Как перевести географические координаты в геодезические
Способы перевода географических координат в геодезические
Произведение операций с картографическими данными дело непростое. Обычному человеку самостоятельно провести расчёты, а тем более перевести геодезические координаты в географические координаты практически невозможно. Помимо специальных навыков, для проведения подобной манипуляции с данными нужно обладать сведениями, общими и частными характеристиками данных.
Общая характеристика картографических данных объектов недвижимости
Под картографическими данными объектов недвижимости следует понимать их координаты. На обычной географической карте мира данные координаты обозначаются широтой и долготой. Однако в таких масштабах точно определить местоположение таких относительно мелких объектов, как дом или участок в несколько соток невозможно.
В этих целях ещё в Советском Союзе была разработана система координат СК63 (система координат 1963 года). Однако она не определяет индивидуальные координаты объектов, а лишь является способом их обозначения. На основе неё вся территория РФ была поделена на зоны, условно обозначенные латинскими буквами.
В целом, система использует три показателя:
СК63 использовалась до недавних пор. На сегодняшний день на её основе разработаны иные, местные системы координат МСК для каждого региона в отдельности. А некоторые регионы по сей день используют СК63.
Однако основные инструменты обозначения остались неизменными. За основу берётся масштаб, равный 1:100 000.
Масштаб может быть увеличен или уменьшен в зависимости от насыщенности местности объектами недвижимости.
Данные для перевода геодезических данных в географические
Так как для каждого региона определены свои МСК, то и перевести геодезические данные в географические можно лишь при наличии ключевых данных по соответствующей МСК. МСК представлена в виде плоскости, но с указанием высоты координат. Так, ключевыми данными по МСК являются:
Все данные помимо ключа расчёта можно получить, сравнив топографическую карту и стандартную карту России. Необходимо сопоставить масштаб и выявить точную ширину и длину в градусах. Ключ расчёта до недавних пор имел статус государственной тайны, так как ещё в 1963 году правительством Советского Союза было принято такое решение.
Хотя на сегодняшний день информация официально считается общедоступной, в официальных источниках её не найти. Однако на таких ресурсах, как mapbasic.ru имеется более или менее свежая информация по ключам.
Данные на геодезических картах указываются в целых и дробных числах. По сути, перевод таких координат в географические заключается в переводе данных из целых и дробных цифр в стандартные координаты в виде градусов, минут и секунд.
Способы перевода
Перевести геодезические координаты объекта недвижимости в географические на сегодняшний день представляется задачей сложной. Всё дело заключается в закрытости подробной информации и нелинейности картографических данных, из-за чего в итоге расчётов могут возникнуть сдвиги от нескольких метров до нескольких километров.
Однако разработано множество программ, которые облегчают процесс проведения пересчёта. Одной из них является GPSMapEdit. К сожалению, российских программ не существует, и для расчёта необходимо самостоятельно вводить данные ключевых точек (ключ расчёта), причём делать это нужно очень точно. Но даже в этом случае сдвигов в несколько метров не избежать, так как ключи большинства регионов до сих пор не доработаны.
К примеру, переложение данных из геодезической карты в географическую и наоборот по ключам МСК – 50 (Москва) зона 2 получается точным, чего не скажешь обо всех регионах.
Другим способом является осуществление расчётов на специальных сайтах, где установлены геокалькуляторы с учётом данный российских топографических карт. К примеру:
Поискав на просторах интернета, можно найти десятки подобных сайтов, но никто не гарантирует точность расчётов и уж тем более не обеспечивает правовой статус перевода. Ведь в основном перевод может пригодиться для представления в государственные органы или же исполнения указаний органов власти.
Самым надёжным способом признаётся обращение в местный орган геодезии и картографии. Помимо точных ключей по местным топографическим картам, у специалистов по геодезии государственных органов имеется необходимая квалификация для гарантии точности расчётов.
Под ответом органа ставиться печать государственного образца, которая подстрахует от ответственности в случае чего.
Для чего нужен перевод?
