Геодезические программы

С чего начать изучать азы геодезии?

Однако уже с XII века геодезия получила широкое распространение и у нас – для исследования местности и составления карт были осуществлены многие экспедиции к побережью Северного Ледовитого океана, в Сибирь, Новую Землю и на Дальний Восток.

В 1570 году увидела свет первая геодезическая карта Московского государства под названием «Большой чертеж».

Следующий всплеск развития геодезии приходится на время правления Петра I. Так, в Москве в 1701 году в школе математических и навигационных наук началось обучение первых профессиональных геодезистов. В 1739 году при Петербургской академии наук создается Географический департамент, в 1758 году его руководителем становится Ломоносов М.В. За время управления Ломоносовым исправляются карты «Атласа Российского» (вносятся новые более точные данные) и создаются несколько новых карт.

Огромнейший вклад в развитие геодезии внесло генеральное межевание, проходившее с 1765 года по 1855 год. По площади покрытия – от Европейской России до Крыма. Для измерения углов использовалась астролябия, а для линий – железная цепь в десять саженей длиной. Для подготовки специалистов по межеванию в 1779 году в Москве специально открывается Константиновское землемерное училище (в 1835 году преобразовано в Константиновский межевой институт).

Немалую роль в развитие геодезии внесли русские ученые Струве и Теннер. Их работа по измерению дуги меридиана протяженностью 25º осуществлялась на протяжении 15 лет (с 1816 года по 1831 году).

Что представляют собой прямоугольные координаты

Основа проекций эллипса на плоскость — что по Гауссу-Крюгеру, что по системе UTM — это принцип прямолинейных исчислений Декарта.

Система плоских прямоугольных координат

• За горизонтальную ось X берется абсцисса (параллель), идущая на восток, за вертикальную Y — ордината (меридиан), идущая на север, за начало отсчета O — их пересечение.
• Точка, отмеченная на плоскости карты, измеряется вертикальным расстоянием до линии оси X (это будет величина y), плюс горизонтальным до линии оси Y (это будет величина x).
• Плоскость делится осями на 4 части — так называемых квадранта с нумерацией против часовой стрелки (I, II, III, IV): I квадрант верхний правый (северо-восток), II верхний левый (северо-запад), III нижний левый (юго-запад), IV нижний правый (юго-восток).

Величины имеют как плюсовое значение, так и минусовое, что зависит от положения относительно квадранта:

• I квадрант имеет обе положительные величины (x, y);
• II квадрант задает смешанные величины (-x, y);
• III квадранту присущи обе отрицательные величины (-x,-y);
• IV квадрант обладает также смешанными величинами (x,-y).

Далее системы имеют существенные различия.

Для проекции  Гаусса-Крюгера отображаемая на карте территория разделена на 60 зон, где расстояние между меридианами приравнено к 6º. Отсчет идет от Гринвича к востоку и к экватору на север. За коэффициент масштаба взята единица. Точкой отсчета выступает пересечение выбранного меридиана с экватором.

Для разработанной американцами системы UTM характерны аналогичные деления на 60 зон, но расчетный меридиан иной — первая по нумерации зона ведет начало от меридиана 177º западной долготы. Также отличия касаются масштабного коэффициента — он равен 0,9996. В системе UTM отсутствуют отрицательные значения — для этого к западной абсциссе приплюсовывают 500 километров, а к южной ординате — 10 тысяч километров.

