Настройка GPS для работы с российскими картами

[Максим Дубинин]

Обсуждение статьи "Настройка GPS для работы с российскими картами"

http://gis-lab.info/qa/gps.html

[udav]

Не раз обсуждался пересчет датумов WGS84 – Красовский и переделывалась страница http://gis-lab.info/qa/gps.html
Есть у меня дополнения.

*Откуда пошли параметры популярные, но неверные параметры
dx +28
dy –130
dz - 95.
Оказывается, на этот счет есть достаточно авторитетные ссылки. Peter Dana дает следующие источники:
«National Imagery and Mapping Agency. 1997. Department of Defense World Geodetic System 1984: Its Definition and Relationships with Local Geodetic Systems. NIMA TR8350.2 Third Edition 4 July 1997. Bethesda, MD: National Imagery and Mapping Agency.»
«Defense Mapping Agency. 1987b. DMA Technical Report: Supplement to Department of Defense World Geodetic System 1984 Technical Report. Part I and II. Washington, DC: Defense Mapping Agency»

При этом он публикует таблицы из двух источников:
Defense Mapping Agency Technical Report, Department of Defense World Geodetic System 1984, DMA TR 8350.2 Second Edition, 1 September 1991. – на странице http://www.colorado.edu/geography/gcraf ... dlist.html
NIMA 8350.2 4 July 1977 and MADTRAN 1 October 1996 - на странице http://www.colorado.edu/geography/gcraf ... dlist.html
В этих таблицах и приведены указанные параметры пересчета: Pulkovo_1942, Krassovsky, -108,0.00480795, +28, -130, -95.

Вот так. Источник – Пентагон и NIMA.
Я этих оригиналов не видел, но оснований не верить Dana вроде бы нет, человек известный, при этом именно он рекомендуется Garmin Technical Support по геодезической части.

**Согласен что наш ГОСТ лучше.
\Кстати, Blue Marble тоже приводит те же цифры что и в ГОСТ (их можно видеть в файле настроек geocalc.dat достаточно новых версий Geotransformer). Тоже +25, -141, -80. Но они все же путаются – вот в последнем списке датумов (5.1) записаны данные венгерского эллипсоида по ошибке\.

Но я бы хотел все же внести небольшое уточнение в сказанное на странице http://gis-lab.info/qa/gps.html и в постинге viewtopic.php?t=202&sid=783a4d6994c2bd2 ... 5b1cf01126
\\«Цифры должны быть такие:
Для трехчленного преобразования СК42-WGS84:
dx=+23.92
dy=-141.27
dz=-80.9
Объясняю почему:
2 шага:
1. СК42-ПЗ90
dx=+25
dy=-141
dz=-80
2. ПЗ90-WGS84
dx=-1.08
dy=-0.27
dz=-0.9
У все согласно офиц. документу, то есть ГОСТу!»\\

Дело в том, что Гост 51794-2001 определяет пересчет СК42 в ПЗ90 не совсем так. Там написано:
Dx: + 25 +\- 2м
Dy: - 141 +\- 2м
Dz: - 80 +\- 3м
То есть указана точность этих цифр, погрешности. Видно, что величина этих погрешностей в 2-8 раз больше чем сам сдвиг ПЗ90-WGS84 (см. предыдущий абзац), который мы пытаемся приплюсовать к сдвигу СК42-ПЗ90. Дело в том, что СК42 – это референц-эллипсоид, а ПЗ90 и WGS84 – геоцентрические эллипсоиды. Параметры, и их сдвиг друг к другу, для ПЗ90 и WGS84 определяются одними методами, а СК42 – другими. Точность методов разная. Поэтому в ГОСТе и нет сдвига СК42-WGS84 – просто не имеет смысла пытаться определять его отдельно. Есть только понятие пересчета референц-эллипсоида СК42 в геоцентрическую систему вообще: называется СК42-ПЗ90. Дробных частей у этих цифр нет из-за того, что при данной точности пересчета они не нужны. Кстати, думаю, поэтому и в GPS-приемниках дробные значения dx, dy, dz и не вводятся в прибор. В то время как df дробный – вводится.

