ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ ГЕОЦЕНТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

АННОТАЦИЯ

Использование Глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) оказало существенное влияние на модернизацию национальных систем координат в стране. В работе приведены результаты исследования деформации между локальным датумом, базирующемся на эллипсоиде Красовского и новым геоцентрическим датумом, относящимся к эллипсоиду WGS84.

ABSTRACT

The use of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) has had a significant impact on the modernization of national coordinate systems in the country. The paper presents the results of studying the deformation between a local datum based on the Krasovsky ellipsoid and a new geocentric datum related to the WGS84 ellipsoid.

Ключевые слова: опорные станции, ГНСС, GAMIT-GLOBK, скорости станций.

Keywords: reference stations, GNSS, GAMIT-GLOBK, stations velocities.

Высокоточная система координат необходима для решения задач в различных отраслях народного хозяйства, таких как землеустройство, кадастр, геодезия, картографирование, управление транспортом и другие. На территории Узбекистана, как и для многих других стран до сих пор действовала локальная негеоцентрическая система координат. Различные технологии, используемые для вычисления координат в ней, привели к формальному разделению горизонтальных и вертикальных датумов. В настоящее время для геодезических работ используется геодезическая система координат, основанная на эллипсоиде Красовского и Балтийской системе нормальных высот, введенной в 1977 г., но она имеет искажения до 30 м и не может удовлетворить требованиям новой информационной технологии [1]. С появлением спутниковых методов наблюдения появилась возможность предоставлять информацию в виде трехмерных координат в четко определенной системе отсчета. В последние годы широкое использование Глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) оказало существенное влияние на модернизацию национальных систем координат в стране [2]. В 2005 году в стране была запущена национальная программа по созданию государственной геодезической сети (ГГС) на основе измерений ГНСС (рис.1). Как и во многих странах, это позволяет заменить старый датум СК42 на геоцентрический датум WGS84. Ранее были ввыполнены ряд исследований для реализации геоцентрической системы координат на локальной территории, таких как разработка методов преобразования между системами отсчета, оценка влияния на временные ряды нагрузок окружающей среды (атмосферных, гидрологических и т. д.) и создание систем нормальных высот [3, 4]. Целью данной работы является исследование деформации между двумя системами координат СК42 и WGS84 для территории республики.

Рисунок 1 Сеть ГНСС Республики Узбекистан

Государственная геодезическая сеть включает в себя более 200 геодезических пунктов сетей различных классов точности.  Для вычисления деформации между различными датумами выбраны 144 пункта с известными координатами в обеих датумах (красные точки на рис.1). Система СК42 представлена опорными точками с координатами в проекции Гаусса-Крюгера (x, y)₄₂ и нормальной высотой H₄₂, где геодезическая (эллипсоидальная) высота h₄₂ в локальном датуме не определена. Предварительно плановые (x, y)₄₂ координаты были преобразованы в эллипсоидальные (B, L)₄₂. Обработка же ГНСС измерений исследуемых станций проводилась с помощью программы GAMIT/GLOBK версии 10.7, разработанный в Массачусетском технологическом университете [5]. GAMIT/GLOBK в основном применяется для вычисления ежедневных решений координат, матриц дисперсии-ковариации, неоднозначностей, атмосферных задержек и параметров орбит. Более подробно исходные данные (угол отсечки, модели гравитационного поля, негравитационных ускорений спутников, оценки сухой и влажной частей атмосферных задержек, глобального давления и температуры, фазовых смещений антенны и др.) и обработка данных была ранее описана в работе [6]. Для вычисления координат (геодезических широты, долготы и высоты) станций, отнесенных на эпоху ITRF2014, их обработка с использованием фильтра Кальмана проводилась в программном пакете GLOBK [5].

На рис.2 приведены значения вычисленных разностей между двумя датумами для плановых координат. Учитывая, что сеть имеет неравномерное распределение по территории страны и, большей частью, расположена в восточной части территории, являющейся областью развитой инфраструктуры, имеет смысл анализировать полученные результаты только для этой части территории. Как видно из рисунка, значения максимального смещения для широтного компонента (рис.2 слева) достигли 0.9 м, в то время как для разниц по долготе эти величины достигают 12 м (рис.2 справа). При этом значительные смещения имеем вдоль Тянь-Шаньского линеамента и Ферганской долины – наиболее активных с тектонической точки зрения областей территории. Это доказывает влияние геодинамических процессов на деформацию между системами координат и необходимость в будущем создания кинематической модели для трансформации между ними с учетом региональной модели современных движений земной коры.

Рисунок 2. Разница плановых координат между СК42 и WGS84

На данный момент для территории республики действует Балтийская система высот 1977 года и нет модели геоида, вычисленной с помощью спутниковых методов. На рис.3 показана деформация между значениями высот двух опорных датумов. Максимальные значения значительно превысили отклонения геоида для данного региона и достигли -64 м в районе Ферганской котловины.

Рисунок 3. Разница высот между локальным и геоцентрическим датумами

На основании полученных результатов можно сделать предварительный вывод, полученная сетка деформаций выявила влияние тектонического движения и рельефных особенностей региона на преобразование между локальной и геоцентрической системами. Это подтверждает необходимость создания кинематической модели преобразования с учетом тектонических движений региона.

Список литературы:

1. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии: монография: в 2 т. – ГОУ ВПО СГГА. М: Картгеоцентр, 2006. – Т.2. –360 с.
2. «О мерах по кардинальному совершенствованию системы ведения учета земли и государственных кадастров». Указ Президента Республики Узбекистан № УП-6061 от 7 сентября 2020 года. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lex.uz/ru/docs/4985030 (дата обращения: 01.12.22). 
3. Fazilova D., Ehgamberdiev Sh., Kuzin S. Application of time series modeling to national reference frame realization // Geodesy and Geodynamics. – 2018. –Vol.10 (4). – P.281– 287. https://doi.org/10.1016/j.geog.2018.04.003.
4. Fazilova D., Magdiev Kh., Sichugova L. Vertical accuracy assessment of open access digital elevation models using GPS // International journal of Geoinformatics. –2021. –17(1). –P.19–26.
5. Herring T.A., King R.W., Floyd M., McClusky S.C. Introduction to GAMIT/GLOBK. Release 10.7. Technical report. Massachusetts Institute of Technology. 2018 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://geoweb.mit.edu/gg/Intro_GG.pdf (дата обращения: 10.09.20).
6. Эргешов И.М., Махмудов М.Д., Фазилова Д.Ш. Обработка данных GPS в GAMIT/GLOBK: на примере постоянных станций сети Узбекистана // Universum: технические наук.и  № 10(79). Часть 1. М., Изд. «МЦНО», 2020. – с. 50-55. DOI: 10.32743/UniTech.2020.79.10-1.