Необходимость перевода координат объекта недвижимости может понадобиться в разных жизненных ситуациях. Это может быть как определение границ участка, так и расположение будущих зданий и сооружений на участке земли.
Вот классический пример.: Строительная компания при оформлении разрешительных документов для строительства предоставила в государственный орган карту местности с указанием на границы будущей постройки и затрагиваемые смежные участки земли. При проведении проверки со стороны госоргана выяснилось, что в части участка имеется исторический памятник – древнее захоронение. При выдаче разрешения на строительство на карте, как правило – географической, указывается точки, которые нельзя затрагивать. Возникает необходимость перевода указанных координат на карту местности, по которой рассчитывались границы строительства.
В подобных случаях просто необходимо обратиться в государственную службу геодезистов, чтобы при ошибочности данных перевести ответственность со строительной компании на госорган.
Стоит отметить, что даже наличие специальных знаний и навыков не могут гарантировать точность расчётов, так как карты представляют собой плоскость, тогда как реальный объект недвижимости располагается на трёхмерной поверхности. Именно данная нелинейность реальных показателей являются причиной ошибок в несколько метров, порой даже километров при определении местоположения таких объектов на карте.
Тюбукское лесничество
Территориальный отдел «Каслинское лесничество». Тюбукское участковое лесничество.
Поиск по этому блогу
2.3 Получение геодезических (кадастровых) координат из географических для приложения №4 к лесной декларации с 2021 года.
Как известно, с 20.12.2020 вступили в силу многочисленные изменения и поправки к законам, касающиеся лесного хозяйства.
На странице №15, документа «Об утверждении формы лесной декларации, порядка ее заполнения и подачи, требований к формату лесной декларации в электронном виде» мы видим следующую картину:
Рассмотрим получение кадастровых координат X,Y для условной лесосеки.
План работ разделяется на три логические части
1. Получение географических координат углов объекта (любым способом).
2. Выяснение используемой в Вашем районе системы координат для кадастровых работ (т.н. местная система координат, МСК)
3. Перевод географических координат в кадастровые координаты.
Естественно, если у Вас уже есть готовые координаты (значения широты/долготы), то можно сразу же переходить ко второй части. Приступим:
Раздел 1. Получение географических координат углов объекта.
Попробуем получить координаты для условной лесосеки в квартале 275, выдел 11.
Наша с Вами задача получить список из 4-х пар широта/долгота для данной лесосеки в виде простого построчного текста, сохраненного в Ворде или Блокноте.
Давайте определим широту/долготу для каждой из 4-х точек, используя один из нижеприведенных способов:
С помощью СасПланеты
Просто наведите курсор на любую интересующую Вас точку, координаты будут показаны в нижнем левом углу окна.
Необходимо отметить, что одни и те же координаты могут быть представлены как в виде привычных нам градусов/минут/секунд, так и в виде целых градусов с множеством десятичных знаков после запятой, т.е. вот так: N56.30338849° E61.26457794°
Подобная запись гораздо чаще используется для математических вычислений, поэтому при переводе координат в кадастровые, мы будем пользоваться именно таким представлением.
Выбрать вкладку «Внешний вид» и пункт «формат представления координат».
В открывшемся списке выберите третий сверху пункт (выделенный синим), после чего нажмите ОК.
Теперь можно начинать копировать координаты для нашего полигона. Копируем, вставляем, например в Блокнот, получаем в итоге приблизительно такое:
Все готово, можно переходить ко второй части данной статьи.
Способ почти аналогичен предыдущему, но с несколько меньшей точностью. Нажмите на выбранную точку и удерживайте палец. Внизу экрана появится дополнительное меню. Вытяните его наверх для отображения координат.