Определение географических координат

  Так же, как и каждый дом имеет свой адрес (с названием улицы, города), также и каждое место на поверхности Земли можно записать в виде адреса, используя линию широты (параллель) и линию долготы (меридиан), проходящие через это место.
  Географические координаты Земли — широта и долгота измеряются в градусах, но из геометрии мы знаем, что градусы можно разделить на меньшие части: минуты и секунды. Каждый градус можно разделить на 60 одинаковых частей, названные минутами’. Каждую минуту можно разделлить на 60 частей, названные секундами». Поэтому, мы можем разделить широту и долготу на очень маленькие части и присвоить точный адрес любому географическому объекту на Земле.  Так, например, адрес центра Парижа — 48 градусов, 50 минут, 0 секунд северной широты, и 2 градуса, 20 минут, 0 секунд восточной долготы (48° 50′ 00″ N, 2° 20′ 00″ E). Сначала пишется широта (48° 50′ 00″ N), потом долгота (2° 20′ 00″ E).
  Латинскими буквами обозначается принадлежность широты и долготы к полушариям Земли: N — северная широта, S — южная широта, W — западная долгота, E — восточная долгота.
  Координаты могут быть записаны по-разному. Например, одну из координат можно записать: 65° 32′ 15″ (градусы, минуты, секунды). Градусы могут также быть выражены как десятичные числа: 65.5375°, градусы и десятичные минуты: 65°32.25′, или даже градусы, минуты и десятичные секунды: 65°32’15.275″. Все эти примеры позволяют нам определять местонахождение места на Земле весьма точно – в пределах нескольких метров.

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.

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.

Похожие:

На сайте представления обновленная публичная кадастровая карта всех Регионов России.

Также интерактивная публичная кадастровая карта позволяет получить такие важные данные как:

— правовой статус земельного участка;

— адрес его размещения;

— точное значение площади;

— кадастровую стоимость недвижимости;

— время, когда искомый участок был внесен в реестр, о нем была произведена в нем запись;

— форма собственности на объект, которая закреплена за его правообладателем.

Все эти данные необходимы для составления кадастрового паспорта и прочих документов на землю.

Информация из этой карты используется для формирования выписки из ЕГРП

ЕГРП является реестром, в который занесена информация о конкретном земельном участке, это своеобразный блок самых востребованных данных о нем. Интерактивная карта является его частью, вспомогательным публичным ресурсом.

Получить из него информацию можно не только подав запрос в бумажном виде, но и в режиме онлайн через интернет. Займет эта процедура всего 10 минут вашего времени.

Чтобы получить выписку из реестра в режиме онлайн необходимо зайти на сайт Госреестра — https://rosreestr.ru/site/ и произвести некоторые действия.

В частности:

— зайти в раздел «Электронные услуги и сервисы»;

— выбрать значок в виде домика, который называется «Справочная информация по объектам недвижимости в режиме online»;

— ввести в ячейку один или несколько поисковых реквизитов, которые вам известны о земельном участке:

а. адрес;

б. условный номер;

в. кадастровый номер.

— нажать клавишу «Сформировать запрос»;

— после этого в случае если номер был привязан к участку, вы увидите информацию в форме таблицы со ссылками ЕГРП и ГКН. Жмем на ссылку ЕГРП.

Если вы все действия выполнили правильно, тогда получите необходимую информацию в виде виртуальной выписки, которую можно будет при наличии принтера распечатать.

Публичная кадастровая карта всех субъектов РФ:

ПЕРЕВОД ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ В UTM(«Geo2utm», версия 1 от 05.07.2015, 01.00.00)

(In English: Program for convert of geographical coordinates to metrical (UTM))

Земля, как известно, имеет форму шара (не идеального, но в обиходе считается так). Но все карты земной поверхности всегда создаются на плоскости. Сферическую поверхность невозможно перенести на плоскость без искажений, поэтому издавна применяются различные системы перевода географических координат (широта и долгота) в прямоугольные, выраженные в метрах.

Существуют различные системы прямоугольных координат, но в международной геодезической практике наиболее популярна система UTM (от англ. Universal Transverse Mercator). В этой системе поверхность Земли делится на 60 зон по 6 градусов. Зоны «вертикальные», вытянутые в меридиональном направлении. В приполярной зоне погрешность этой системы слишком велика и там применяются другие варианты.