Таким образом, считаю что в них для определения СК42 надо в user datum вводить: Dx: + 25, Dy: - 141, Dz: - 80. Конечно, разница с приведенными на http://gis-lab.info/qa/gps.html величинами невелика, но результат все же идентичным не будет. Например, при вводе 23.92м вместо 25м, мы тем не менее получаем максимальное отклонение уже не 2 м, а 3 м.

***Насчет других, встречающихся, ошибочных параметров. Например, у Гриши Морозова, http://ne-grusti.narod.ru/Glossary/datums.html#1942, некоторые сведены в таблицу «Параметры преобразования для Пулково-1942»:
dX dY dZ da Df Источник
WGS84-1942 -27.0 +135.0 +84.5 0.0 0.0 0.554 -0.2263 Data+
1942-WGS84 +25.0 -141.0 -78.5 0.0 0.35 0.736 0.0 Stefan A. Voser
1942-WGS84 +28.0 -130.0 -95.0 -108.0 +0.00480795 Vladimir Zh.
Boston-PC Forum
1942-WGS84 +28.0 -130.0 -95.0 -108.0 +0.00480795 MADTRAN,
Peter H. Dana
1942-WGS84 +24.0 -123.0 -94.0 -108.0 +0.00480795 Stefan A. Voser

(параметры Stefan A. Voser – видимо сдвиг к WGS84 не СК42, а СК42-bursa, венгерской системы на том же эллипсоиде, эти же цифры наблюдаются в настройках Blue Marble).

Другие же варианты величин dx, dy, dz скорее всего, объясняются путаницей «настоящей» российской СК-42 с другими референц-эллипсоидами того же клана, применяющимися в соседних странах. Вот, например, список NIMA на странице P.Dana, http://www.colorado.edu/geography/gcraf ... dlist.html :
Afgooye, Krassovsky, -43, -163, +45 (сомали)
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 28 -121 -77 Hungary Romania
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 23 -124 -82 Poland
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 26 -121 -78 Czechoslavakia
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 24 -124 -82 Latvia
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 15 -130 -84 Kazakhstan
S-42 (Pulkovo 1942) Krassovsky 1940 24 -130 -92 Albania

****О параметре df. Встретил ошибку в ее определении у Garmin.ru (как проставлять Красовского, у них говорится в рубрике «вопросы и ответы»).
Они указали Df: - 0,0427764. Почему – легко понять: они посчитали разницу не между уплощениями (f) эллипсоидов, а между величинами "INVERSE FLATTERING" (1/f). Она и будет 298.257223563 (WGS84) - 298.3 (Красовский) =
0.042776437.
На всякий случай поискал я еще инфу, чем должен быть df. Но у того же Peter Dana четко указано на прямое уплощение: “Parameter Delta f is the WGS-84 flattening minus the specified datum flattening multiplied by 10^4”. Так что цифра garmin.ru – ошибка, вероятно, уже распространенная благодаря их сайту.

______________________________
Для сухого остатка для gis-lab, я бы предложил указать все-таки не цифры +23.92 -141.27 -80.9, а:

+25
-141
-80
-108
+0.00480796

[Dymon]

