Материал: Digitals

Глава 9. Cистема координат карты

и описание его структуры. Все файлы моделей квазигеоида тоже находятся в программной папке. Для каждого эллипсоида должна должна присутствовать своя модель геоида.

Сразу после установки программы в файле Geoids.ini доступно описание трех моделей:

EGM96

Модель для всего земного шара с шагом сетки 15х15 минут для эллипсоида WGS84 (файл модели WW15MGH.DAC). Это устаревшая на сегодня модель, но зато охватывающая весь земной шар.

EGM08-UTM-Ukraine

Модель квазигеоида Украины с шагом 1х1 минута для эллипсоида WGS84 (файл модели EGM08_WGS84_UA.bin). Это фрагмент геоида EGM08 для широты 44-53 градуса и долготы 21-41 градусов.

EGM08-USK2000-Ukraine

Модель квазигеоида Украины с шагом 1х1 минута для эллипсоида Красовского, полученная из модели EGM08-UTM-Ukraine расчетным путем (файл модели EGM08_2000_UA.bin).

Первые две модели применяются в датуме UTM, последняя - в датумах СК42/СК63/УСК2000. Для любой точки местности в пределах модели высота определяется билинейной интерполяцией значений вершин фрагмента сетки, в который попала точка.

Порядок пересчета:

1.К высоте точки применяется поправка из модели геоида входного (первичного) датума, чтобы перейти к эллипсоидальной высоте. При отсутствии модели в описании датума эта поправка равна нулю.

2.Пересчет из входного эллипсоида на выходной эллипсоид по параметрам Гельмерта.

3.Применение поправки из модели геоида выходного (вторичного) датума для перехода к геоидальной высоте. Опять таки, при отсутствии модели эта поправка равна нулю.

Рассмотрим возможные сценарии использования:

•Пересчет без указания модели геоида. По умолчанию в файле datums.ini никаких моделей геоида при описании датумов не указано. Это означает, что высоты трактуются как эллипсоидальные. Вместе с тем, если использовать геоидальные высоты, неудобств при пересчете, к примеру, из СК42 в СК63, не возникунет. Эллипсоид в этих системах один и тот же, а поправка из модели геоида будет равна нулю, так что высота останется той же, что и до пересчета.

•Пересчет с указанием модели геоида. Если для входного и выходного датума указать подходящие модели геоида (UTM или USK), то высоты будут трактоваться как геоидальные. Фактически, в этом случае поправка из модели геоида будет применяться как на входе, так и на выходе, взаимно компенсируясь, так что высота останется неизменной.

•Балтийская высота (геоидальная) в эллипсоидальную WGS84. Добавьте в датум USK2000 параметр

Geoid=EGM08-USK2000-Ukraine, не указывая при этом модели геоида для датума UTM. Тогда при пересчете из USK2000 в UTM вы перейдете от балтийской (геоидальной) высоты, принятой в системе УСК2000, к эллипсоидальной на WGS84.

По такому же принципу, добавляя модель геоида в один из датумов и убирая в другом, можно построить и другие сочетания для пересчета. Не запутайтесь! Следите за тем, чтобы использовать подходящую для датума модель квазигеоида. Если не хотите “испортить” существующий датум, скопируйте его описание и дайте ему новое имя.

Упреждая возможную критику, напомним, что, строго говоря, геоид и квазигеоид - это не одно и то же. Тем не менее, в большинстве случаев моделью квазигеоида пользоваться вполне допустимо (если только ваши точки не находятся в горной местности).

•Пересчет с сохранением высоты. Если вы не хотите, чтобы программа как-либо пересчитывала высоту, то в описании датума (или обоих датумов) укажите параметр KeepZ=1.

236

Описание датума

Использование полиномиальной коррекции для связи устаревших систем с УСК2000

Вы уже познакомились с понятием трансформационного поля, связывающего устаревшие системы СК42/ СК63 с новой системой УСК2000. Данный механизм позволяет расчитать поправки деформации сети устаревшей системы координат в каждой конкретной точке и применить их при пересчете.

Digitals предоставляет подобный механизм, основанный на применении полиномиальной коррекции. Идея заключается в том, чтобы задать пары координат одних и тех же точек в двух системах и подобрать полином высших порядков по результатам отклонений на этих точках. В последующем найденный полином используется для расчета поправок деформации в значения координат пересчитываемой точки.

Полиномиальная коррекция дает хорошие результаты в пределах небольших территорий. Размер такой территории придется определить экспериментально. Он может зависеть как от особенностей деформации сети в данном районе, так и от требований к точности пересчета. Что касается количества связующих точек, то исходить следует из расчета по крайней мере одной точки на 40-50 квадратных километров, что примерно соответствует плотности пунктов триангуляции 3 класса.

