Reaserch_SystCoord_MapProection

Державна служба геодезії, картографії та кадастру Науково-дослідний інститут геодезії і картографії

Валентин Барановський Юрій Карпінський Олег Кучер Анатолій Ляшенко

Топографо-геодезичне та картографічне забезпечення ведення державного земельного кадастру

Системи координат і картографічні проекції

Київ • 2009

і

УДК 528.44:528.3

Серія "Геодезія, картографія, кадастр" Заснована 2006 року

Барановський В.Д., Карпінський Ю.О., Кучер О.В., Лященко А.А.

Топографо-геодезичне та картографічне забезпечення ведення державного земельного кадастру. Системи координат і картографічні проекції / За заг. ред. Ю.О. Карпінського. — К.: НДІГК, 2009. — 96 с: іл. — (Сер. "Геодезія, карто­ графія, кадастр")

ISBN 966-8503-00-7 (серія) ISBN 966-8503-01-5

Розглянуто стан і проблеми використання діючих систем координат і карто­ графічних проекцій для забезпечення ведення державного земельного ка­ дастру. Наведено характеристики Державної геодезичної референцної сис­ теми координат УСК-2000. Визначено завдання вибору систем координат та картографічних проекцій. Досліджено характеристики спотворення довжин та площ в картографічних проекціях на території України. Запропоновано метод оптимізації параметрів картографічних проекцій на основі викорис­ тання інтегрального показника Ейрі. Досліджено точнісні характеристики картографічних проекцій Гаусса-Крюгера, Ламберта, Чебишева і поперечноциліндричної проекції Меркатора. Запропоновано використання Державної геодезичної референцної системи координат УСК-2000 та системи місцевих систем координат, похідних від УСК-2000, реалізованих в оптимізованих проекціях Гаусса-Крюгера і поперечно-циліндричної проекції Меркатора.

1.ВІДОМОСТІ ПРО ДІЮЧІ СИСТЕМИ КООРДИНАТ І КАРТО­ ГРАФІЧНІ ПРОЕКЦІЇ ДЛЯ ЗЕМЕЛЬНО-КАДАСТРОВИХ

2.ДЕРЖАВНА ГЕОДЕЗИЧНА РЕФЕРЕНЦНА СИСТЕМА КООРДИНАТ УСК-2000 ТА її ЗВ'ЯЗОК ЗІ СВІТОВИМИ

З

4.РОЗРОБЛЕННЯ МЕТОДІВ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРОЕКЦІЙ ДЛЯ КАРТОГРАФУВАННЯ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ

5.РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ІЗ ОПТИМІЗАЦІЇ ТА РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ

4

ПЕРЕДНЄ СЛОВО

Формування та ведення державного земельного кадастру — досить багатогранна предметна сфера. Вона включає такі питання як: проведен­ ня топографо-геодезичних, картографічних робіт, ґрунтових, геоботаніч­ них, радіологічних, лісотипологічних, містобудівних та інших обстежень і розвідувань; реєстрацію права власності на землю, права користування землею і договорів на оренду землі, облік кількості та якості земель, бонітування ґрунтів; зонування територій населених пунктів; економіч­ ну та грошову оцінку земель; створення автоматизованої інформаційної системи ведення бази кадастрових даних, розроблення відповідного нор­ мативно-правового, наукового, нормативно-технічного та методичного забезпечення.

Значне місце в розвитку державного земельного кадастру займає його топографо-геодезичне та картографічне забезпечення. Саме тому Державна служба геодезії, картографії та кадастру в серії "Геодезія, картографія, кадастр" випускає цикл робіт з топографо-геодезичного та картографічного забезпечення ведення державного земельного кадаст­ ру. Першою такою роботою є "Системи координат і картографічні про­ екції". В роботі наведені результати робіт підприємств Державної служ­ би геодезії, картографії та кадастру з модернізації Державної геодезич­ ної мережі України, що забезпечило виконання Постанови Кабінету Міністрів України від 22 вересня 2004 року № 1259 про впровадження з 1 січня 2007 року Державної геодезичної референцної системи коор­ динат УСК-2000, яка відповідає сучасним вимогам щодо забезпечення єдиної високоточної координатної основи для базових і профільних на­ борів геопросторових даних, топографічних карт, ортофотозображень, даних державного земельного кадастру та інших кадастрів.