Знаете, имею Garmin 60 CS и аналогичные проблемы. В Ozi карты регистрирую в Pulkovo 1942 (2), File Datum вначале был WGS84, теперь поставил Pulkovo GisLab. В настройках самого GPS - Датум карты - User вначале с "неправильными" настройками (+28, -130, -95), затем по Вашему совету сделал (+25, -141, -80). Прибор купил недавно, и перед серьёзными походами тщательнейшим образом его тестирую. Делаю следующим образом. Рисую в Ozi планируемые треки и путевые точки, затем иду по запланированному маршруту и сравниваю результаты. И что получается? Я заметил, что "реальный" трек, который рисует прибор на экране, отличается от загруженного примерно на 50 м. Конечно, это можно списать на погрешность измерения, но мне кажется, не всё тут так просто. Дело в том, что эта ошибка, похоже, систематическая. То есть, "реальный" трек смещён относительно "теоретического" примерно на 50 м на юго-запад! Похоже на несоответствие датумов... Конечно, для реальной ориентировки это не создаёт очень больших проблем, и при overzoom 1,2 км несоответствия уже не видно, но методически это же неверно! Мне кажется, это связано с тем, что, несмотря на наши ухищрения с регистрацией карт в Pulkovo 1942 в Ozi и установкой User Datum с вышеозначенными параметрами эллипсоида Красовского в самом приборе - трансфер данных у всех Garmin происходит в WGS84. Может быть, с этим и связана эта ошибка? Если да, то как её избежать? Загружать точки из GPS и пересчитывать их координаты в истинные с помощью ArcGIS - это, конечно, замечательно. Это необходимо. Но это только полдела. Таким образом мы проецируем пройденный путь на существующую карту. Но мне куда чаще требуется решить обратную задачу, а именно: загрузить с карты набор интересующих меня точек или трек и потом найти и пройти все эти точки на местности. Вот здесь-то и главная проблема. На деле нужный поворот в лесу, конечно, не пропустишь: благо там дорог не море, но хотелось бы большей точности, тем более, как я понимаю, она вполне может быть достигнута. Заранее спасибо.

[Максим Дубинин]

1. Передача данных из GPS независимо от его настроек идет в WGS84
2. Поэтому мы используем для загрузки данных и их пересчета DNRGarmin с теми же настройками datum transformation
3. Использование (+28, -130, -95) или (+25, -141, -80) не дадут разницу в 50м, скорее 2-5, не больше.

[Ikar]

Я конечно не так хорошо разбираюсь в этом деле. Но мне все-таки кажется, что коррекцию ПЗ90->WGS84 правильнее учесть. Мне тяжело судить какую погрешность они вносят в вычисления, я исхожу из расчета указанного в SK42toWGS84.xls. На сколько там точно вычисляются оптимальные значения преобразования, если они учитывают в своих расчетах преобразование ПЗ90->WGS84?
Если я что-то не так понимаю, то прошу меня простить, т.к. информации в сети по этому вопросу практически нет.

[Максим Дубинин]

Разница между СК42 и WGS 84 порядка 120-150 м, это не означает ошибку, это означает, что в разных системах координат точка будет иметь разные координаты, отличающиеся на значение такого порядка.

Формулы пересчета и официальные данные переход ПЗ90->СК42->WGS 84

Формулы пересчета данных GPS-измерений из WGS-84 в СК-42 и обратно
http://gis-lab.info/qa/wgs84-sk42-wgs84-formula.html

ГОСТ 51794-2001 Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек.
http://gis-lab.info/docs/books/gost5179 ... 4-2001.zip

[geologic]

Внесу свои пять копеек. Смена датума в статье описана очень верно и подробно, даже может быть слишком. Однако после этих вполне верных настроек GPS по-прежнему показывает географические координаты, что крайне неудобно для полевого использования - попробуйте нанести одну лишь точку по десятичным градусам, и вы упреете! Топокарта ведь рассчитана на оперативное вынесение прямоугольных координат, есть готовая сетка итп.

Возможно стоит порекомендовать пользователям, сменив датум, тут же перейти на прямоугольные координаты. На Foretrex в настройках единиц (Units) есть User Grid. Задаем там знакомые всем параметры Central Meridian, False Easting 500000 м, Scale 1.0. Можно даже номер зоны выставить, т.е. F.Easting=7500000. В результате GPS добровольно показывает пулковские координаты. Снести их на карту по сетке не составит проблемы даже на коленке. Поскольку Foretrex уменьшенный ETrex, то последний тоже наверняка имеет UserGrid, скорее всего и ранние модели тоже. Пример выдачи координат:

GPS (Foretrex101):
------------------------
datum = WGS, Grid = UTM, на экране, например:
x=400 000, y=6 000 000

datum = Sk42 (gis-lab), Grid= UserGrid как описано выше:
x=400 085, y=6 002 494, это и есть координаты ГК.

DNR Garmin (проверка)
-----------------------
datum = Sk42 (gis-lab), далее через ArcView в GK:
x= 400 084, y= 6 002 494

Что довольно близко к расчетам через Arcmap.

