ПЗ-90

Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90) — система геодезических параметров, включающая фундаментальные геодезические постоянные, параметры общеземного эллипсоида, параметры гравитационного поля Земли, геоцентрическую систему координат и параметры её связи с другими системами координат. Используется в целях геодезического обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач (в частности, для обеспечения работы глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС). ПЗ-90 заменила предыдущие наборы ПЗ-77 и ПЗ-85 и является альтернативой WGS 84.

ИсторияПравить

Начиная с 1957 года, с первых запусков искусственных космических аппаратов (ИКА), проводились научные исследования и подготовительные работы для использования их технических возможностей в геодезических целях.

Так уже с 1962 года начинается практическая реализация новых спутниковых способов, техники, технологий в области комической геодезии. К тому моменту на территории СССР Астрономическим советом при Академии наук были организованы и возведены более шестидесяти станций для астрономо-геодезических наблюдений. Первым геометрическим и основным методом в космической геодезии на шестидесятые-семидесятые годы стал способ спутниковой триангуляции.

В 1963 году начались работы над первым спутником серии «Сфера». Космический аппарат создавался по заказу Военно-топографического управления Генерального штаба Вооруженных Сил СССР (ВТУ ГШ) и был оснащен импульсной световой сигнализацией, для визуального наблюдения с земли c помощью кино- и фото-теодолитов.

В 1965 году в СССР были приняты решения о построении космических геодезических систем высокой точности.

В ноябре 1967 года был запущен первый спутник для навигации «Космос 192». Начинается развертывание системы Циклон.

с 1968 по 1978 годы запускались Космические аппараты первой серии «Сфера» в общем количестве 18 штук. С их помощью были установлены единая система координат земного шара с началом в центре масс Земли, уточнены элементы ориентирования с системой координат 1942 года (СК-42 основанная на Референц-эллипсоиде Красовского), уточнены геофизические параметры планеты и создана модель Земли 1977 года (ПЗ-77).

В 1977 году приняты решения по разработке аппаратов другой серии нового поколения «Муссон», известные ещё под наименованием Гео-ИК. С их помощью были получены характеристики и параметры Земли ПЗ-85 в дальнейшем и ПЗ-90, как геоцентрической СК. Система координат ПЗ-90 на территории нашей страны была закреплена 26 опорными пунктами с пространственными координатами. Испытания начались в 1981 году и проводились практически ежегодно до середины 90-х годов. Аппараты «Сфера» послужили основой для создания отечественной космической геодезии. Основным методом становится Радиопеленгация.

В 1979 с использованием данных (уточнения параметров фигуры Земли и её гравитационного поля) полученных с «первой» Сферы сдается система Цикада — гражданский вариант Циклона.

С 1982 года начался проект по созданию космической навигационной системы ГЛОНАСС запуском ИСЗ серии «Космос».

Начиная с 1986 года началось постоянное применению «Муссонов». На борту спутника была установлена доплеровская система измерения, оптические уголковые отражатели для наземной лазерной аппаратуры измерения дальности и система световой сигнализации, позволяющая производить серии вспышек. Результатами работы спутников «Муссон» стали геодезические модели Земли ПЗ 86 и ПЗ 90, а также ввод в действие системы координат СК-95 — мировой астрономо-геодезическая сети с погрешностью определения места до нескольких метров. Всего было запущено 13 таких КА, последний из которых проработал до февраля 1999 г.[1].

Начиная с 1987 в СССР стала формироваться Космическая ГС с применением искусственных спутниковых систем Гео-ИК и Доплеровская ГС, завязанная на американскую систему Transit. КГС построена Военно-топографическим управлением ВС России. В её основе содержалось 26 пунктов на всей территории России. Параллельно создавалась ДГС главным управлением геодезии и картографии с помощью доплеровских наблюдений. В сети было задействовано 160 пунктов.

К началу 90-х годов в 29 НИИ МО РФ, геодезическими космическими комплексами серии «Эридан» были уточнены параметры земного эллипсоида и значения гравитационного поля Земли, контроль положения пунктов относительно центра масс Земли, выполненный с использованием метода Жонголовича. Который показал, что вероятные линейные смещения начала системы координат ПЗ-90 относительно центра масс Земли по абсолютной величине не превышают 1 м. Что согласуется с оценками точности определения геоцентрических координат пунктов космической геодезической сети. Обеспечило требуемую точность прицеливания ракет со стратегических подводных лодок в любой акватории мирового океана.

Создание космической геодезической сети и объединение её данных с астрономической и Доплеровской сетью позволили вывести общеземную (геоцентрическую) систему и повысить точность государственной геодезической сети. Впоследствии эта геоцентрическая система координат постановлением Правительства Российской Федерации была утверждена как государственная.[2][3]

Взаимное положение пунктов в ПЗ-90 определяется с погрешностью около 0,3 м. Для контроля точности ориентировки космической геодезической сети использовались данные регулярных определений координат полюса по информации спутников ГЕО-ИК. Полученные результаты подтвердили приведенные выше характеристики точности координат пунктов, объединение с астрономо-геодезической сетью.