Разумеется, описывая датум с полиномиальной коррекцией, желательно иметь в запасе несколько точек, не задействованных в описании датума. Их координаты можно использовать для контроля точности пересчета.

Датум описывается обычным образом, но с небольшими отличиями. Координаты связующих точек в обоих системах задаются в знакомом уже нам параметре TiePointN. Чтобы включить режим полиномиальной коррекции, в описании датума следует задать параметр Polynom=1. Применять полиномиальную коррекцию можно, когда связующих точек больше четырех. Максимальное количество точек равно 100.

С учетом изложенных в начале данной главы сведений, логичной последовательностью пересчета из WGS84 в устаревшую систему СК42/СК63 с применением полиномиальной коррекции будет пересчет через УСК2000, для чего следует описать новый датум, основанный на этой системе. В имени такого датума, по нашему мнению, следует отобразить целевую систему координат, специфику пересчета и район, в котором данный пересчет действует.

Впрочем, на такие ухищрения с именами датумов идти совсем не обязательно - главное, чтобы вы четко понимали, в каких именно обстоятельствах следует использовать тот или иной датум и не запутали сами себя. В любом случае, не поленитесь снабдить ваш датум подробным комментарием.

Отметим также, что на форуме3 Digitals предлагается несколько иной способ описания датумов с применением полиномиальной коррекции, когда пересчет в целевую систему УСК2000 происходит через СК42/СК63. Какой подход выбрать - вопрос удобства конкретного пользователя программы.

Например, так может выглядеть связь с СК42:

;СК42 через УСК2000 зона 6 (30°-36°) для Ивановского района (полином) [SK42(6)-Ivan]

a=6378245

f=298.3

Scale=1.0

FalseEast=500000

FalseNorth=0

PrimeMeridian=0

AddZone=1

CurrentZone=6

Helmert=H2000

Polynom=1

TiePoint1=Xs Ys Zs Xn Yn Zn

Здесь Xs Ys Zs - это координаты в системе УСК2000, а Xn Yn Zn - координаты в СК42. Еще раз напомним, что в данном случае связующих точек должно быть не менее четырех.

3 http://www.geosystema.net/forum/viewtopic.php?f=1&t=2801&start=0

237

Глава 9. Cистема координат карты

Подобным образом можно описать датум для связи с СК63:

;СК63 через УСК2000 зона 4 (31°-34°) для Петровского района (полином) [SK63(4)-Petr]

a=6378245

f=298.3

Scale=1.0

FalseEast=300000 FalseNorth=-9214.688 PrimeMeridian=22 AddZone=1 CurrentZone=4 ZoneSize=3 Helmert=H2000 Polynom=1

TiePoint1=Xs Ys Zs Xn Yn Zn

Здесь Xs Ys Zs - это координаты в системе УСК2000, пересчитанные в зону и со смещениями начала координат, соответствующими СК63, а Xn Yn Zn - собственно, координаты в СК63.

Подобным образом можно организовывать и связь с местными системами, базирующимися на устаревших системах СК42/СК63.

Пример использования

Во всем этом многообразии датумов не мудрено запутаться. Особенно это касается правильного применения датумов связывающих устаревшие системы с современными. Тем не менее, понимание механизма пересчета, которому мы уделили достаточное внимание в предыдущих разделах, должно вам помочь.

Рассмотрим следующий гипотетический пример. Допустим, у вас есть возможность привлечь к работе бригаду геодезистов, которые используют современные GPS технологии и выдают результаты своей работы в системе УСК2000. Вместе с тем, ваша работа состоит в подготовке землеустроительной документации и вас, разумеется, интересует СК63.

Геодезисты уже работали в вашем районе и у них накопились данные о некоторых исходных пунктах, имеющих координаты в СК42 и УСК2000. Подобрав их этого архива некоторое количество точек, болееменее равномерно охватывающих вашу территорию, вы составляете датум для связи с СК42 через УСК2000, использующий полиномиальную коррекцию (к примеру, это будет знакомый уже нам датум

SK42(6)-Ivan).

Теперь можно пересчитывать:

1.Откройте карту с измеренными точками и назначьте ей датум USK2000(6). Пометьте все точки и скопируйте их в буфер обмена.

2.Создайте пустую карту и назначьте ей датум SK42(6)-Ivan, созданный ранее. Вставьте точки из буфера обмена.