С записанного трека
Переходим на сайт программы: GPSMapEdit 2.1 [Главная] и нажимаем «Скачать последнюю версию бесплатно», на следующей странице выбираем «Скачать инсталлятор»
Программа весит всего несколько МБ. Установку подробно рассматривать не будем, она стандартна. После установки мы можем открыть в ней наши файлы треков:
Видим примерно такую вещь:
Координаты точки под курсором отображаются в нижней части окна:
Дополнение от 17-01-2021:
Возможно выполнение пересчета в реальном времени без использования онлайн-конвертеров, для абсолютно любой точки на карте. Подробнее здесь:
Раздел 2. Выяснение используемой в Вашем районе системы координат для кадастровых работ (т.н. местная система координат, МСК)
Самый непонятный пункт на данный момент. Официально этот вопрос должен регламентировать документ из разряда постановления правительства субъекта федерации. Но поскольку эти сведения для служебного использования, лесникам его никто не покажет.
Выходов из положения три:
1. Позвонить знакомому кадастровику-инженеру-геодезисту уровня муниципального района и спросить, какая система координат в нем (районе, а не кадастровике) используется.
2. Направить официальный запрос в местное отделение Росреестра (как правило, в пределах одного муниципального района одна система координат).
3. Заказать кадастровую выписку для любого участка аренды и посмотреть, что в ней пишут. На худой конец, сгодится любой прилегающий участок, если сам лес не стоит на кадастре.
(на данный момент /01.01.2021/ не работает, т.к. файлы выписок больше не содержат информации о используемой в них системе координат (СК) )
Для Челябинской области используется МСК-74, зоны 1, 2, 3.
Нумерация зон производится с запада на восток.
Для Каслинского муниципального района система координат: МСК-74 зона 2.
Раздел 3. Перевод из географических в кадастровые координаты.
Для полного понимания советую ознакомиться со статьей:
Но в принципе, можно обойтись и без этого.
Перейдите на сайт GeoBridge:
Как мы определили во второй части, для всего Каслинского района Челябинской области местная (кадастровая) система координат будет «МСК-74 зона 2»
Поэтому смело нажимаем выделенный пункт меню:
И в открывшемся списке ищем нашу МСК и выбираем ее:
Конвертеру не нравятся буквы N и E, знак градуса ( ° ) присутствующие в поле ввода, а также отсутствие запятой, которая должна разделять широту и долготу. Исправим это:
В правой части экрана есть простой калькулятор из «градусы/минуты/секунды» в доли градусов и наоборот. Воспользуемся им:
Полученное значение можно скопировать и вставить в левое поле для расчетов. На этом основная часть закончена, требуемый результат получен.
Тот же конвертер на базе экселевского файла, до 5000 пар значений за раз:
Конвертер координат МСК, СК-42/63, ПЗ-90, WGS-84
Хотите пересчитать координаты из одной системы координат в другую?
Здесь Вы сможете преобразовать координаты точек из используемых в России местных систем координат (СК) в мировые или наоборот, а также из одной местной СК в другую местную. Пересчитать за один раз можно как одну точку, так и целыми контурами.
Необходимость пересчета возникает, например, при определении положения точки на публичной кадастровой карте, которая работает в мировой системе координат WGS-84 (проекция Меркатора), другие картографические сервисы также используют WGS-84 (долготу и широту): Google.Maps, Яндекс.Карты, OpenStreet и др.
Инструкция:
Совет: Вы можете открыть программу серии Полигон и выделить всю таблицу с координатами, нажать на кнопку Копировать в программе, а затем вставить эту информацию в левое поле конвертера, нажать кнопку Конвертировать.
Внимание: при большом количестве точек пересчет может занять некоторое время. Если операция выполняется слишком длительно, то обновите страницу клавишей F5. Конвертируйте меньшее количество информации за один раз.
Сервис работает бесплатно. Количество конвертируемых точек не ограничено.
Используя данный веб-сервис, пользователь соглашается с Политикой конфиденциальности и несет личную ответственность за загружаемые информационные материалы.
Мы принимаем оплату
банковскими картами
Переход между плоскими прямоугольными координатами Гаусса и географическими координатами и обратно
Страница содержит онлайн калькуляторы для перехода от географических координат к плоским прямоугольным координатам Гаусса и обратно (используются формулы для референц-эллипсоида Красовского).
