Пересчет системы координат

Как высчитать ключи перехода от любой системы координат к WGS с сантиметровой точностью?

Пересчет системы координат

Для кого этот пост — картографы, геодезисты, генпланисты, строители и т.д. Коллеги, привет!

Решаемая проблема — получение 100% достоверных параметров для пересчета координат, например в привычные картографические градусы (WGS84).

Коллеги уже поняли про что я, а любопытным поясню — дело в том, что гуляющие по интернету приложения и алгоритмы с параметрами пересчета координат например из выписки ЕГРН на вашу дачу в координаты для GPS приемника, в подавляющем большинстве будут «лаптем по карте».

Для поиска объекта размером с дом, это не будет проблемой, а вот для инженерной затеи, уже слабовата точность.

К примеру мы хотим обозначить границы на местности с сантиметровой точностью, найти трубу под землей или кабель, запустить беспилотник по картам с плоскими координатами, чертить чертеж в плоских координатах с картографической онлайн основой из интернета и многое другое, что требует субметровой точности.

Почему точные координаты становятся не точными

Плоские метровые координаты, знакомые нам из сведений о нашей недвижимости или из проектов и чертежей очень точны локально, но для привязки их к земному шару одной математики мало.

Дело в том, что математическая модель «плоской, метровой» системы координат из документов, сначала была реализована на местности в виде геодезических пунктов, с точностью тех технологий, какие были на тот момент (в РФ большая часть систем координат развита в советское время и действуют по сей день).

И уже потом от этих геодезических пунктах первого класса, создавались другие, от тех еще другие, от них всех производные секретные системы координат такие как СК63 с разворотами и искажениями координатной сетки, дабы врага запутать.

При каждом таком преобразовании допускались искажения, незначительные, но нарастают они не линейно относительно количества преобразований, а намного прогрессивнее. В итоге большая часть координатных сеток сейчас похожа на чуть помятую и стянутую с одного края простыню.

Именно поэтому 99% геокалькуляторов не спасут Вас от «помятой простыни» координатной сетки. Есть несколько геодезических сервисов для пересчета координат, платных, могу предположить, что там люди считают не по теоретическим параметрам системы координат, а обладают всеми параметрами «помятой простыни».

В большей части РФ надо рассчитывать параметры системы координат для небольших территорий, радиус этих территорий часто не превышает 15км. При таких небольших территориях искажения координатной сетки часто не превышает сантиметра, система координат очень точно «лежит» на земном шаре. Если Ваш интерес вылезает за 20-30км пространства, то необходимо несколько локальных параметров перехода рассчитывать на меньшие территории, дробить систему координат на более мелкие подзоны.

Изобретаем велосипед?

Для целей расчета истинных параметров систем координат оказывается «вагон» ПО.

Правда это как правило составляющие сложных и дорогостоящих профессиональных программных комплексов для геодезии и картографии, которые далеко не всем профессионалам даже нужны, еще часть ПО работает на винде с непонятными и сложно употребляемыми форматами файлов. Есть еще варианты из командной строки. Вдохновившись статьей на профильном форуме решили написать своё ПО с блекджеком и вебом.

Расскажу кратко, как это работает

Для расчета параметров нам нужны три точки (можно больше, будет точнее) в двух системах координат, в WGS и в той самой местной системе координат, параметры которой Вы хотите знать. Плоские метровые координаты берем из каталогов, кадастровых планов территорий, карточек привязок и т.д.

Градусные координаты или из тех же источников, либо часто используем координаты GNSS базовых станций, либо берем спутниковый приемник, и просто замеряем эти известные в плоских координатах точки.

Веб форма высчитывает параметры системы координат и выводит на экран в двух популярных и применимых в 99% ГИС системах форматах — proj строка и WKT.

Тут немного рассказов про те самые параметры и немного терминологии

Много непонятных букв Геоцентрическая система координат, это система где есть три пространственные координатные оси проходящие через центр земли. Координаты в такой системе имеют вид x,y,z или привычные нам широта и долгота измеряемые градусами угла от нулевой точки через землю lat long h.