Теперь у нас есть карта, содержащая точки в системе координат СК42. Но наша цель - это СК63. Точный и однозначный пересчет между этими системами можно выполнить, воспользовавшись встроенными датумами.

3.Переназначьте карте, полученной на предыдущем этапе, датум SK42. Пометьте и скопируйте точки в буфер обмена.

4.Создайте еще одну карту, назначьте ей датум SK63 и вставьте точки. Наконец-то получен требуемый результат!

Данный пример намеренно усложнен. Конечно же, если вам требуется система СК63, следовало бы позаботиться о датуме, обеспечивающем прямой пересчет в эту систему. Если вас посетили похожие мысли, значит суть вы уловили. Тем не менее, несмотря на всю надуманность данного примера, он хорошо демонстрирует основные принципы и механизм пересчета.

238

Работа с географическими координатами

Работа с географическими координатами

Digitals предоставляет возможность пересчета из прямоугольных координат в географические и наоборот. Также существует возможность вставки географических координат из буфера обмена с автоматическим пересчетом в прямоугольные координаты.

Как уже было отмечено выше при описании встроенных датумов семейства Pulkovo, под общим понятием географических координат в Digitals понимаются геодезические широта B и долгота

L.

Вставка из буфера обмена

Ранее в разделе «Сбор по координатам» в Гл.5, «Сбор и правка объектов» мы уже рассматривали возможность создания объекта путем вставки его координат из буфера обмена. Тот же принцип и настройки используются при вставке географических координат, разница заключается лишь в формате записи исходных данных. Для географических координат он следующий:

Имя Широта Долгота Z

Здесь в качестве разделителя используется символ табуляции, а Широта и Долгота, в свою очередь, записываются в виде Градусов Минут Секунд, разделенных символом пробела. Пример (здесь -> стрелкой обозначен символ табуляции):

т2 -> 50 33 43.41 -> 36 12 5.32 -> 112.93

Координаты можно набить в Блокноте. Как и в случае вставки прямоугольных координат, имя точки и/или

еевысота могут отсутствовать. Опишем порядок вставки:

1.Отметьте галочку Град/мин/сек в группе Вставка объекта как текст на закладке Правка в окне настроек программы. Там же отметьте другие необходимые опции.

2.Выделите строки с набранными координатами и скопируйте из в буфер обмена.

3.Назначьте датум карте, в которую будет производиться вставка.

Если ваши исходные координаты заданы на эллипсоиде Красовского, то вам следует использовать подходящий датум из семейства Pulkovo. В остальных датумах предполагается, что “градусные” координаты заданы в системе WGS84.

4.Вставьте координаты из буфера обмена. Программа автоматически выполнит пересчет в прямоугольные координаты и вставит их в карту виде точек или полилинии, в зависимости от выбраных на первом шаге настроек.

Пересчет в / из

Теперь о пересчете координат объектов карты в градусную величину и обратно. Для этого следует:

1.Выполнить команду Карта > Система координат…, которая вызывает знакомый уже нам диалог

Пересчет в другую систему координат, показанный на рисунке выше.

2.В диалоге следует выбрать режим Плоская / Сферическая для пересчета из прямоугольных координат в географические либо Сферическая / Плоская для обратного пересчета.

3.В появившихся выпадающих списках следует выбрать датум и, при необходимости, зону.

4.Нажать кнопку Пересчет. Программа пересчитает координаты из метров в градусную величину или наоборот.

Пересчет выполняется для всей карты или для помеченных объектов. Переключите диалог в режим Плоская / Плоская и проверьте состояние галочки Только помеченные.

239

Глава 9. Cистема координат карты

Ввиду того, что Digitals предназначен для работы с прямоугольными координатами, а географические координаты представляют собой угловые величины на сфероиде, картинка “в градусах” будет выглядеть искаженной. Кроме того, даже большие территории в градусной величине будут иметь совсем небольшой размах, поэтому добиться адекватного отображения карты, даже установив более крупный масштаб, затруднительно.

Пересчет “в градусы” может понадобиться для формирования каталога географических координат объектов карты. Воспользуйтесь командой вставки таблицы с координатами или командой Сервис > Отчет…, чтобы получить список координат. Затем скопируйте координаты в электронную таблицу и путем несложных манипуляций “разберите” градусы, выраженные в виде числа с десятичной дробью, на градусы, минуты и секунды.

Чтобы добиться от координат выраженных в градусах большей точности, следует установить максимальное количество отображаемых знаков в выпадающем списке Число десятичных знаков на закладке Вид в окне настроек программы.

Обратный пересчет из градусов в метры может пригодиться, например, при создании нестандартных “градусных” сеток координат на метрических картах.

240