Характерною рисою досліджень, виконаних в Науково-дослідному інституті геодезії і картографії, є застосування строгих, високоточних методів аналізу, обґрунтування та вибору картографічних проекцій для забезпечення ведення державного земельного кадастру. В роботі наведено результати досліджень не тільки традиційно прийнятої у нас проекції Гаусса-Крюгера, але й поперечно-циліндричної проекції Меркатора (Transverse Mercator — ТМ), що рекомендована Європейською асоціацією національних картографо-геодезичних і кадастрових служб EuroGeographics як основна для інтегрування в ГІС геопросторових даних з різних джерел.

Хочеться висловити впевненість, що тісна співпраця Укргеодезкартографії та Держкомзему буде сприяти розвитку державного зе­ мельного кадастру в Україні.

Голова Державної служби геодезії, картографії та кадастру В.П. Ткаліч

5

ток комп'ютерних технологій створив можливість для інтенсифікації досліджень у цій галузі, і, нарешті, з'явилися рекомендації міжнарод­ них геодезичних та географічних організацій щодо уніфікації карто­ графічних проекцій.

Вибору систем координат і картографічних проекцій для ведення державного земельного кадастру присвячені праці багатьох науковців. До них належать російські дослідники Л.М.Бугаевский, Б.Б.Серапинас, Г.А.Гинзбург, В.И.Гладких, А.А.Павлов, А.В.Маслов, А.В.Граур, Л.С.Ледовская (прізвища надані мовою оригіналу), українські вчені: В.М.Сер­ дюков, Ю.О.Карпінський, А.А.Лященко, В.Д.Барановський, М.М.Тарапатов.

Найповніше проблему розробки та вибору картографічних проек­ цій у загальному вигляді розглянуто в підручнику Л.М.Бутаєвського [3]. Однак тему оптимізації проекцій висвітлено в ньому недостатньо. Свого часу до теорії найкращих картографічних проекцій зверталися Г.О.Мещеряков [14] і Г.І.Конусова [11], але і в цих публікаціях пробле­ ми оптимізації зведено в основному до вибору оптимальних проекцій. У статті [1] проблему оптимізації картографічних проекцій для кар­ ти України поставлено безпосередньо, але в тих дослідженнях автор користувався емпіричними критеріями, що робить порівняння його опрацювання із сьогоднішніми результатами проблематичним. У [2] поставлено проблему оптимізації проекції Чебишова для карти Украї­ ни. В [10] розглядається застосування універсальної поперечно-цилін­ дричної проекції Меркатора — UTM для земельного кадастру. Там же наводяться рекомендації щодо її використання.

Перехід до практичного застосування інформаційних технологій в усіх сферах землевпорядної та кадастрової діяльності має вирішальний вплив на тенденцію розвитку методів оброблення результатів вимірю­ вань узагалі і на вибір картографічних проекцій зокрема. Актуальне значення має використання сучасних геоінформаційних систем для опрацювання землевпорядної та кадастрової інформації.

Необхідно взяти до уваги те, що вже завершено роботи з модер­ нізації Державної геодезичної мережі України. Це забезпечило вико­ нання Постанови Кабінету Міністрів України від 22 вересня 2004 року № 1259 про впровадження з 1 січня 2007 року Державної геодезичної референцної системи координат УСК-2000. Вона відповідає сучасним вимогам щодо забезпечення єдиної високоточної координатної основи для базових та профільних наборів геопросторових даних. Зокрема, йдеться про топографічні дані, ортофотозображення, дані інвентари­ зації земель і державного земельного кадастру тощо.

Метою цієї науково-дослідної роботи є розроблення методичних ос­ нов, які забезпечать використання високоточних математичних методів вибору систем координат і оптимізації картографічних проекцій.