При этом высота h отсчитывается не от центра земли как в первом случае, а от эллипсоида, сферы, геоида (упрощённой модели поверхности земли). Прямоугольная система координат — система координат построенная на поверхности земли пренебрегающая её «округлостью».

Такие системы координат очень удобны в использовании на небольших расстояниях, позволяют не проводить сложных математических операций для расчёта привычных нам расстояний на поверхности земли. Такие СК часто применяются в строительстве, картографии, геодезии.

Местная система координат (МСК) — как правило прямоугольная система координат, обслуживающая небольшую локальныю территорию. Часто распостраняется на территорию района или города, где её искажения не критичны для точности строительства, кадастра и т.д. Параметры системы координат состоят из нескольких отдельных параметров, опишем каждый из них.

Возьмём строку параметров PROJ4 (MapInfp, ArcGIS и т. д. Так же используют эти параметры, только структура записи иная): +proj=omerc +lat_0=59.8338730825 +lonc=33 +alpha=-0.0001 +gamma=-1.771957267229058 +k=0.9996584453038837 +x_0=2365031.423134961 +y_0=426397.2888527482 +ellps=krass Модель земного шара (+ellps=krass)— в нашем случае это эллипсоид Красовского.

Под этим названием эллипсоида скрывается параметры примерного описания земного шара: направление координатных осей и углы между осями, диаметр, сжатие на полюсах и т. д. Выбрать необходимый эллипсоид можно опытным путём либо зная основываясь на какой системы координат родилась интересующая вас МСК.

На территории РФ, большая часть МСК выходцы из СК42 с эллипсоидом Красовского. Проекция земного шара на плоскость (+proj=omerc) — метод с помощью которого прямоугольные координаты проецируются за круглую землю. Самый распространённый алгоритм это «апельсиновые дольки», если порезать апельсин по долькам, отделить от долек шкурки.

Расправленную шкурку положить на лист в клетку и получится проекция Меркатора. Бывают разные проекции с разными направлениями и размерами долек, бывают цилиндрические проекции, это когда апельсин превращают в цилиндр и раскатывают кожуру на плоскость, конические и т. д.

Выбрать необходимую можно опытным путём либо зная основываясь на какой системы координат родилась интересующая вас МСК. На территории РФ, большая часть МСК выходцы из СК42 с проекцией Меркатора. Для точных локальных параметров МСК на малых территориях рекомендуем применять косую проекцию Меркатора (omerc). Центр проекции в градусах (+lat_0=59.

8338730825 +lonc=33) — это то место, где расправленная «шкурка апельсина» меньше меньше всего растягивается для достижения плоскости (обычно серединка шкурки дольки), место с наименьшими искажениями. Грубо говоря место где плоский лист МСК прикасается к шарику нашей планеты. Часто для центральной точки выбирают точку центра района геодезических работ.

Развороты (+alpha=-0.0001 +gamma=-1.771957267229058) разворот осей координат МСК относительно меридиана. Масштабный коэффициент (+k=0.9996584453038837), в идеале должен быть единицей. Показывает, на сколько реальное расстояние отличается от координатного.

С помощью масштаба можно сразу прикинуть, как увеличивается искажение размеров при отдалении от центральной точки МСК. Координаты центра проекции в метрах (+x_0=2365031.423134961 +y_0=426397.2888527482), можно рассматривать как значение смещения начала отсчёта координат в плоской МСК. За основу взяты опенсорсные пакеты —

  • proj4 для геодезических трансформаций
  • Leaflet для отображения информации на карте
  • geophp для расчета территории действия параметров с сантиметровой точностью (на момент написании статьи не реализовано)

Исходный код веб формы доступен с лицензией AGPL в открытом репозитории.

Обсуждение веб формы тутачки.

  • ГИС
  • МСК
  • wgs84
  • gps
  • карты
  • геодезия
  • координаты

Хабы:

Источник: https://habr.com/ru/post/521910/

Перевод данных МСК в другую систему координат

Пересчет системы координат

Возможность пересчета координат объектов векторной карты позволяет сопоставлять данные из различных источников, в том числе и кадастровых сведений. Не обязательно данные координаты пересчитывать, если необходимо только сопоставление различных источников.

