Материал: Digitals

Применение датумов

Применение датумов

Хотя пересчет по связующим точкам и удобен для разовых задач, по настоящему вся мощь программы в работе с системами координат проявляется с применением датумов. Датумом в Digitals называется запись в файле datums.ini, которая однозначно описывает систему координат через набор ее параметров.

Каждый датум имеет имя, которое используется при назначении системы координат карте или растру.

•Чтобы назначить систему координат карте, следует выбрать определенный датум из соответствующего выпадающего списка в окне свойств карты (меню Карта > Свойства… или кнопка Свойства карты на главной панели инструментов). Имя назначенного датума сохраняется в файле карты, поэтому вам не придется вновь назначать его после ее закрытия.

•Назначить датум растру можно в процессе ориентирования либо в окне переноса элементов ориентирования (кнопка Архив компонента Models, который запускается командой меню Растр > Ориентирование…). Как и в случае карты, имя датума сохраняется вместе с растром.

Сразу после установки программы в файле datums.ini доступны описания самых общеупотребительных систем координат, которые мы рассмотрим подробнее в разделе «Встроенные датумы». Конечно же, вы можете расширить список доступных датумов, описав их самостоятельно. Как это сделать рассказывает раздел «Описание датума», в котором подробно разъяснены все параметры, описывающие датум.

Автоматический пересчет координат

После того, как вы назначите соответствующие датумы вашим картам и растровым материалам, Digitals будет автоматически выполнять пересчет при следующих операциях (разумеется, датум должен быть назначен обоим участникам операции):

•Копирование / вставка объектов из карты в карту через буфер обмена.

•Вставка в карту других карт с помощью команд Вставка > Карта…, Вставка > Карта в шаблон…,

Вставка > Внедренная карта….

•Вставка объектов в географических координатах (градусы, минуты, секунды). Об этой возможности подробнее далее в этой главе.

•Открытие растровых изображений в качестве подложки. Другими словами, системы координат растровой подложки и карты могут быть разными, главное, чтобы растру и карте были назначены правильные датумы.

•Вставка растров и их границ командами Вставка > Растровое изображение…, Вставка > Блок триангуляции….

Встроенные датумы

Здесь под “встроенными” мы понимаем датумы, присутствующие в файле datums.ini сразу после установки программы. Сначала мы рассмотрим датумы, описанные относительно WGS84, а затем ряд специализированных.

231

Глава 9. Cистема координат карты

Некоторые датумы (SK42, SK63) описаны в файле datums.ini в двух версиях: общей и конкретной, с указанием номера зоны. В первом случае программа сама попытается угадать номер требуемой зоны, используя ведущую цифру в координате Y и проанализировав при пересчете промежуточные “градусные” значения координат.

UTM

Заглянув в описание соответствующего датума, можно увидеть, что в нем применяются нулевые значения параметров Гельмерта, эллипсоид WGS84 и поперечная проекция Меркатора. Таким образом, этот датум представляет собой проекцию Universal Transverse Mercator на эллипсоиде

WGS84.

SK42

В данной системе используется эллипсоид Красовского и проекция с масштабом на осевом меридиане равным единице. Для этого датума прописаны параметры Гельмерта, расчитанные для территории бывшего СССР, поэтому точность связи данной системы с WGS84 довольно низкая.

SK63, SK63(район C)

В целом описание аналогично датуму SK42, с тем исключением, что здесь применены другие осевые меридианы зон и свои значения смещений начала отсчета. Кроме того, зоны СК63 трех-, а не шестиградусные. Коэффициенты Гельмерта те же, что и в системе СК42. Датум SK63 описан для района X, который покрывает большую часть территории Украины.

Поскольку параметры Гельмерта в системах СК42/СК63 одинаковые, неточность связи с WGS84 полностью компенсируется, и пересчет между данными системами является однозначным и точным.

EPSG::5822

Датум для связи УСК2000 с WGS84 с загрублением координат до 1 метра. Соответствует параметрам, опубликованным в реестре EPSG Geodetic Parameter Registry2. Может использоваться для мелкомасштабного картографированния и некоторых специальных приложений.

USK2000

Датум для точной связи с УСК2000. Как и следовало ожидать, система описывается полностью аналогично СК42, разница заключается только в применяемых коэффициентах Гельмерта. Ввиду того, что официальные параметры Гельмерта недоступны по причине секретности, в Digitals применяются параметры, расчитанные по собственным данным. Эти параметры прячутся за “кодовым” значением H2000.

Параметры связи, расчитанные разработчиками Digitals, желательно проверить на реальных пунктах геодезической сети в вашей местности. Например, отклонения координат при пересчете из WGS84 в УСК2000 в городе Харькове в сравнении с действительными значениями оказались в пределах пяти сантиметров.

Точность связи между СК42/СК63 и УСК2000 определяется параметрами Гельмерта, связующими данные системы с системой WGS84. Следовательно, точность такого пересчета будет обусловлена точностью самого слабого звена - а именно, точностью связи СК42/СК63

с WGS84.

Для получения более точных значений можно применять полиномиальную коррекцию, о чем рассказано в соответствующем разделе.

Специализированные датумы

Датумы семейства Pulkovo и Широта/Долгота не подчиняются стандартной схеме пересчета, а обрабатываются специальным образом.

Pulkovo-42, Pulkovo-42(SK63), Pulkovo-42 (SK63 район C)

Эти датумы работают на эллипсоиде Красовского и призваны обеспечить пересчет между географическими координатами (точнее, геодезическими широтой B и долготой L) на данном элипсоиде и прямоугольными координатами в проекции Гаусса-Крюгера. Например, их можно

2 https://www.epsg-registry.org/

232

Описание датума

использовать для вставки координат в градусной системе, снятых с мелкомасштабных карт, имеющих соответствующую шкалу.

