Способы определения геодезических координат

В чем заключается геодезический метод определения координат

Мир заключает в себе немалое количество естественных и математических наук. Для таких наук, учёными создана система обозначения местоположения. Другими словами, точным наукам просто жизненно необходимы обозначения, которые могли бы понимать все люди, а не только учёные, занимающиеся развитием науки.

Имеются координаты обозначающие точки на плоскости и в воздухе. Геодезические координаты важны при проведении расчётов и вычислений, связанных с землепользованием. Как правило, их проводят узкоспециализированные сотрудники кадастра.

Координата

Координатой называется точка, обозначающая территориальное нахождение кого-либо или чего-либо в пространстве. Современная наука использует буквенные и цифровые обозначения для иллюстрирования объекта на плоскости.

Поскольку система обозначения используется в большинстве точных наук, соответственно значения в различных науках остаются неизменными для удобства понимания. Система обозначения была придумана учёными деятелями для решения большинства практических и теоретических задач.

Система координат создана уже давно, сотни лет назад. Но современный, научный вид приобрела лишь недавно. Как говорилось ранее, система координат используется большинством современных наук. Однако в геодезии координаты занимают почти главенствующую роль. Это происходит потому, что вся работа геодезиста начинается с обозначения местоположений группой координат.

Расположение используются в:

1. Математике, геометрии (для построения графиков и функций).
2. Артиллерии.
3. Картографии (для обозначения объектов на карте).
4. Космонавтике.
5. Воздухоплавании.
6. Судоходстве, а также абстрактных и точных науках.

Таким образом, наглядно можно убедиться в том, что специфика применения обозначения координат многообразна.

Определение координат, как правило, осуществляется лишь на двух осях пространства. Способность определять максимально точное местонахождение объекта требует включения третьей оси – высот. Объект определяется не в плоскости, а в пространстве.

Местоположение в геодезии

Геодезический метод определения координат заключается в обозначении точек на поверхности планеты Земля. Каждая точка обладает тремя значения, расчёты каждого значения производятся в индивидуальном порядке.

Геодезические системы координат имеют следующие пространственные факторы, которые влияют на работу геодезиста:

• географические;
• полярные;
• прямоугольные;
• Гусса-Крюгера.

Геодезист в процессе работы обязан использовать данные, полагаясь на все тонкости этих факторов. Каждый из этих факторов имеет свои уникальные формулы вычисления, которые помогают определить точное местонахождение объекта в пространстве.

Если работники пренебрегут этими факторами, полученные данные будут являться неверными.

Геодезические обозначения

Земной эллипсоид — это фигура для подсчёта геодезических координат. Фигура представляет точную модель планеты Земля.

Необходимость использования земного эллипсоида заключается в том, что общеизвестная фигура земного шара является математически неверной. Земля имеет форму не шара, а эллипсоида. Если бы учёные проводили свои исследования, руководствуясь тем, что формой земли является шар, все методы исследования планеты и космоса были бы в корне неверными.

Учёные определяют геодезические месторасположения, учитывая следующие критерии:

Как правило, используются все три величины.

Может возникнуть вопрос: для чего необходимы три величины. Измерение положения объекта в пространстве осуществляется благодаря подсчётам совокупности широты, долготы и высоты. Эти показатели указывают точное местонахождение точки.

Координаты в географии

Для продуктивной работы над тяжёлыми геодезическими задачами следует различать геодезические и географические координаты.

• использование различных геометрических форм, применяемых в качестве идеальной формы Земли;
• разное понимание высоты, долготы и широты.

Но, несмотря на различия, эти науки – геодезия и география – априори не могут существовать вне друг друга.

Первым фактическим различием научных сфер является то, что геодезия в исследованиях использует фигуру эллипсоид, а география – геоид. Это геометрическая фигура также является математически несовершенной, но визуально данная фигура больше схожа с планетой.

Геодезия и география имеют различительные понятия о широте, высоте и долготе. Из-за этого и появляется необходимость в разграничении координат среди данных наук. Изучения различий высоты, широты и долготы является весьма сложным математическим процессом. Однако различия можно описать в общих чертах.

Относительно понятия долготы науки никаких различий не имеют. Геодезическая широта рассчитывается от плоскости экватора до необходимой точки. Географическая широта определяется немного по-другому. Начало измеряется также от плоскости экватора, а концом является поверхность геоида.

Высота в геодезии определяется от уровня моря (в состоянии спокойствия), до необходимой точки. В географии высота рассчитывается от уровня сглаженной поверхности геоида, до необходимой точки.