Во многих геоинформационных системах, в том числе и ГИС Панорама, имеется возможность подключения картографических данных с отличными друг от друга системами координат.

Но некоторые виды картографических работ требуют их выполнения в конкретной системе координат, например в местной системе координат (МСК) для реестра недвижимости.

Данные из ЕГРН выдаются в местной системе координат, и для их загрузки в свои проекты, в некоторых случаях необходимо их преобразование в другие системы координат. Наиболее сложным в данном случае является знание ключей перехода к параметрам МСК, имеющим гриф ДСП (для служебного пользования). И поэтому во многих работах используются расчетные параметры МСК.

Переход данных МСК в другую систему координат

В зависимости от целей пересчета или перевода координат из одной системы в другую возможно применение нескольких способов:

  1. преобразование системы координат векторной карты целиком;
  2. пересчет координат из текстового файла для последующего использования;
  3. получение координат объекта векторной карты в географических координатах (градусах) WGS84 (EPSG:4326);
  4. копирование объектов из исходной карты в другую карту с иными параметрами системы координат.

Преобразование векторной карты

Преобразование проекции карты подразумевает под собой сохранение карты в другой системе координат. Для этого через меню «Задачи / Системы координат / Стандартное преобразование» отрываем панель «Преобразование проекции векторной карты».

В левой части данной панели будут исходные параметры системы координат текущей карты, а в правой части необходимо будет выбрать систему координат в которую производим преобразование карты.

Результаты такого преобразования по умолчанию формируются в виде электронной карты в подпапке «Modyfi» (папку сохранения можно задать вручную).

Через данную панель поддерживается пересчет (перевод или переход) следующих систем координат, разбитых на три группы по областям применения:

  • Цилиндрическая Меркатора (EPSG:3395/3857), Широта/Долгота, Карта Мира (Цилиндрическая Миллера), Навигационная Меркатора (2SP), Топографическая UTM WGS84.
  • Топографическая 42 года (СК-42), Топографическая 63 года (СК-63), Топографическая 95 года (СК-95), ГСК-2011, Топографическая ПЗ-90.11.
  • Местная система координат на базе СК-63, Топографическая Универсальная местная, Пользовательская произвольная (с выбором проекции и эллипсоида).

Преобразование векторной карты из МСК в ПЗ-90.11

Для выполнения преобразования карты необходимо будет нажать на кнопку «Выполнить».

Пересчет координат в текстовых файлах

Для выполнения пересчета координат из текстового файла необходимо отрыть любую карту в ГИС Панорама. После чего через меню «Задачи / Расчеты по карте» открываем соответствующую панель в правой стороне программы и выбираем пункт меню «Пересчет координат в текстовых файлах».

По аналогии с преобразованием векторной карты, настраиваем исходную и расчетную системы координат, подключаем текстовый файл с исходными координатами и задаем путь сохранения файла координат расчетной системы.

Нажимаем на кнопку «Рассчитать» и если результат удовлетворяет, то жмем «Сохранить».

Расчет координат WGS84 по данным из текстового файла координат в МСК

Сохранение координат объекта карты в EPSG:4326

Наиболее часто встречаемая задача определение координат объекта в системе координат EPSG:4326. Для сохранения координат объекта векторной карты в градусах WGS84 (географических координатах) необходимо щелкнуть по нему и перейти во вкладку «Метрика».

Затем нажать на кнопку «Сохранить» в виде дискетки. Сохранение выполняется в такие форматы, как — gml, xml, json, geojson и shp.

Формат shp относительно других форматов выбирается из типа файлов, а для остальных форматов придется прописывать в конце имени файла соответствующее расширение (по умолчанию сохраняет в формат gml).

Сохранение координат объекта из МСК в градусах WGS84 (EPSG:4326) в файл shp, gml, xml, json и geojson

Эти форматы можно использовать для подключения к карманным gps, навигаторам, к программному обеспечению на планшетах и смартфонах. Загрузки в онлайн сервисы для определения местоположения объекта и получения иных сведений.