Широта/Долгота

Датум обеспечивает пересчет в “градусную” систему на эллипсоиде WGS84. Это альтернативный путь пересчета в / из географических координат. Традиционный путь описан в разделе «Работа с географическими координатами».

Описание датума

Как было указано выше, описания доступных программе датумов (систем координат) хранятся в файле datums.ini, который находится в программной папке Digitals. Это обычный текстовый файл, который можно открыть для редактирования Блокнотом.

Если вы дополнили файл datums.ini описаниями своих систем координат, то следует позаботиться о том, чтобы данный файл был однаковым на всех ваших рабочих местах. Если программа не находит соответствующее имя датума при открытии карты, то пересчет будет недоступен, а заданный в свойствах карты датум сбрасывается.

Ситуация запутывается еще больше, если на разных компьютерах будут присутствовать файлы, содержащие датумы с одинаковыми именами, но разными параметрами систем координат. В этом случае результат пересчета будет совершенно непредсказуем.

Каждый датум описывается в отдельной секции файла. Общая схема секции следующая:

;Комментарий [ИмяДатума] Параметр=Значение

Здесь:

•Комментарий начинается с символа ; (точка с запятой), размещенного в начале строки. Комментарии можно размещать в произвольной строке. Например, можно временно закомментировать некоторый параметр. В комментарии, размещаемом перед именем датума, принято давать дополнительную информацию об описываемой системе координат.

•ИмяДатума в квадратных скобках однозначно идентифицирует систему координат в файле и открывает секцию описания.

•Пара Параметр=Значение задает некоторый параметр датума. Имеется целый ряд параметров, смысл которых объясняется в Табл.9.1.

Таблица 9.1. Параметры, применяемые при описании датумов

233

Глава 9. Cистема координат карты

Как работает пересчет координат

Датумы в Digitals описываются относительно системы координат WGS84. Таким образом, при пересчете координаты проходят путь преобразования из датума1 к “общей точке” (системе WGS84), а затем обратно в датум2.

Исключениями из этой схемы является семейство датумов Pulkovo, а также датум Широта/ Долгота, на которых мы выше останавливались отдельно.

Рассмотрим порядок пересчета из WGS84 в гипотетическую местную систему, пример описания которой имеется в файле datums.ini. Взяв за основу данное описание, можно создать свою систему координат, базирующуюся на СК63.

;Местная система координат на базе СК63 [Местная]

234

Описание датума

a=6378245

f=298.3

Scale=1.0

FalseEast=300000 FalseNorth=-9214.688 PrimeMeridian=22 AddZone=1 CurrentZone=3 ZoneSize=3

Helmert=25.0 -141 -78.5 0.0 -0.35 -0.736 0.0 TiePoint1=5000000 3000000 0 0 0 0

Итак, порядок следующий:

1.Пересчет по Гельмерту (параметр Helmert).

2.Пересчет в геодезические широту, долготу и высоту на заданном эллипсоиде (параметры a, f).

3.Пересчет в картографическую проекцию с учетом масштаба на осевом меридиане, начального меридиана, а также номера и размера зоны (параметры Scale, PrimeMeridian, CurrentZone,

ZoneSize).

4.Применение значений смещений начала отсчета (параметры FalseNorth, FalseEast). Тут заданы “магические” числа системы СК63 для района X, который охватывает большую часть территории Украины.

5.Пересчет по связующим точкам (параметр TiePoint1). Пересчет происходит по тому же принципу, что и рассмотренный ранее в разделе «Пересчет по связующим точкам». В данном случае, применяется простейшая “срезка” координат по одной точке. Альтернативное написание могло бы выглядеть так:

AffTransN=-5000000

AffTransE=-3000000

При обратном пересчете из местной системы в WGS84 порядок изменится на обратный - от пункта 5 к пункту 1. Разумеется, что значения параметров Гельмерта, смещений начала отсчета и аффинного преобразования также будут применяться с обратным знаком. В параметрах TiePointN координаты Xс Yс Zс Xн Yн Zн виртуально меняются местами - то есть, пересчет пойдет от новых к старым.

Критически настроенный читатель может заподозрить автора в чересчур вольном манипулировании названием системы координат WGS84. Как минимум, можно задать вопрос: о какой реализации системы идет речь?

В действительности, в описываемой схеме пересчета важен прежде всего сам механизм, а выбор WGS84 в качестве “общей точки” достаточно условен. При пересчете из одной прямоугольной системы в другую система WGS84 используется в качестве промежуточной фазы и правильность пересчета, в конечном итоге, определяется параметрами Гельмерта, заданными в исходном и конечном датуме. Если вы располагаете более точными параметрами - используйте их, создав свой датум.

Отметим также, что если эти параметры одинаковы для обоих датумов, участвующих в пересчете, то правильность их значений отходит на второй план (как в случае пересчета между СК42 и СК63).

Особенности пересчета высот

При пересчете программа предоставляет возможность использования моделей квазигеоида Земли для перехода от эллипсоидальной высоты к геоидальной и обратно. Описание каждой модели содержится в отдельном файле в виде сетки разностей (ондуляций) высот между поверхностью эллипсоида и квазигеоида по отвесной линии в каждой точке сетки.

Доступные модели описываются в файле Geoids.ini, который находится в программной папке. В этом файле для каждой модели квазигеоида имеется отдельная секция, которая содержит имя файла модели

235