МСК вчера и сегодня

17.10.2023

Координатное пространство территорий: локальные деформации и неоднородная структура. Местная система координат (МСК) – это условная система координат, устанавливаемая  на ограниченной территории, не превышающей территорию субъекта Российской Федерации, начало отсчета координат и ориентировка осей координат которой смещены по отношению к началу отсчета координат и ориентировке осей координат единой государственной системы координат Российской Федерации. МСК применяются с двумя целями: 1) минимизация расхождений измеряемых величин на местности и на крупномасштабном топографическом плане; 2) уход от режимных ограничений. Термин «местная система координат» относится только к плоским прямоугольным координатам в проекции Гаусса: плановые координаты в местной системе представляются в виде плоских прямоугольных координат проекции Гаусса – Крюгера, как правило, в трехградусной зоне (для северных территорий – шестиградусные); высотные – в указанной системе высот относительно выбранной поверхности относимости.

Исторически основным типом местных систем координат в нашей стране являлись МСК, устанавливаемые в отношении отдельных населенных пунктов и других локальных территорий. Таких МСК было очень много (в одной только Новосибирской области было 214 (двести четырнадцать) МСК), они не имеют координатных зон (являются беззональными) и, в основном, полностью соответствуют своему назначению (целям 1 и 2) за счёт установления начального меридиана применяемой в них проекции Гаусса – Крюгера в середине территории, для которой МСК установлена.

Другие, региональные, «более солидные» МСК – на край или область, – создавались на основе государственной системы координат СК-42, позднее – на основе СК-95 и ГСК-2011, и имели деление на зоны. К примеру, Новосибирская область площадью 178,2 тыс. кв км разделена на четыре трёхградусных зоны.

Системы координат МСК являются топоцентрическими местными системами, всегда основанными на одной из редакций государственных геодезических систем СК-42, СК-95 (было переведено-пересчитано в СК95 только 10 регионов Российской Федерации) или ГСК-2011. Местные топоцентрические системы координат (МСК-регион) отличаются от топоцентрических координат государственных систем смещением начал отсчета. Поэтому координаты в местных системах открыты для общего доступа. Обязательным требованием при установлении местной системы координат является обеспечение возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат. Этот переход осуществляется с использованием некоторого набора параметров (ключей).

Местные системы координат, обеспечивая на некоторой части территории желаемое минимальное различие измеряемых величин на местности и на крупномасштабном топографическом плане, в то же время разрывают единое координатное пространство всей территории на отдельные участки, что создает определенные проблемы в их применении. Основной проблемой использования МСК является то, что пространственное положение объектов в одной МСК часто не стыкуется с положением аналогичных и других объектов, учитываемых в других системах координат (СК), особенно на стыке этих СК.

Другой существенной проблемой МСК является низкое (во многих случаях, за исключением МСК крупных городов) качество их координатной основы, что в конечном итоге определяет низкую точность МСК. Эта проблема решалась последовательно путем замены их координатной основы СК-42: вначале на СК-95, а затем на ГСК-2011.

Система СК-95 была введена Правительством РФ 28 июля 2000 г. C 1 октября 2009 г для кадастровых целей в субъектах Российской Федерации должны были применяться (только) местные системы координат. Правила установления местных систем координат на основе СК-95 были утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 3 марта 2007 г. № 139. На основании этих Правил на территории России были установлены региональные системы координат МСК-NN, где NN – номер региона. К примеру, в Новосибирской области Постановлением областной администрации от 25.12.2009 утверждено Положение о местной системе координат МСК-54. Ключами  перехода  являются  долгота осевого меридиана первой зоны L0 (1), а также, в каждой зоне, параметры (x0, y0) и (xp, yp). Азимутальный разворот координатных осей a0 отсутствует, за поверхность относимости принята поверхность эллипсоида Красовского, переориентированного в теле Земли в соответствии с СК-95. На территории области сохраняется система нормальных высот. Числовые значения ключей хранятся в федеральном картографо-геодезическом фонде.