Перевод широты и долготы в метры UTM позволяет, в частности, проводить вычисления расстояний обычным сложением и вычитанием. Однако, надо учитывать, что координаты точек, расположенных в разных зонах, будут совпадать. Почему-то данная система не имеет выбранной нулевой точки координат и все расстояния отсчитываются фактически от начала зоны.

Из-за этой особенности прямой перевод широты и долготы в UTM не представляет особого труда, но вот обратный перевод (из UTM в географические координаты) требует обязательного указания номера зоны, где расположен объект. Впрочем, обратная задача гораздо меньше востребована…

На данной странице можно скачать бесплатную программу для перевода географических координат в UTM. Программа не требует установки и состоит из одного исполняемого файла размером 32768 байт.

Программа имеет три режима работы: ручной, файловый и буферный. В ручном режиме исходные значения широты и долготы вводятся вручную. Файловый режим позволяет обрабатывать блок исходных значений, считывая его из текстового файла, результат также помещается в файл. Буферный режим работает с данными из буфера обмена Windows.

В программе есть встроенная помощь, где подробно описана работа во всех режимах. Распространяется эта программа свободно для личного некоммерческого использования.

Необходимо отметить, что на данном сайте можно узнать также широту и долготу многих городов мира.

 СКАЧАТЬ «GEO2UTM»

Внимание! На отдельной странице можно выполнить онлайн преобразование географических координат в UTM, но у программы больше возможностей.

Преобразования координат

Чтобы определить ширину и долготу – координаты местоположения на Земле, как минимум нужно иметь возможность видеть звезды или Солнце, иметь секстан и часы, показывающие время на меридиане GMT. Можно определить широту из угла между небесным телом и горизонтом, а долготу можно вычислить из вращения Земли. Эта статья не погружается в подобные подробности, но в разделе о них можно узнать больше. Вместо этого, предположим, что у нас уже есть координаты в формате DD, DMS или UTM.

Преобразование десятичных градусов в градусы/минуты/секунды и обратно

Крайне просто преобразовать координаты из формата DD в DMS. Ниже приведена формула для подобного преобразования:

DD: dd.ff
DMS: dd mm ss

dd=dd
mm.gg=60*ff
ss=60*gg

В этом примере – это дробная часть вычисления. Отрицательная широта означает местоположение в южном полушарии (S), а отрицательная долгота – в западном полушарии (W). Например, предположим, что имеются координаты в формате DD – 61.44, 25.40. Их можно преобразовать следующим образом:

lat dd=61
lat mm.gg=60*0.44=26.4
lat ss=60*0.4=24

Далее:

lon dd=25
lon mm.gg=60*0.40=24.0
lon ss=60*0.0=0

Таким образом, в формате DMS получаем следующие координаты – 61°26’24”N 25°24’00”E.

Ниже приведена формула для перехода от DMS к DD:

DD: dd.ff
DMS: dd mm ss

dd.ff=dd + mm/60 + ss/3600

Напомним, что места, расположенные в южном полушарии (S), имеют отрицательную широту, а места в западном полушарии (W) имеют отрицательную долготу.

Теперь выполним преобразование DMS координат 47°02’24”S, 73°28’48”W в формат DD:

lat dd.ff= - (47 + 2/60 + 24/3600 )=-47.04
lon dd.ff= - (73 + 28/60 + 48/3600)=-73.48

Таким образом, координаты в DD равны -47.04, -73.48.

Преобразование долготы/широты в UTM и обратно

В отличие от десятичных координат, которые можно определить с помощью хронометра и часов, координаты UTM невозможно определить без помощи вычислений. Хотя эти вычисления ничто иное, как простая тригонометрия и алгебра, формулы у них достаточно сложные. Если ознакомиться со статьей “The Universal Grids: Universal Transverse Mercator (UTM) and Universal Polar Stereographic (UPS)” (ссылка на неё приведена в разделе ), то станет понятно, что я имею ввиду.

Формулы для преобразования UTM здесь не приводятся, но исходный код в следующем разделе немного освещает эту проблему, а в разделе есть ссылки на дополнительную информацию.