Плоские прямоугольные координаты Гаусса х и у связаны с географическими координатами φ (широта) и λ (долгота) точек земной поверхности довольно сложными формулами (ключами перехода). Ниже представлены два калькулятора, которые осуществляют переход от одних координат к другим.
Данные калькуляторы используют ключи перехода, рассчитанные для референц-эллипсоида Красовского, или системы координат СК-42. Использование СК-42 допускается только до 1 января 2021 года, так что эти калькуляторы представляют, скорее, исторический интерес.
Переход от географических координат к плоским прямоугольным координатам Гаусса-Крюгера
Переход от плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера к географическим координатам
Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса
В топографии и геодезии широко распространено использование прямоугольных координат. Просто потому, что километрами и метрами пользоваться проще чем градусами, минутами и секундами. В качестве системы плоских прямоугольных координат обычно используют систему плоских прямоугольных координат Гаусса, основанную на проекции Гаусса-Крюгера (в 1825-1830 годах Гаусс разработал поперечно-цилиндрическую конформную (равноугольную) проекцию эллипсоида на плоскость, а Крюгер в 1912 году вывел для нее рабочие формулы вычислений).
GIS-LAB
Географические информационные системы и дистанционное зондирование
Геодезические системы пространственных координат
Рассматриваются преобразования между пространственными координатными системами. Приводится пример программной реализации на языке Питон.
Содержание
[править] Земной эллипсоид
Земным эллипсоидом называется эллипсоид вращения, поверхность которого по форме и размерам довольно близка к поверхности геоида.
Поверхность эллипсоида образуется вращением эллипса вокруг его малой оси, которая также является осью вращения эллипсоида.
Эллипс обычно определяется размером его большой полуоси a и сжатием f. Реже вместо сжатия задаётся размер малой полуоси b:
В теории и практике вычислений широко используются такие параметры, как полярный радиус кривизны поверхности c, первый эксцентриситет e и второй эксцентриситет e′:
Пример функции Питона, вычисляющей по a и f параметры b, c, e и e′:
[править] Системы координат
Рассмотрим следующие системы координат.
Помимо широкого использования в геодезических целях, каждая из представленных координатных систем находит важное применение в прикладных областях.
Геодезические координаты со времён седой древности используются в навигации и картографии. В картографии они являются основой построения проекций.
Геоцентрическая система координат необходима для вычисления спутниковых орбит и решения других орбитальных задач.
Проекции, используемые картографами различных стран, основаны на различных геодезических датумах, т.е. созданы на различных эллипсоидах с разными размерами, положением центров и ориентацией осей в пространстве. Самый простой и точный способ пересчёта координат, заданных в разных датумах, зиждется на преобразованиях между геодезическими и геоцентрическими системами. В общем случае схема пересчёта координат между двумя проекциями выполняется в пять этапов:
Топоцентрическая система координат — естественная система для работы различных наземных объектов: ракетных стартовых комплексов, станций слежения за спутниками, станций ПВО и других измерительных комплексов. Естественно, собираемая информация в каждом случае преобразуется в общую систему координат, связанную с Землёй — геодезическую систему координат.
[править] Преобразования координат
[править] Переход от геодезических координат к геоцентрическим
Это преобразование выполняется по следующим формулам:
Здесь N — так называемый радиус кривизны первого вертикала:
Реализация на Питоне:
[править] Переход от геоцентрических координат к геодезическим
Проще всего вычисляется долгота:
Сложнее с определением широты и высоты. Существует множество способов решения этой задачи. Воспользуемся итеративным методом Боуринга.
В начале находится предварительная оценка широты B:
Здесь r — геоцентрический радиус-вектор, p — расстояние от оси вращения эллипсоида:
Затем вычисляется параметр θ (приведённая широта) и получается уточнённое значение широты:
Действия по последним двум формулам предполагается повторять до сходимости к требуемой точности. Как правило, бывает достаточно одной итерации. В примере реализации метода Боуринга, приведённом ниже, запрограммировано две итерации.