7

Основні дослідження можна звести до таких завдань:

—аналіз використання існуючих систем координат і картографіч­ них проекцій при виконанні земельно-кадастрових знімань і веденні державного земельного кадастру території України та її регіонів;

—визначення завдань картографічного забезпечення державного земельного кадастру;

—виконання дослідження спотворень довжин ліній і площ в Ук­ раїні та її регіонах в існуючих системах координат;

—визначення та обґрунтування оптимальних параметрів систем координат і картографічних проекцій для території України та її ре­ гіонів;

—вишукування та розроблення оптимальних картографічних про­ екцій для окремих регіонів, що відповідають потребам ведення дер­ жавного земельного кадастру і надання опису методик і алгоритмів їх розрахунку;

—дослідження та оптимізація картографічних проекцій з метою визначення їх параметрів для практичного застосування;

—розроблення методики зв'язку запропонованих систем коорди­ нат зі світовими та європейськими системами.

Дослідницькі роботи виконані в Науково-дослідному інституті гео­ дезії і картографії на основі договору з Державним комітетом України по земельних ресурсах.

У роботі представлені результати науково-технічних досліджень із аналізу, обґрунтування та практичної реалізації строгих математичних методів оптимізації картографічних проекцій та оцінювання спотво­ рень ліній вимірів і площ земельних ділянок.

Всі запропоновані методи супроводжуються практичними прикла­ дами їх застосування. Визначені оптимальні картографічні проекції для території України та її регіонів на прикладі Київської і Кіровоград­ ської областей та АР Крим. Під час виконання науково-технічних до­ сліджень прийнято і обґрунтовано рішення про можливість і необ­ хідність застосування запропонованих високоточних математичних методів для будь-яких територій.

8

1.ВІДОМОСТІ ПРО ДІЮЧІ СИСТЕМИ КООРДИНАТ

ІКАРТОГРАФІЧНІ ПРОЕКЦІЇ ДЛЯ ЗЕМЕЛЬНО-КАДАСТРОВИХ ЗНІМАНЬ ТА ДЕРЖАВНОГО ЗЕМЕЛЬНОГО КАДАСТРУ

1.1. Загальні відомості

На території України до 1930 року застосовувалися системи пря­ мокутних координат Зальднера, Баумана та інші з використанням еліпсоїда Бесселя застосовували. В тих системах початок координат вибирали довільно у різних районах геодезичних робіт. Система коор­ динат 1932 року — система прямокутних координат на площині. Вона базується на використанні конформної запровадженої у 1930 році проекції Гаусса-Крюгера еліпсоїда на площину з розмірами земного еліпсоїда Бесселя.

З 1946 року на території України застосовується система координат 1942 року — референцна система прямокутних координат на площині, яка базується на використанні конформної проекції Гаусса-Крюгера з вихідними даними:

—референц-еліпсоїд Красовського — велика піввісь б 378 245 м, стиснення 1:298,3;

—висота геоїда в Пулково над референц-еліпсо'їдом дорівнює

нулю;

—геодезичні координати Пулковської обсерваторії (центр сигна­ лу А): широта — 59°46'15,359", довгота від Гринвіча - 30°19'28,318";

—геодезичний азимут з Пулково на пункт Бугри — 12Г06'42,305". Прямокутні координати Державної геодезичної мережі обчислено

на площині в конформній проекції Гаусса-Крюгера в шестиградусних зонах, осьовими меридіанами яких для України є меридіани з довгота­ ми 21°, 27°, 33°, 39°. Початком координат у кожній зоні є точка пере­ тину осьового меридіана з екватором. Значення ординати на осьовому меридіані приймається рівним 500 км.

При топографічних зніманнях у масштабах 1:5 000 та більше, крім прямокутних координат у шестиградусних зонах, обчислюють прямо­ кутні координати у триградусних зонах. Осьовими меридіанами триградусних зон у системі координат 1942 року є для України меридіани з довготами 21°, 24°, 27°, 30°, 33°, 36°, 39°.

З 1963 року впроваджувалася система координат 1963 року —

система прямокутних координат на площині у триградусних зонах, яка має зв'язок із системою координат 1942 року.

9