Полярное месторасположение

Полярное местоположение необходимо для определения точки на маленьких территориях. Измерения полярной группы координат совсем неприспособленно для нахождения точки в больших территориальных масштабах.

Для измерения полярной системой координат необходимо учитывать два фактора:

Угол рассчитывается от северного направления меридианы до необходимой точки. Таким образом можно определить пространственное нахождение объекта, но для точных данных этого недостаточно. Далее следует выявить расстояние до объекта.

Расстояние вычисляется при помощи рулетки или сопоставления расстояния по карте. Из-за того, что расстояние в большинстве случаев определяется при помощи рулетки или других подручных средств, данный метод измерения не подходит для выявления точки на больших территориях.

Если применить полярную группу местоположения на территории, превышающей несколько десятков километров, полученные данные будут недостоверными в должной степени. Следовательно, вся проделанная работа будет являться попросту бесполезной.

Применение координат

Для нахождения точки в пространстве проделывается немалая описательная и вычислительная работа. Составляется специализированный план работы.

Имеется существенное количество классификаций научных систем координат. Рабочие решают, какую из систем координат стоит применить, исходя из поставленной задачи.

С работой маленьких масштабов отлично справляются следующие системы:

• полярные системы;
• прямоугольные системы координат.

Указанные системы удобны в использовании, но для решения задач в глобальных масштабах подойдут системы, позволяющие охватить все границы планеты.

Алгоритм положения применяется во многих науках, таких как: геодезия, география, математика, геометрия, баллистика (изучение полёта пули из огнестрельного оружия) и так далее. Естественным и математическим наукам необходимы алгоритмы, позволяющие выявить нахождение объекта в пространстве.

Работнику, проводящему замеры и выявляющему местоположения необходимых точек, требуется определиться с используемой системой координат.

Источник

Геодезическая основа кадастра. Использование геодезического метода и метода спутниковых геодезических измерений

Автор: Дехканова Н.Н., к.э.н., начальник отдела геодезии и картографии Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Кировской области.

Сегодня мы будем говорить о геодезической основе кадастра и рассмотрим два из пяти методов, использование которых законодательно установлено при определении координат характерных точек границ земельного участка, а также контура здания, сооружения или объекта незавершённого строительства на земельном участке. Это геодезический метод и метод спутниковых геодезических измерений (определений). Разговор коснётся заполнения реквизитов:

• «2» и «3» раздела «Исходные данные» в части указания сведений о геодезической основе кадастра, использованной при подготовке плана и сведений о средствах измерений
• «1« и «2» раздела «Сведения о выполненных измерениях и расчётах» в части указания рассматриваемых методов определения координат, которые могут применяться при геодезических работах для целей государственного кадастра недвижимости (далее будем называть сокращённо кадастр), а также формул для расчёта средней квадратической погрешности положения характерных точек при использовании данных методов;
• раздела «Схема геодезических построений» межевого/технического плана.

Законодательную основу сегодняшней темы составляют положения 15 документов:

1. Федерального закона от 24.07.2007 №221-ФЗ (ред. от 30.12.2015) «О государственном кадастре недвижимости» (далее – Закон о кадастре);
2. Приказа Минэкономразвития России от 24.11.2008 №412 (ред. от 12.11.2015) «Об утверждении формы межевого плана и требований к его подготовке, примерной формы извещения о проведении собрания о согласовании местоположения границ земельных участков» (далее – Приказ №412);
3. Приказа Минэкономразвития России от 01.09.2010 №403 «Об утверждении формы технического плана здания и требований к его подготовке»;
4. Приказа Минэкономразвития России от 23.11.2011 №693 «Об утверждении формы технического плана сооружения и требований к его подготовке»;
5. Приказа Минэкономразвития России от 10.02.2012 №52 «Об утверждении формы технического плана объекта незавершенного строительства и требований к его подготовке»;
6. Приказа Минэкономразвития России от 17.08.2012 №518 «О требованиях к точности и методам определения координат характерных точек границ земельного участка, а также контура здания, сооружения или объекта незавершенного строительства на земельном участке» (далее – Приказ №518);
7. Инструкции по развитию съёмочного обоснования и съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS (ГКИНП (ОНТА)-02-262-02) (далее – Инструкция по развитию съёмочного обоснования);
8. Инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 (ГКИНП-02-033-82) (утв. ГУГК СССР 05.10.1979);
9. Основных положений по созданию топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 (ГКИНП-02-118);
10. Основных положений по созданию и обновлению топографических карт масштабов 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000 (ГКИНП-05-029-84);
11. Условных знаков для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 (ГКИНП-02-049-86) (Утверждены ГУГК 25.11.86. М.: Недра, 1989);
12. Инструкции об охране геодезических пунктов (ГКИНП-ГНТА-07-011-97);
13. Основных положений о государственной геодезической сети Российской Федерации (ГКИНП (ГНТА)-01-006-03) (утв. Приказом Роскартографии от 17.06.2003 №101-пр);
14. Правил закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей (утв. Приказом ГУГК СССР от 14.01.1991 №6п);
15. Инструкции по межеванию земель (утв. Роскомземом 08.04.1996).