Для просмотра координат объекта в градусах без сохранения, можно изменить представление метрики. Вместо «Прямоугольная  (метры)» выбрать, например  «Геодезическая (градусы)» или что-то иное в градусах в зависимости от целей.

Копирование объектов из одной карты в другую с разными системами координат

Для пересчета координат выбранных объектов из множества на векторной карте необходимо:

  1. создать новую карту с необходимой системой координат и открыть ее в новом окне ГИС Панорама;
  2. выделить необходимые объекты на исходной карте, и скопировать их через меню «Правка / Копировать выделенные объекты»;
  3. перейти в окно новой карты и вставить скопированные объекты через меню «Правка / Вставить объекты карты».

Внимание: Разработчики Панорамы такой способ пересчета координат объектов векторной карты не рекомендуют, лучше воспользоваться первым способом.

Установка параметров местной системы координат

Следует различать применение параметров местной системы координат для разных версий ГИС Панорама и других продуктов КБ Панорама. В это связи, можно рекомендовать использование различных параметров для тех или иных версий:

  1. для ГИС Панорама 11 и ниже используются универсальные параметры;
  2. для ГИС Панорама 12 и выше, параметры представленные в xml-файле самой программы  или в случае их отсутствия, то на основе универсальных параметров.

Данные в местной системе координат очень часто используются в государственном реестре недвижимости.

Например при загрузке (импорте) xml-файла кадастрового плана территории в ГИС Панорама, как это осуществляется читайте в статье Конвертирование xml-выписок Росреестра.

Если Вам сложно определится с параметрами местной (условной) системы координат, то рекомендуется создать карту, как крупномасштабный план.

Панель создания карты как крупномасштабного плана в ГИС Панорама

Таким образом данные в местной системе координат могут быть представлены в виде крупномасштабного плана без возможности подключения данных в других системах координат. Для устранения этого недостатка необходимо в паспорте карты прописать параметры МСК.

Для версий ГИС Панорама 12 и выше следует использовать параметры местной системы координат из файла Субъектов РФ.xml. Для этого в окне «Паспорт карты» нажать на кнопку «Из xml» и найти данный файл, который располагается в корневой папке в месте установления программы.

На базе СК-63 в файле от версии 13.4.2 ГИС Панорама имеются расчетные параметры местной системы координат (не являются официальными ключами перехода) на следующие субъекты РФ:

  • район C — Калининградская область (зон – 1), Ленинградская область (зон – 3), Псковская область (зон – 3);
  • район D — Республика Марий Эл (зон — 2), Республика Мордовия (зон — 2), Удмуртская республика (зон — 2), Чувашская республика (зон — 2), Владимирская область (зон — 2), Вологодская область (зон – 5), Ивановская область (зон — 2), Кировская область (зон — 3), Костромская область (зон — 3), Нижегородская область (зон — 3), Пермский край (зон — 3), Ярославская область (зон — 2);
  • район F — Республика Бурятия (зон — 7), Иркутская область (зон — 8), Забайкальский край (зон — 5);
  • район G — Приморский край (зон — 4), Хабаровский край (зон — 6), Амурская область (зон — 5), Сахалинская область (зон — 1);
  • район I — Новосибирская область (зон — 4), Омская область (зон — 2), Томская область (зон — 6);
  • район J — Камчатская область (зон — 3), Корякский автономный округ (зон — 1), Ненецкий автономный округ (зон — 5);
  • район L — Красноярский край (зон — 6);
  • район M — Республика Алтай (зон — 2), Алтайский край (зон — 3), Кемеровская область (зон — 2);
  • район P — Белгородская область (зон — 1), Брянская область (зон — 2), Воронежская область (зон — 2), Калужская область (зон — 1), Курская область (зон — 2), Липецкая область (зон — 2), Московская область (зон — 2), Новгородская область (зон — 3), Орловская область (зон — 3), Рязанская область (зон — 3), Смоленская область (зон — 3), Тамбовская область (зон — 3), Тверская область (зон — 3), Тульская область (зон — 2);
  • район Q — Республика Карелия (зон — 2), Республика Коми (зон — 9), Архангельская область (зон — 3), Мурманская область (зон — 2);
  • район R — Астраханская область (зон — 2), Волгоградская область (зон — 2), Пензенская область (зон — 2), Саратовская область (зон — 3), Ульяновская область (зон — 2);
  • район S — Республика Саха (Якутия) (зон — 9), Магаданская область (зон — 4), Чукотский автономный округ (зон — 6);
  • район T — Республика Адыгея (зон — 2), Республика Ингушетия (зон — 1), Кабардино-Балкарская республика (зон — 1), Республика Калмыкия (зон — 3), Карачаево-Черкесская республика (зон — 1), Республика Северная Осетия — Алания (зон — 1), Чеченская республика (зон — 2), Краснодарский край (зон — 2), Ставропольский край (зон — 2), Ростовская область (зон — 3);
  • район V — Республика Башкортостан (зон — 2), Республика Татарстан (зон — 3), Курганская область (зон — 3), Оренбургская область (зон — 4), Самарская область (зон — 2), Челябинская область (зон — 3);
  • район W — Свердловская область (зон — 2), Тюменская область (зон — 3), Ханты-Мансийский автономный округ (зон — 5);
  • район X — Белгородская область (зон — 2).