К концу 1995 завершилось её формирование в количестве 24 спутников. Но из-за отсутствия финансирования в те годы запуски космических аппаратов с системой ГЛОНАСС вплоть до 2000-х не производились.[4][5]

ВерсииПравить

Существуют уточнённые версии ПЗ-90 — ПЗ-90.02 и ПЗ-90.11, представляющая собой систему «взаимосогласованных геодезических параметров, включающих фундаментальные геодезические постоянные, параметры общеземного эллипсоида, параметры гравитационного поля Земли, общеземную систему координат и параметры её связи с другими системами координат по состоянию на 1 января 2002 года»[6].

Все версии ПЗ-90 основаны на Международной земной системе координат.

Постановлением правительства РФ от 28 декабря 2012 г. № 1463[7] установлены следующие единые государственные системы координат:

  • геодезическая система координат 2011 года (ГСК-2011) — для использования при осуществлении геодезических и картографических работ;
  • общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) — для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач.

Постановлением правительства РФ 1240 от 24 ноября 2016 устанавливаются сроки введения ПЗ-90 до 1 января 2021 года. А также периоды обновления датумов (раз в 10 лет).

Решением ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам) от 07.11.2016 № 16-39-01 обращения в Роскомнадзор и радиочастотную службу с 01.01.2017 года должны содержать географические координаты в системе геодезических координат ГСК-2011. Заключения экспертизы электромагнитной совместимости и разрешения на использования радиочастот, выдаваемые с 01.01.2017, также будут содержать информацию о географических координатах в системе геодезических координат ГСК-2011[8].

Система координатПравить

За отсчётную поверхность в ПЗ-90.02 и ПЗ-90.11[7] принят общеземной эллипсоид со следующими основными геометрическими характеристиками:

  • большая полуось равна 6 378 136.5 ± 1 м;
  • сжатие эллипсоида составляет 1/(298,2564151 ± 0,001);
  • центр эллипсоида совмещён с началом геоцентрической системы координат.


Фундаментальные геодезические постоянные:

Геоцентрическая гравитационная постоянная Земли (с учётом атмосферы) (fМ) — 398600,4415 км /с

Угловая скорость вращения Земли (омега) — 7,292115 х 10 в −5 рад/с[9]

Начало системы расположено в центре масс Земли и характеризуется средними квадратическими погрешностями 1-2 м[10].

Ось координат Z в соответствии с рекомендациями международной службы вращения Земли (IERS) направлена к среднему северному полюсу на среднюю эпоху 1984 года.

Ось координат X лежит в плоскости земного экватора на тужу эпоху, образуя пересечение с плоскостью начального меридиана установленного все той же IERS и определяет положение нуль-пункта принятой системы счета.

Ось Y дополняет систему координат до правой.

Система геодезических координат (B, L, H) однозначно ориентирует её относительно правильной поверхности эллипсоида ITRF. При этом полюса в ней представлены особыми двумя точками, в которых геодезическая долгота (L) имеет нулевое значение и в них сходятся все меридианы. Ось вращения (малая полуось) совпадает с осью Z, плоскость начального меридиана (L = О) совпадает с плоскостью (XOZ)[11][12].

Входящая в состав ПЗ-90 система координат иногда называется СГС-90 (Спутниковая геоцентрическая система 1990 г.)[13].

В качестве государственной системы высот используется Балтийская система высот 1977 года, отсчет нормальных высот которой ведется от нуля Кронштадтского футштока, являющегося горизонтальной чертой на медной пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в г. Кронштадте

В качестве государственной гравиметрической системы используется гравиметрическая система, определённая по результатам гравиметрических измерений на пунктах государственной гравиметрической сети, выполненных в гравиметрической системе 1971 года, исходными пунктами в которой являются пункты, расположенные в г. Москве и г. Новосибирске.[14].

ГСК 2011Править

С 1 января 2017 г. все геодезические и картографические работы, предусматривающие создание новых пространственных данных в государственной системе координат, должны выполняться только в ГСК-2011. ГСК-2011 является геоцентрической, что существенно отличает её от референцных СК-42 и СК-95. Система ориентированна в теле Земли и идентична Международной земной опорной системе координат — International Terrestrial Reference System (ITRS), установленной в соответствии с рекомендациями Международной службы вращения Земли и систем координат (МСВЗ) — International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) и Международной ассоциации геодезии — International Association of Geodesy (IAG) и решением ООН. Её эллипсоид по параметрам практически совпадает с эллипсоидом ITRF2008 и получил наименование Элипсоид ЦНИИГАиК. Таким образом ГСК-2011 и ITRF-2008 совпадают в пределах точности определения параметров эллипсоида ITRF-2008.