Геодезические координаты в референцных системах координат Российской Федерации СК-95 и СК-42 относятся к одному эллипсоиду — эллипсоиду Красовского. Отличие СК-95 от СК-42 в том, что в СК-95 оси эллипсоида Красовского параллельны осям пространственной геоцентрической системы координат ПЗ-90. Положение начала СК-95 задано таким образом, что значения координат исходного пункта в системах СК-95 и СК-42 совпадают. Благодаря совмещению общего начала не потребовалось переиздавать карты до масштаба 1:100 000. По точности СК-95 характеризуется такими средними квадратическими ошибками: 2–4 см при расстояниях между пунктами до десятков километров, и 20–50 см при расстояниях от 1 000 до 9 000 км. При этом прослеживалось, что большинство слабых пунктов расположено вдоль границ сети (в основном северных и восточных).

Введение государственной геодезической системы координат 1995 года позволило лишь отчасти решить проблемы недостаточной точности и соответственно ограниченных возможностей использования СК-42 при выполнении геодезических работ спутниковыми методами. СК-95, как и СК-42, пусть в меньшей степени, но — «негомогенна» и имеет неоднородную по точности структуру. Локальные деформации СК-95 на отдельных участках местности могут достигать несколько дециметров, что создавало риски нарушения требований по точности определения координат характерных точек границ земельного участка. Для полноценного использования МСК-NN-95, созданных на базе СК-95, необходимо было осуществлять оценку точности СК-95 в пределах всего субъекта РФ, где такая МСК используется, с тем, чтобы убедиться в отсутствии ее локальных деформаций недопустимого размера. А таких субъектов (использующих МСК-NN-95) набралось не более десятка. В большинстве же субъектов РФ ведение ЕГРН продолжает и в настоящее время осуществляться пусть и в единых, но негомогенных МСК, основанных на наименее точной, имеющей существенные (в несколько метров) локальные деформации в  государственной системе координат СК-42, не обеспечивающей необходимые требования по точности пространственного описания объектов (пример – Тюменская область). Надо понимать, что фраза «применение государственных  СК для целей ведения ЕГРН» означает не непосредственное ведение Реестра недвижимости в ГСК, а использование их как основы для создания МСК, в которой ведется ЕГРН, поскольку сама процедура преобразования координат из ГСК к МСК (в соответствии с установленными параметрами их связи) не изменяет первоначальной точности (или НЕточности) получения этих координат в ГСК.

Наиболее точной государственной системой координат, безусловно соответствующей современным и перспективным требованиям по точности метрического (координатного) описания объектов, является Государственная система координат ГСК-2011, принятая в декабре 2012 года. В ГСК-2011, в отличие от предшествовавших ей  референцных геодезических систем координат СК-42 и СК-95, в качестве отсчётного эллипсоида принят общеземной эллипсоид, ось вращения которого совпадает с осью Z геодезической системы координат, а началом системы координат является центр масс Земли. Таким образом, от государственной референцной системы координат СК-42, реализуемой за несколько десятилетий методами триангуляции и полигонометрии, был совершен переход: сначала к уточненной космическими методами и переуравненной СК-95, а затем развитие методов ГНСС привело к необходимости замены референцных систем координат на общеземную ГСК-2011. При этом модернизации подверглись и местные системы координат. От многочисленных существовавших ранее местных систем координат на большой территории России был совершен переход к единым местным системам координат регионов.

Местные региональные системы координат на основе ГСК-2011 создавались по ПРИКАЗу ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ, КАДАСТРА И КАРТОГРАФИИ № П/0387 от 20 октября 2020 г, «ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОРЯДКА УСТАНОВЛЕНИЯ МЕСТНЫХ СИСТЕМ КООРДИНАТ»:

п.2. Местные системы координат устанавливаются для целей обеспечения проведения геодезических и картографических работ при осуществлении градостроительной и кадастровой деятельности, землеустройства, недропользования, иной деятельности, в том числе при установлении, изменении границ между субъектами Российской Федерации, границ муниципальных образований.

п.3. Местная система координат устанавливается в отношении ограниченной территории, не превышающей территорию субъекта Российской Федерации. Местная система координат устанавливается в 3-градусной или 6-градусной зонах картографической проекции общего земного эллипсоида, применяемого в государственной геодезической системе координат 2011 года (ГСК-2011).