Алгоритмы перевода географических координат в прямоугольные

Для быстрого пересчета географических координат в прямолинейные и обратно действуют особые алгоритмы, которые стали основой автоматических программ по такому сервису. Разработаны также онлайн конвертеры, пересчитывающие как координаты Гаусса — Крюгера, так и UTM, когда градус нахождения объекта, даже его минута и секунда превращаются в точные метры — и наоборот, когда метры трансформируются в градусы.

В программу либо конвертер вводятся параметры широты с долготой, на которых расположен наш объект, а на выходе имеем величины x (горизонтальный параметр) и y (вертикальный параметр).

Аналогично делается обратный перевод.

Формула пересчета (ключ) учитывает:

• нумерацию зоны по Гауссу-Крюгеру (из имеющихся 60-ти);
• коэффициент масштаба (для Гаусса-Крюгера это единица, для UTM это 0,9996);
• тригонометрические функции;
• начальную параллель;
• осевой меридиан;
• большую и малую полуоси;
• условные смещения, присущие начальной параллели по северу, а также центральному меридиану по востоку;
• величину приплюснутости;
• эксцентриситет.

В спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS действует постоянное отслеживание координат любого заданного формата. Можно задать величины, чтобы показывалась широта и долгота, а одновременно отображались метры либо километры.

Преобразования из геоцентрических в геоцентрические координаты

Эти преобразования могут использоваться как посредник между преобразованием из географических в географические координаты по схеме:

географические в геоцентрические > геоцентрические в геоцентрические > геоцентрические в географические

Geocentric translations

EPSG code: 9603

Параметры: смещение по оси X, смещение по оси Y, смещение по оси Z

Если исходная и конечная система координат геоцентрические, оси эллипсоидов параллельны, главный меридиан – Гринвичский и нет разницы в масштабах, это преобразование позволяется вычислить координаты в конечной системе координат простым прибавлением смещения соответствующим координатам в исходной системе координат.

Xt = Xs + dX
Yt = Ys + dY
Zt = Zs + dZ

Position Vector

EPSG code: 9606

Параметры: смещение по оси X, смещение по оси Y, смещение по оси Z, поворот по оси X, поворот по оси Y, поворот по оси Z, масштабирование

Одно из 7-параметрических преобразований Гельмерта, использующее формулу Бурша-Вольфа.

где

X_s, Y_s, Z_s– координаты точки в исходной системе координат.

X_t, Y_t, Z_t– координаты точки в конечной системе координат.

dX, dY, dZ – вектор смещения, добавляемый к исходной точке, также является координатами начала координат исходной системы координат в конечной системе координат.

Rx, Ry, Rz – повороты, добавляемые к вектору смещения. Положительное значение означает поворот по часовой стрелке исходя из начала координат вдоль положительного хода соответствующей оси. Углы измеряются в радианах.

M – масштабирование вектора преобразования в исходной системе координат необходимое, чтобы получить правильный масштаб в конечной системе. M = 1+dS*10-6, где dS – масштабирование выражаемое в частях на миллион.

Coordinate frame rotation

EPSG code: 9607

Параметры: смещение по оси X, смещение по оси Y, смещение по оси Z, поворот по оси X, поворот по оси Y, поворот по оси Z, масштабирование.

Одно из 7-параметрических преобразований Гельмерта, использующее формулу Бурша-Вольфа.

Преобразование аналогичное Position Vector, но отличающееся инвертированными значениями поворотов Rx, Ry, Rz. Международная геодезическая ассоциация (IAG) и международный стандарт ISO 19111 (Geographic information — Spatial referencing by coordinates) рекомендуют для описания преобразования использовать Position Vector. В ArcGIS это преобразование эквивалентно преобразованию Бурша-Вольфа.

Это преобразование может использоваться как посредник между преобразованием из географических в географические координаты (см. Geocentric translations).

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:

• ширина и длина, обозначенные условно;
• высота – согласно Балтийской системе высот.

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.