Геодезический метод и метод спутниковых геодезических измерений при определении координат точек – это два метода, которые требуют наличия определённых знаний, связанных с непосредственными измерениями на местности с использованием соответствующих средств измерения.

Хочется вернуться к выступлению от 03.02.2016, где мной было подчёркнуто следующее:

«Особенно важно понять, что при оформления межевых/технических планов кадастровые инженеры должны хотя бы в общем представлять технологию производства геодезических измерений на конкретном объекте, если они не являются непосредственными исполнителями геодезических работ. В противном случае факт внесения некачественных, а порой и недостоверных или даже противоречивых сведений неизбежен. Следовательно, для внесения необходимых сведений исполнитель геодезических измерений обязан представить кадастровому инженеру такой пакет документов, который будет достаточным для внесения обязательной информации в межевой/технический план.

Обратимся к статье 6 Закона о кадастре.

В соответствии с частью 1 статьи 6 геодезической основой кадастра являются государственная геодезическая сеть и опорные межевые сети.

В соответствии с частью 3 статьи 6 сведения о геодезической основе кадастра вносятся в кадастр на основании подготовленных в результате выполнения указанных работ документов.

Требования по внесению сведений о геодезической основе кадастра установлены:

• в пункте 34 Приказа №412 [1] ;
• в пункте 25 Приказа №403 [2] ;
• в пункте 22 Приказа №693 [3] ;
• в пункте 21 Приказа №52 [4] .

При выполнении геодезических работ для целей постановки на учёт земельных участков, зданий, сооружений, объектов незавершённого строительства геодезические измерения осуществляются на основе одних и тех же требований действующего законодательства, поэтому снова рассмотрим применение соответствующих требований законодательства на примере оформления межевого плана, как наиболее сложного.

Пункт 34 Приказа №412 устанавливает обязанность внесения в реквизите «2» раздела «Исходные данные»:

• сведений о государственной геодезической сети или опорной межевой сети, которые применялись при выполнении кадастровых работ:

1. система координат;
2. название пункта и тип знака геодезической сети;
3. класс геодезической сети;
4. координаты пунктов;
5. сведения о состоянии наружного знака пункта, центра пункта и его марки.

• в графах «6», «7», «8» – сведений о состоянии (сохранности) соответственно наружного знака пункта, центра пункта, марки на дату выполненного при проведении геодезических работ обследования и слова «сохранился», «не обнаружен» или «утрачен» в зависимости от их состояния.
• сведений не менее чем о трёх пунктах государственной геодезической сети, использованных при выполнении кадастровых работ.

Государственная геодезическая сеть, опорная межевая сеть. В чём их отличие? Что они собой представляют? Для кого-то ответы на эти вопросы не вызывают затруднений, однако не для всех кадастровых инженеров, да и порой самих исполнителей геодезических работ.

Опорным пунктом называется закреплённая на местности точка, координаты которой известны из геодезических измерений с достаточной точностью.

Совокупность опорных пунктов, равномерно расположенных по всей территории и служащих основой для съёмок, называется опорной сетью.

Геодезическая сеть, используемая для обеспечения топосъёмок, называется съёмочным обоснованием. Это съёмочные сети и сети более высокого порядка, расположенные на участке съёмки.

Геодезическая опорная сеть представляет собой совокупность закреплённых на земной поверхности пунктов, положение которых определено в единой системе координат. Положение опорных пунктов на местности может определяться астрономическим, геодезическим, спутниковым (космическим) и другими способами.

Согласно принципу перехода «от общего к частному» вся опорная сеть подразделяется на классы, и построение её осуществляется несколькими ступенями: от сетей более высокого класса к сетям низшего, от крупных и точных геометрических построений к более мелким и менее точным. Пункты высших классов располагаются на больших (до нескольких десятков километров) расстояниях друг от друга и затем последовательно сгущаются путём развития между ними сетей более низких классов.

Геодезические сети принято подразделять на следующие виды:

• Государственная геодезическая сеть.
• Геодезические сети сгущения.
• Съёмочные геодезические сети.