Каждая местная система именуется сейчас «МСК — NN», где номер NN равен коду субъекта РФ. В этих «правильных» МСК субъектов РФ (как и в системе СК-63) применяются только точные формулы проекции Гаусса. Эти формулы обеспечивают пересчеты координат с ошибкой не более 1 мм при удалении от осевого меридиана до 9º. Благодаря этому, несогласованность координат, вычисленных от разных осевых меридианов (невязка), на границах присоединенных территорий, не превышает 1 мм.

Всё как бы хорошо, но есть «отдельные» недостатки. Несмотря на то, что СК-95 установлена в России в 2000 году, а высокоточная геодезическая система координат ГСК-2011 введена в Российской Федерации с 01.01.2017, большинство используемых местных систем координат образованы от наименее точной государственной системы координат 1942 года (СК-42) или её дочерней системы координат 1963 года (СК-63), равноценной СК-42 по точности. Ситуация должна была измениться с выходом Приказа Минстроя от 25.02.2019 № 127/пр, установившего, что представляемые в составе материалов и результатов инженерных изысканий пространственные данные должны иметь привязку к системе координат, используемой для ведения Единого государственного реестра недвижимости, а инженерно-топографические планы и другая картографическая продукция должны создаваться в местных системах координат, используемых при ведении Единого государственного реестра недвижимости, то есть в «МСК-NN-2011». — Ситуация должна была измениться, но… Но «строительство» самой сети ГСК-2011 затягивается…

Вот что пишет автор [1]: «…для того, чтобы ГСК-2011 стала базой для создания (модернизации) местных систем координат субъектов РФ, и ведения в этих МСК–NN-2011 ЕГРН, необходимо, чтобы её координатной основой являлись не только пункты спутниковых геодезических сетей (ФАГС, ВГС, СГС-1), что составляет менее 5% от количества пунктов всей ГГС, а вся государственная геодезическая сеть (в объёме, уменьшенном в соответствии с установленными правительством нормами плотности пунктов ГГС). Как показано в [3], пункты традиционных ГГС 1–4-го класса не стали полноценной (соответствующей точности) координатной основой ГСК-2011 даже после их уравнивания совместно со спутниковыми сетями при установлении ГСК-2011». — И далее естественный вывод: «целесообразно ускорить процесс совершенствования традиционной ГГС 1–4-го классов путем преобразования части её пунктов (в соответствии с новыми нормами плотности) в спутниковую геодезическую сеть с тем, чтобы введение МСК–NN-2011 было окончательным решением по совершенствованию МСК, и полноценной координатной основой МСК–NN-2011 могла быть вся ГГС» [1].

ЛИТЕРАТУРА

1. Обиденко В. И., ЕДИНОЕ ВЫСОКОТОЧНОЕ ГОМОГЕННОЕ КООРДИНАТНОЕ ПРОСТРАНСТВО ТЕРРИТОРИЙ И МЕСТНЫЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ: ПУТИ ГАРМОНИЗАЦИИ, 2020
2. ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ, КАДАСТРА И КАРТОГРАФИИ, ПРИКАЗ от 20 октября 2020 г, № П/0387, ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОРЯДКА УСТАНОВЛЕНИЯ МЕСТНЫХ СИСТЕМ КООРДИНАТ
3. Обиденко В. И. Методология геодезического обеспечения цифровой экономики Российской Федерации  // Геодезия и картография.  –  2019.  –  Т. 80.  – №  12.  –  С.  42–55
4. Герасимов А.П., «Местные системы координат», ГЕОПРОФИ, №4, 2009
5. Мазурова Е. М., Карпик А. П., Ганагина И. Г., Гиенко Е. Г., ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ, 2016
6. ГКИНП (ГНТА)-06-278-04 Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95)
7. СТО Роскартография 3.3-2020, ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ СПУТНИКОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ В ГСК-2011, Основные требования.
8. ПРИКАЗ МЭР N 138 от 29 марта 2017 года «Об установлении  структуры государственной геодезической сети и требований к созданию  государственной геодезической сети, включая требования к геодезическим пунктам»