В конце определяется высота:
[править] Переход от геоцентрических координат к топоцентрическим
Постановка задачи: начало топоцентрической системы координат задано точкой Q₀ (B₀, L₀, H₀); по геоцентрическим координатам точки Q (x, y, z) вычислить её топоцентрические координаты.
Конформное преобразование между двумя декартовыми прямоугольными системами координат всегда может быть представлено последовательностью сдвигов и вращений координатной системы. Данное преобразование можно реализовать по следующему алгоритму:
Функция toTopo() содержит обращения к функции вращения rotate():
[править] Переход от топоцентрических координат к геоцентрическим
Постановка задачи: начало топоцентрической системы координат задано точкой Q₀ (B₀, L₀, H₀); по топоцентрическим координатам точки Q (x, y, z) вычислить её геоцентрические координаты.
Алгоритм решения получается обращением алгоритма обратной задачи:
[править] Переход от геодезических координат к топоцентрическим. Обратная пространственная задача
Постановка задачи: начало топоцентрической системы координат задано точкой Q₀ (B₀, L₀, H₀); по геодезическим координатам точки Q (B, L, H) вычислить её топоцентрические координаты x, y, z.
Задача решается последовательным применением готовых алгоритмов:
Рассмотренная задача является разновидностью обратной геодезической задачи в пространстве. Вместо декартовых прямоугольных топоцентрических координат может требоваться вычисление каких-то других связанных с ними величин, например, полярных координат «дальность-азимут-зенитное расстояние», варианты могут быть разные. Однако в большинстве случаев сначала находятся топоцентрические x, y, z, по которым и выводятся искомые значения.
[править] Переход от топоцентрических координат к геодезическим. Прямая пространственная задача
Постановка задачи: начало топоцентрической системы координат задано точкой Q₀ (B₀, L₀, H₀); по топоцентрическим координатам точки Q (x, y, z) вычислить её геодезические координаты B, L, H.
Задача решается через вычисление геоцентрических координат:
Эта задача является разновидностью прямой геодезической задачи в пространстве. Вместо декартовых прямоугольных топоцентрических координат могут задаваться какие-то другие связанные с ними величины, например, полярные координаты «дальность-азимут-зенитное расстояние», варианты могут быть разные. Однако в большинстве случаев сначала находятся топоцентрические x, y, z, по которым и решается задача.
[править] Пример программной реализации
Коды вышеприведённых функций находятся в архиве Spheroid.zip в файле spheroid.py. Напишем программы, которые используют их для преобразования координат.
[править] Пересчёт топоцентрических координат в геодезические
В этом примере программы явно задаются параметры эллипсоида a, f и геодезические координаты начала топоцентрической системы B₀, L₀, H₀. Координаты точек x, y, z читаются из файла данных и пересчитанные значения B, L, H выводятся в консоль.
Этот скрипт находится в архиве Spheroid.zip в файле forwrd3d.py.
Файл данных должен содержать в каждой строке координаты одной точки x, y, z, разделённые пробелом. Создадим файл данных fwd3d.dat:
Выполним скрипт в командной строке:
Координаты на выходе:
Запишем полученные координаты в файл результатов inv3d.dat:
[править] Пересчёт геодезических координат в топоцентрические
В этом примере программы явно задаются параметры эллипсоида a, f и геодезические координаты начала топоцентрической системы B₀, L₀, H₀. Координаты точек B, L, H читаются из файла данных и пересчитанные значения x, y, z выводятся в консоль.
Этот скрипт находится в архиве Spheroid.zip в файле invers3d.py.
Файл данных должен содержать в каждой строке координаты одной точки B, L, H, разделённые пробелом. Используем в качестве файла данных созданный выше inv3d.dat:
Выполним скрипт в командной строке:
Координаты на выходе:
[править] Ссылки
Последнее обновление: 2017-03-07 09:34
Дата создания: 23.03.2014
Автор(ы): ErnieBoyd