В результате исследований для 80 000 точек, равномерно расположенных в пределах границ Российской Федерации, получены ключи перехода для геодезических (географических) и плоских прямоугольных координат.

В рамках развития системы геодезического обеспечения Российской Федерации, с целью введения в действие новой системы координат в ближайшее время в России должен быть проведен объём работ по преобразованию массивов геодезических и картографических данных из предыдущих систем координат в ГСК-2011. В числе таких материалов, хранящиеся в Федеральном фонде пространственных данных (ФФПД) государственные цифровые топографические карты (ЦТК) масштабов 1 : 100 000, 1 : 50 000, 1 : 25 000 будут преобразованы в ГСК-2011.

Таким образом ГСК−2011 призвана заменить СК-42 и СК-95. Точность информации, предоставляемой потребителям ГСК-2011, практически на порядок выше по сравнению с СК-95 и на два порядка — по сравнению с СК-42[15].

Исходная Система Конечная Система ΔX[1] ΔY[1] ΔZ[1] ωх[2] ωy[2] ωz[2] mх 10^6
СК 42 ГСК-2011 +23,56/±2,00 -140,86/±2,00 -79,77/±3,00 -2/±10 -346/±10 -794/±10 -0,227/±0,25
СК 95 ГСК-2011 +24,65/±0,43 -129,14/±0,37 -83,06/±0,54 -67/±10 +4/±10 +129/±10 -0,175/±0,2
WGS-84 (G1150) ГСК-2011 -0,34/±0,1 +0,47/±0,1 +1,13/±0,2 -1,738/±1 +3,559/±0,5 +65,737/±0,5 -0,1074/±0,05
ITRF-2008 ГСК-2011 +0,002/±0,01 -0,003/±0,02 -0,003/±0,01 +0,053/±0,7 +0,093/±0,26 -0,012/±0,23 +0,0008/±0,001

[16]

Примечания к таблице:

1  Смещение центров систем координат/оценка точности, м
2  Развороты осей систем координат/оценка точности, 10^-3 угл. с


Параметр CК-42[1] и СК-95[2] ПЗ-90.11[3] ГСК-2011[4] ITRF2008/ITRF2014[5] WGS 84
Большая полуось a, м 6 378 245,0 6 378 136 6 378 136,5 6 378 136,6 ±0,1 6 378 137,0
Сжатие 1/α 298,3 298,257 84 298,256 415 1 298,256 42 ±0,000 01 298,257 223 563

[17]

Примечания к таблице:

1  результаты 1-го уравнивания ГГС СССР, измерения проведены на эллипсоиде Бесселя, результат референц-элипсоид Красовского
2  результаты 2-го (гибридного) уравнивания ГГС СССР, измерения частично проведены на эллипсоиде Красовского, частично пересчитаны с эллипсоида Бесселя, частично пересчитаны с эллипсоида ITRF
3  результаты совместного уравнивания АГС СССР, доплеровской и космической ГС на эллипсоиде ITRF
4  результаты 2-го уравнивания ГГС СССР, приведены к эллипсоиду ITRF, результат референц-элипсоид ЦНИИГАиК, При определении эллипсоида «ЦНИИГАиК» измерения не проводились
5  При определении эллипсоида ITRF2014 измерения не проводились.

ПримечанияПравить

  1. https://www.kik-sssr.ru/Geodesy.htm
  2. https://www.kik-sssr.ru/Coordinates_geodesy.htm
  3. https://uchebnikfree.com/geologicheskaya-otrasl-gorno/sistemyi-geodezicheskih-parametrov-48254.html
  4. https://geostart.ru/post/328#
  5. https://geostart.ru/post/329#
  6. В. П. Рогозин, А. Н. Зуева. Совершенствование геодезического обеспечения космической навигационной системы «ГЛОНАСС».
  7. 1 2 Постановление Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г. № 1463
  8. https://rkn.gov.ru/communication/licensing-activity/p878/
  9. http://www.pravo.gov.ru/proxy/ips/?doc_itself=&backlink=1&nd=102416160&page=1&rdk=0#I0
  10. https://uchebnikfree.com/geologicheskaya-otrasl-gorno/sistemyi-geodezicheskih-parametrov-48254.html
  11. https://geostart.ru/post/329#
  12. http://www.astro.tsu.ru/TGP/text/1_3_7.htm
  13. http://www.astro.tsu.ru/TGP/text/1_3_7.htm
  14. http://www.pravo.gov.ru/proxy/ips/?doc_itself=&backlink=1&nd=102416160&page=1&rdk=0#I0
  15. https://docviewer.yandex.ru/view/602074024/?*=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&lang=ru
  16. https://docviewer.yandex.ru/view/602074024/?page=4&*=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&lang=ru
  17. https://cyberleninka.ru/article/n/ob-izmenenii-koordinat-na-territorii-rossiyskoy-federatsii-pri-perehode-ot-sk-95-k-gsk-2011

СсылкиПравить