Тому проблема перетворення координат вимагає свого вирішення.

Для Перевичісленіе координат з МСК в державну систему координат і назад необхідно використовувати сучасні алгоритми і програмні комплекси, що дозволяють виконати спільне зрівнювання плоских і просторових геодезичних мереж, а так само перетворення плоских прямокутних координат з системи в систему без втрати точності. У ситуації, що склалася виникли протиріччя. Коректний перехід з однієї системи координат в іншу є простою теоретичною, але в той же час складною організаційною проблемою.

Параметри (ключі) переходу з державної (глобальної) системи координат в локальні і назад є відомостями складовими ГТ. Разом з тим, перетворення координат пунктів з однієї координатної системи в іншу - це наймасовіша геодезична задача в супутникової геодезії. Найбільш критичним і одночасно найбільш спірним параметром в перетворенні координат є масштабний коефіцієнт m. З одного боку, супутникові системи GPS і ГЛОНАСС - це високоточні дальномірні системи, і введення будь-якого масштабного коефіцієнта в результати їх вимірювань неприпустимо. З іншого боку, класичні геодезичні побудови виконані, як правило, з високою метрологічної точністю, яка забезпечувалася і забезпечується в даний час досить надійною системою технологічних прийомів і контролів, що також робить вельми проблематичним використання будь-яких масштабних коефіцієнтів.

І, нарешті, з третього боку, формальне перетворення координат з однієї прямокутної системи (просторової або плоскою) в іншу прямокутну систему, створену на основі однієї з класичних проекцій (UTM, Гаусса-Крюгера або ін.) Для лінійних об'єктів довжиною близько десятків кілометрів або майданних об'єктів таких же розмірів, особливо протяжних уздовж паралелі, можуть привести до методичним похибок трансформування, що перевершує і точність супутникових вимірів, і точність раніше створених класичних геодезичних х побудов.

Прямокутні просторові системи координат істотно відрізняються від геодезичних еліпсоїдальних координат. Центр симетрії отсчетного або загальземного еліпсоїда повинен завжди збігатися з початком прямокутних координат за визначенням, причому при обчисленні еліпсоїдальних координат все три координати X, Y, Z початку прямокутних координат повинні бути завжди дорівнюють нулю. Тільки в цьому випадку справедливі відомі формули зв'язку просторових прямокутних координат з еліпсоїдального координатами.

Отже, зсув почав координат і розворот осей координат не можуть вплинути на значення геодезичних координат точок, так як разом з цим переміщенням відбудеться зміщення і розворот осей еліпсоїда. Наприклад, геодезична висота обраного пункту не зміниться, якщо перемістити початок координат або розгорнути осі координат, так як геодезична висота - це відстань по нормалі від обраного пункту до поверхні еліпсоїда. Також не повинні змінитися широта і довгота пункту.

В цілому слід зазначити, що при проведенні інженерно-геодезичних вишукувань необхідно приділяти підвищену увагу контролю при необхідності перетворення координат. Особливо важливо це при створенні єдиної координатної середовища або координатно-тимчасового середовища.