Расчет параметров проекции местной системы координат

Задача предназначена для вычисления параметров проекции по набору координат точек в местной и государственной системе координат. Результаты вычислений могут быть сохранены в XML файл для последующего их использования при создании электронных карт.

Исходными данными для вычислений являются координаты точек в местной (X, Y) и геодезической системе координат (широта, долгота). Геодезические координаты могут быть загружены из каталога координат или вычислены по координатам в государственной (СК42, СК63, СК95) или местной системе координат с известными параметрами. Необходимо отметить, что известная система координат должна быть сориентирована так же, как и определяемая. То есть у них должны быть одинаковыми эллипсоид и датум.

Вычислить можно любой параметр проекции Transverse Mercator, подмножеством которой является широко распространенная отечественная проекция Гаусса-Крюгера (масштабный коэффициент = 1, параллель главной точки = 0). Кроме этих параметров может быть вычислен угол поворота, который часто используется в отечественных местных системах координат. Для выбора вычисляемого параметра необходимо включить режим Вычислить справа от названия параметра.

Если известно приблизительное значение вычисляемого параметра, то его можно ввести. В этом случае введенное значение будет использоваться как приближенное в первой итерации уточнения. Это может улучшить сходимость процесса уточнения параметров. Особенно важно указать приблизительное значение долготы осевого меридиана. Значения невычисляемых параметров должны быть обязательно введены вручную.

Вычисления выполняются последовательными приближениями. На каждой итерации вычисляются поправки в значения неизвестных, вычисленных в предыдущей итерации. Цикл заканчивается, если значения поправок становятся меньше допуска. Если за 100 итераций предел не достигнут, возвращаются последние значения вычисленных параметров.

С использованием вычисленных параметров определяются остаточные расхождения на точках, которые показываются в таблице. По остаточным расхождениям вычисляется среднеквадратическое отклонение (СКО) для анализа точности полученных результатов. СКО вычисляется раздельно для опорных и контрольных точек. Опорные точки используются при вычислении параметров. Опорными точками считаются те точки, у которых включена галочка в номере точки.

Контрольные точки с выключенной галочкой в номере не используются в вычислениях. СКО по контрольным точкам дает возможность независимой оценки точности вычислений.

В вычислениях не используется датум – параметры перехода с выбранного эллипсоида на эллипсоид WGS84. Но эти данные нужны для полного описания системы координат при сохранении в XML. Поэтому в диалог добавлено поле Датум, позволяющее вводить нужные значения.

Последовательность обработки

Предварительно необходимо подготовить два каталога координат.

В каталоге определяемой системы координат построчно должны быть записаны координаты точек в местной системе координат в формате Номер_точки Хм. Yм..

В каталоге известной системы координат должны быть записаны геодезические координаты (Номер_точки Широта Долгота) этих же точек или плановые координаты (Номер_точки Xм. Yм.) в системе координат, допускающей пересчет в геодезическую систему координат (СК42, СК63, СК95, местная система координат с известными параметрами). Геодезические координаты могут быть введены в долях градуса (Номер_точки ГГ.гг ГГ.гг) или в градусах, минутах, секундах через пробел (Номер_точки ГГ MM CC.cc ГГ ГГ MM CC.cc).

Последовательность точек в каталогах не имеет значения. При загрузке точки автоматически сортируются по номерам. Вместо номера можно использовать любой текст без пробелов.

Каталоги определяемой и известной систем координат загружаются при нажатии кнопки … в соответствующем поле. Перед загрузкой точек в известной системе координат нужно выбрать формат каталога координат (XY(м.), BL(Г.г), BL(Г М С.с). Загруженные точки отображаются в таблице. По умолчанию всем им присваивается признак опорной точки (включается галочка в номере точки).

Если загружены плановые координаты точек (Х, Y), то необходимо указать тип системы координат для определения параметров пересчета в геодезическую систему координат. В этом случае в группе Прямоугольная система координат нужно выбрать тип известной системы координат и при необходимости указать её параметры.

Для СК42, СК95, СК63 номер зоны указывать не нужно, он определится по первому знаку в Y первой точки в каталоге координат.

Для СК63 нужно задать идентификатор района (A-Z). Для МСК на базе СК63 также нужно указать сдвиг в плане относительно центра зоны и, если есть, сдвиг осевого меридиана МСК относительного осевого меридиана соответствующей зоны указанного района.

Для привязки к МСК, параметры которой известны или ранее вычислялись, необходимо ввести все параметры проекции Transverse Mercator.

Далее нужно выбрать датум и эллипсоид. Для СК42, СК95, СК63 используются стандартные датум и эллипсоид. Для МСК можно указать произвольный датум и эллипсоид.

Если загружены точки в геодезической системе координат, то группа Прямоугольная система координат недоступна. В этом случае нужно выбрать только датум и эллипсоид (в России практически всегда используется эллипсоид Красовского).

Далее нужно указать какие параметры надо вычислить, поставив галочку справа от названия параметра.

Обычно МСК строятся на базе государственной системы координат, использующей проекцию Гаусса-Крюгера. Поэтому Масштабный коэффициент M и параллель главной точки Bo вычислять не надо (М = 1, Bo = 0).

Угол поворота A редко не равен 0. Если при включении вычисления угла поворота значительно уменьшается СКО, значит поворот местной системы координат реально присутствует.

Долготу осевого меридиана Lo, смещение по Х и Y (dX, dY) вычислять надо обязательно. Если видно, что вычисленная долгота осевого меридиана практически равна целым градусам, то можно ввести это значение и отключить вычисление Lo. Эти приемом можно повысить точность вычисления dX, dY.

В общем, для увеличения точности нужно стремиться к уменьшению количества вычисляемых параметров. То есть, если значение параметра известно, то его нужно ввести и отключить вычисление.

Вычисление параметров выполняется при нажатии на кнопку Вычислить. Если вычисление закончилось успешно, то выводится количество итераций, вычисленные значения и СКО по опорным и контрольным точкам.

Если при вычислении произошла ошибка, значит в измерениях присутствуют грубые ошибки, либо неверно введены параметры известной системы координат. Для поиска ошибок в координатах нужно оставить включенными 3 максимально удаленных достоверных точки. Если по ним параметры вычисляются, то остальные точки нужно добавлять по одной, перевычисляя параметры после добавления точки.

После вычисления параметры можно сохранить в XML для их последующего использования в ГИС Панорама при создании электронных карт. При нажатии на кнопку Сохранить в XML вызывается диалог Добавить систему отсчета.

По умолчанию новая система отсчета создается в предустановленном в ГИС Панорама списке “МСК Субъектов РФ.xml”. Можно изменить файл списка, нажав кнопку справа от поля Файл XML и выбрав его в стандартном диалоге открытия файла. Если ввести новое имя в диалоге выбора файла, то создастся новый список. Для идентификации системы отсчета нужно ввести название и необязательный комментарий. После нажатия кнопки Сохранить в XML система отсчета сохраняется в выбранный список и диалог закрывается.