Густота геодезических сетей и необходимая точность нахождения планового положения пункта определяются характером инженерно-технических задач, решаемых на этой основе.

Различают плановые геодезические сети, в которых для каждого пункта определяют прямоугольные координаты (х и у) в общегосударственной системе, и высотные, в которых высоты пунктов определяют в Балтийской системе высот.

Что же такое Государственная геодезическая сеть (далее сокращённо будем называть ГГС)? Чем она отличается от опорной межевой сети (далее – сокращённо ОМС)?

ГГС страны является главной геодезической основой топографических съёмок всех масштабов.

В соответствии с пунктом 2.2.1 «Основных положений о государственной геодезической сети» (далее – Основные положения о ГГС): ГГС, созданная по состоянию на 1995 год, объединяет в одно целое:

• астрономо-геодезические пункты космической геодезической сети;
• доплеровскую геодезическую сеть;
• астрономо-геодезическую сеть 1 и 2 классов;
• геодезические сети сгущения 3 и 4 классов.

Пункты ГГС имеют между собой надёжные геодезические связи.

В соответствии с пунктом 3.1.3. Основных положений о ГГС:

Государственная геодезическая сеть структурно формируется по принципу перехода от общего к частному и включает в себя геодезические построения различных классов точности:

• фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС),
• высокоточную геодезическую сеть (ВГС),
• спутниковую геодезическую сеть 1 класса (СГС-1).

В указанную систему построений вписываются также существующие сети триангуляции и полигонометрии 1. 4 классов.

На основе новых высокоточных пунктов спутниковой сети создаются постоянно действующие дифференциальные станции с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме, близком к реальному времени.

Важно! Пунктом 3.1.4. Основных положений о ГГС предусмотрено:

По мере развития сетей ФАГС, ВГС и СГС-1 выполняется уравнивание ГГС и уточняются параметры взаимного ориентирования геоцентрической системы координат и системы геодезических координат СК-95.

На сегодняшний день для нас с вами представляют наибольший интерес астрономо-геодезическая сеть и геодезические сети сгущения.

В соответствии с Основными положениями о ГГС:

2.2.4. Астрономо-геодезическая сеть состоит из 164306 пунктов и включает в себя ряды триангуляции 1 класса, сети триангуляции и полигонометрии 1 и 2 классов.

2.2.4.1. Астрономо-геодезическая сеть 1 и 2 классов содержит 3,6 тысячи геодезических азимутов, определенных из астрономических наблюдений, и 2,8 тысячи базисных сторон, расположенных через 170. 200 км.

2.2.5. Геодезические сети сгущения 3 и 4 классов включают в себя около 300 тысяч пунктов. Эти сети созданы методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации

2.2.6. Плотность пунктов ГГС 1, 2, 3 и 4 классов, как правило, составляет не менее одного пункта на 50 кв. км.

2.2.7. На пунктах геодезических сетей 1, 2, 3 и 4 классов определены по два ориентирных пункта с подземными центрами.

Плановые геодезические сети создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии и их сочетаниями.

Триангуляция заключается в построении на местности систем треугольников, в которых измеряются все углы и длины некоторых базисных сторон (рис. 1). Длины других сторон рассчитываются по известным формулам тригонометрии.

Рисунок 1. Триангуляция

Триангуляция 1-го класса создаётся в виде астрономо-геодезической сети и призвана обеспечить решение основных научных задач, связанных с определением формы и размеров Земли. Она является главной основой развития сетей последующих классов и служит для распространения единой системы координат на всю территорию страны. Её построение осуществляют с наивысшей точностью, которую могут обеспечить современные приборы при тщательно продуманной методике измерений.

Сети триангуляции 1-го класса представляют собой ряды треугольников, близких к равносторонним, располагаемых вдоль меридианов и параллелей и отстоящих друг от друга на 200км. Пересекаясь между собой, ряды треугольников образуют замкнутые полигоны периметром 800 – 1000км (рис. 1).

Триангуляция 2-го класса – сплошные сети треугольников, заполняющих полигоны триангуляции 1-го класса. Она является опорной сетью, служащей для развития сетей последующего сгущения и геодезического обоснования всех топографических съёмок.

Триангуляция 3-го и 4-го классов является дальнейшим сгущением ГГС, служит для обоснования топографических съёмок крупного масштаба и представляет собой вставки жёстких систем или отдельных пунктов в сети старших классов.

Основные характеристики триангуляционной сети 1 – 4 классов

Длины сторон, км

Допустимая средняя квадратическая погрешность измерения углов

Источник