Подключение параметров МСК в ГИС Панорама из xml-файла субъектов РФ

На базе СК-95 добавлены МСК по Владимирской и Тульской областям.

Применение универсальных параметров МСК

Для любых версий ГИС Панорама (лучше использовать крайнюю версию) возможно применить универсальные расчетные параметры местной системы координат.

Для настройки этих параметров системы координат выберите меню «Задачи/Паспорт карты» или нажмите клавишу F8, во всплывшем окне необходимо выбрать соответствующие: тип карты – 1; эллипсоид – 2; значения осевого меридиана, смещение на восток и север, угол поворота и масштабный коэффициент – 3. Пример строки для Mapinfo:

«МСК-12 зона 1 ГОСТ 51794-2008», 8, 9999, 3, 23.57, -140.95, -79.8, 0, -0.35, -0.79, -0.22, 0, 7, 47.55, 0, 1, 1250000, -5914743.504

Обозначения параметров в строке представлены для Mapinfo и ГИС Панорама в нижеследующей таблице. Эти параметры можно записать в xml-файл, для дальнейшего использования и быстрой установки параметров из данного файла. Соответствие постоянных параметров проекции приведены в нижеследующей таблице, и заполняются во вкладке «Постоянные проекции».

Соответствие постоянных параметров проекции исходной системы координат

Параметры строкиОбозначение в MapinfoСтрока паспорта ГИС Панорама
«МСК 12 — зона 1»название СК, «Выбор проекции»Тип карты – Топографическая Универсальная местная
8тип проекции «Поперечная Меркатора»Проекция – Transveres Mercator
9999 (для МСК, подразумеваем 1001)Пользовательский датум (регион «Pulkovo 1942, Germany, Krassovsky»)Пользовательский датум (Эллипсоид – Красовский 1940)
7единица измерения «метр»
47.55нулевая долгота «47 градусов 33 минуты»Осевой меридиан – 47 градусов 33 минуты
0нулевая широта «0 градусов»Параллель главной точки – пропускаем
1масштабный множитель «1»Масштабный коэффициент – 1.000
1250000восточное смещение «1250000 метров»Смещение на восток – 1250000.00
-5914743.504северное смещение «-5914743.504 метров»Смещение на север – -5914743.504

Ввод постоянных параметров системы координат в паспорте карты ГИС Панорама

Далее смотрим во вкладке «Датум» соответствующие параметры, путем выбора вида преобразования из списка:

23.57, -140.95, -79.8, 0, -0.35, -0.79, -0.22 (соответствуют преобразованию Гельмерта к ПЗ 90.02, СК42 по ГОСТ Р 51794)

  1. Молоденского к WGS84: только три изменяемых параметра (придется вводить самостоятельно).
  2. Гельмерта к WGS84: 7 изменяемых параметров (придется вводить самостоятельно).

Источник: https://terraingis.ru/perevod_dannykh_msk_v_druguyu_sistemu_koordinat.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.