[Олег Сергеевич]

А Central Meridian, нужно вводить нулевой, если прописывешь номер зоны в восточном смещении?

[geologic]

Если вы про настройку User Grid в Гармин, то наверное, центральный надо ставить как положено. Ведь "внутри" GPS, как показано в статье, "сидят" географические координаты. Они скорректированы лишь по датуму, но остаются в формате широта-долгота. User Grid же по сути ПРОЕКЦИЯ, которая на лету выдает метры некоей зоны отсчитывая от центрального меридиана. Если у нас будет долгота 37, то указав ц.мерид. 39 мы получим одни миллионы метров, а указав 0, скорее всего другие миллионы, намного больше, или зашкалит. Впрочем, надо попробовать

Попробовал - все так.

[geo]

3. Использование (+28, -130, -95) или (+25, -141, -80) не дадут разницу в 50м, скорее 2-5, не больше.

50 не дадут, а 20 - легко. Вообще- то эти параметры средние, а территория России весьма велика. То есть в каждом регионе цифры свои. К примеру, для Казахстана выше приводятся 15 -130 -84 , для России 25, -141, -80. Как предлагается делить, по госгранице? К тому же в Алма-Ате цифири другие: 19, -135, -81 гораздо ближе.
Попробуйте эти параметры поочерёдно забить в Garmin и посмотрите разницу в координатах любой путевой точки. Вам понравится.
Всё это является причиной того, почему профессиональную станцию GPS необходимо откалибровать в районе работ по 3-м пунктам с известными координатами.

[geologic]

geo, мне кажется, это не так. Параметры перехода от датума к WGS определяются положением центра эллипсоида относительно WGS. Оно, естественно, от страны не зависит, так как находится глубоко ппод землей. "Калибровать" GPS по точкам мможно, это делается, если датум неизвестен, и его нужно угадать. Мы так делали для своей Тюмени, когда прошляпили конвертацию. КОмпенисровали датум-преобразование простым сдвигом. Это эмпирически найденный сдвиг действительно разный для разных местностей, но не меняется резко на административных границах, а плавно, разумеется. В результате он всегда имеет некий разброс, для терриитории в 100 кмм у нас это было 3-5 м на краях.

[geo]

to:geologic
Именно, мы и говорим о сдвиге, поскольку Garmin использует преобразование с 5 параметрами, а не с 7. Для приблизительной навигации точности достаточно, если перемещаться в радиусе 100 км. Но когда расстояния в тысячах км, то приходится менять параметры сдвига.
По поводу калибровки GPS. Её НЕОБХОДИМО выполнять в каждом районе проведения работ, если требуется достичь сантиметровой точности, с целью уточнения параметров преобразования. Угадывают гадалки, геодезисты измеряют.

[geologic]

пролистал на досуге книжицу "ПЗ90" официального издания: там указаны именно эти параметры (+25, -141, -80) для перехода от СК42. Причем станции, на которых базируется эта разница, охватывают весь шарик, включая "нашу" Антарктиду. Никаких "локальных" значений не упоминается, видимо, они важны лишь профессионалам для высокой точности. Для нас похоже достаточно этих средних, так как точность их, как уже обсуждалось выше, +-2 м.

Далее в брошюре звучит, что ПЗ90 с большой долей вероятности отличается лишь на 1м от других геоцентрических систем, в частности, WGS.

[geo]

geologic
Это в книжке хорошо написано. Вы на практике этими параметрами пользовались? На собственном опыте могу сказать, что при использовании параметров +25, -141, -80 Garmin уводит меня от пункта с известными координатами на 10 метров, а не на +-2. Если же я изменяю их на 19, -135, -81, то попадаю на пункт до метра. Это практика. Предлагаю проделать то же самое и поделиться результатом, если у Вас есть координаты с точностью д 0.1 м.

[Максим Дубинин]

А что выступает в качестве пункта с известными координатами?

Вообще "до метра", "на 10 метров" - для бытовых GPS примерно одно и тоже (CEP). http://gis-lab.info/qa/cep.html