Система координат 1942 года

Система координат 1942 года (СК-42) — это единая государственная референцная система геодезических координат на территории СССР, основанная на референц-эллипсоиде Красовского. Она была введена в 1946 году (постановление Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 года) для обеспечения картографических, геодезических и топографических работ на всей территории страны. СК-42 представляет собой пространственную систему координат, в которой положение точек определяется геодезической широтой (B), геодезической долготой (L) и высотой (H) относительно поверхности референц-эллипсоида.

История создания

Предпосылки

До середины XX века в СССР использовались разрозненные системы координат, привязанные к различным локальным датумам (например, Пулковская система 1932 года). Отсутствие единой системы затрудняло создание точных топографических карт крупных масштабов, особенно для удалённых регионов Сибири и Дальнего Востока. Кроме того, развитие авиации, артиллерии и ракетной техники требовало высокой точности определения координат на больших территориях.

Разработка

Работы по созданию единой системы начались в 1930-х годах под руководством выдающегося геодезиста Феодосия Николаевича Красовского (1878–1948). В 1940 году был утверждён референц-эллипсоид, названный его именем, с параметрами:

• большая полуось (a) = 6 378 245 м;
• сжатие (α) = 1/298,3.

Окончательная привязка системы к геодезическому пункту в Пулковской обсерватории (близ Ленинграда) была выполнена в 1942–1946 годах. Начало отсчёта долгот было установлено по Гринвичскому меридиану (в отличие от ранее использовавшегося Пулковского меридиана).

Внедрение

СК-42 была официально введена в действие с 1 января 1946 года. Она стала основой для всех топографических карт СССР масштабов 1:10 000 — 1:1 000 000, а также для геодезических сетей сгущения. Система использовалась вплоть до распада СССР и продолжает применяться в постсоветских государствах, хотя постепенно вытесняется более современными системами (например, ПЗ-90, WGS-84).

Математическая основа

Референц-эллипсоид Красовского

СК-42 базируется на эллипсоиде Красовского, который является наилучшим приближением геоида (фигуры Земли) для территории СССР. Его параметры были выбраны на основе обработки астрономо-геодезических измерений, выполненных в 1920–1930-х годах. Эллипсоид ориентирован таким образом, чтобы его центр совпадал с центром масс Земли с точностью до нескольких десятков метров, а ось вращения была параллельна оси вращения Земли.

Система плоских прямоугольных координат (Гаусса-Крюгера)

Для практического использования на картах СК-42 применяется проекция Гаусса-Крюгера (поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция). Территория СССР была разделена на 6-градусные зоны (всего 60 зон), каждая из которых имеет свою осевую линию (меридиан). В каждой зоне координаты X и Y вычисляются относительно осевого меридиана и экватора. Для исключения отрицательных значений к координате Y добавляется 500 км, а номер зоны указывается впереди (например, Y = 7 500 000 м означает 7-ю зону и 0 км от осевого меридиана).

Высотная основа

Высоты в СК-42 отсчитываются от поверхности референц-эллипсоида (геодезическая высота). Однако на практике для топографических карт использовались нормальные высоты, определённые относительно Балтийской системы высот (нуль Кронштадтского футштока). Пересчёт между геодезическими и нормальными высотами требует знания высот геоида (квазигеоида) над эллипсоидом, что вносило дополнительные погрешности.

Применение

Топография и картография

СК-42 была основной системой для составления и обновления топографических карт СССР. На её основе созданы:

• карты масштабов 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:1 000 000;
• планы городов и промышленных объектов;
• специальные карты для нужд обороны, геологии, сельского хозяйства.

Геодезия и навигация

Система использовалась для:

• построения государственной геодезической сети (ГГС) с точностью до 1:100 000 (относительная погрешность);
• определения координат пунктов триангуляции и полигонометрии;
• обеспечения работы авиационных и морских навигационных систем (в том числе инерциальных);
• геодезического обеспечения строительства крупных объектов (БАМ, гидроэлектростанции, трубопроводы).

Военное дело

СК-42 была стандартной системой для Вооружённых Сил СССР. Она использовалась для:

• целеуказания артиллерии;
• планирования ракетных ударов;
• составления оперативных карт;
• привязки систем наведения (в том числе для баллистических ракет).

Ограничения и недостатки

Накопление погрешностей

СК-42 была разработана на основе измерений середины XX века. С течением времени из-за тектонических движений, дрейфа континентов и неточностей исходных данных погрешности системы начали накапливаться. Для территории СССР средняя ошибка определения координат относительно современной системы WGS-84 составляет от 10 до 30 метров, а в отдельных регионах (например, на Камчатке или в горах Памира) — до 50–100 метров.

Отсутствие глобальной привязки

СК-42 является референцной системой, то есть её эллипсоид не совпадает с общеземным эллипсоидом (WGS-84, ПЗ-90). Это затрудняет совместное использование данных СК-42 с данными спутниковых навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС). Для пересчёта координат необходимо применять специальные формулы (например, метод семи параметров Гельмерта), которые различаются для разных регионов.

Устаревание

С развитием спутниковой геодезии и внедрением системы ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года) в России, СК-42 постепенно выводится из эксплуатации. С 2012 года в Российской Федерации для государственных топографических карт рекомендуется использовать систему ПЗ-90.11, а для навигации — WGS-84. Однако СК-42 продолжает применяться в архивных данных, старых картах и в ряде отраслей (например, в геологии и землеустройстве).

Переход на современные системы

ПЗ-90

В 1990 году в СССР (позднее — в России) была разработана система ПЗ-90, основанная на общеземном эллипсоиде. Её версия ПЗ-90.11 (утверждена в 2014 году) обеспечивает точность определения координат до 0,1–0,5 метра. Она используется в системе ГЛОНАСС и для государственных геодезических работ.

WGS-84

Всемирная геодезическая система WGS-84 (World Geodetic System 1984) является стандартом для GPS и международных картографических проектов. Для перехода от СК-42 к WGS-84 применяются региональные параметры трансформации, которые публикуются в справочниках (например, ГОСТ Р 51794-2008).

Проблемы совместимости

При работе с историческими данными (например, архивными топографическими картами) необходимо учитывать, что координаты в СК-42 могут отличаться от современных на десятки метров. Для точной привязки старых карт к современным системам требуется выполнять геодезическую референцию (привязку по опорным точкам).

Интересные факты

• СК-42 была одной из первых в мире государственных систем координат, охватывающих столь обширную территорию (более 22 млн км²).
• Параметры эллипсоида Красовского были выбраны таким образом, чтобы минимизировать отклонения геоида именно на территории СССР. В других регионах (например, в Африке или Южной Америке) этот эллипсоид даёт значительные ошибки.
• Несмотря на устаревание, СК-42 до сих пор используется в некоторых странах бывшего СССР (например, в Казахстане, Беларуси, Украине) для ведения кадастровых и землеустроительных работ.
• В 2010-х годах в России была разработана методика автоматизированного пересчёта координат из СК-42 в ПЗ-90.11 с точностью до 1 метра, что позволило сохранить ценность старых карт.

Источники

• ГОСТ 32453-2013 «Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек».
• Красовский Ф. Н. «Руководство по высшей геодезии». — М.: Геодезиздат, 1942.
• Справочник по геодезии и картографии / Под ред. В. Д. Большакова. — М.: Недра, 1985.
• Руководство по использованию системы координат 1942 года. — М.: Военно-топографическое управление Генерального штаба, 1955.
• Техническая записка «Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90.11)». — М.: ВНИИФТРИ, 2014.