Система ПЗ-90. Основные итоги развития. Роль и место в единой системе КВНО страны Вдовин В.С. главный специалист ИАЦ ЦНИИмаш Пятая Всероссийская конференция. - презентация

1 Система ПЗ-90. Основные итоги развития. Роль и место в единой системе КВНО страны Вдовин В.С. главный специалист ИАЦ ЦНИИмаш Пятая Всероссийская конференция «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-2013) 15 – 19 апреля 2013 г., г.Санкт-Петербург

2 Система ПЗ-90 – Система геодезических параметров Земли (СГПЗ) «Параметры Земли» Состав СГПЗ: Фундаментальные геодезические постоянные; Параметры общеземного эллипсоида (ОЗЭ); Государственная общеземная геоцентрическая система координат (ГОГСК) Параметров Земли (также называемая «система ПЗ-90»), закрепляемая координатами пунктов Мировой космической геодезической сети (МКГС), находящихся на астрономо-геодезических пунктах (АГП) Минобороны России; Планетарные модели нормального и аномального гравитационного поля Земли (ГПЗ); Элементы трансформирования между системой координат ПЗ-90, мировой геодезической системой координат WGS-84 (принадлежит Минобороны США и также является геоцентрической), Международной земной системой координат ITRS (развивается под эгидой Международной ассоциации геодезии - МАГ) и национальными референцными системами координат России.

3 1. Основные итоги развития. Система ПЗ-90 принадлежит Минобороны России, и периодически обновляется им в виде уточнённых версий. Версии системы ПЗ-90, выпущенные после ПЗ-90, также называются системами ПЗ.90 с добавлением «номера» издания – ПЗ-90.ХХ. Это соответствует международной практике (в отношении системы ITRS) и практике США (в отношении системы WGS-84). Особенность принятия всех трёх версий системы ПЗ-90 заключается в том, что на федеральном уровне принимаются нормативно-правовые акты об установлении систем координат ПЗ-90.ХХ, а системы геодезических параметров Земли (СГПЗ) «Параметры Земли» в той же версии ПЗ-90.ХХ издаются в виде справочных документов Минобороны России.

4 Вид ПЗ-90 Версия ПЗ-90 ПЗ-90.02ПЗ Система координат ПЗ-90 Постановление Правительства РФ от 28 июля 2000 г. 568 «Об установлении единых государственных систем координат» Распоряжение Правительства РФ от 20 июня 2007 г. 797-р «О принятии предложения Минобороны РФ, согласованное с Минтрансом РФ и Роскосмосом, об использовании уточненной версии государственной геоцентрической системы координат "Параметры Земли 1990 года" (ПЗ-90.02)» Постановление Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 года 1463 «О единых государственных системах координат» Система геодезических параметров Земли ПЗ-90 Система геодезических параметров Земли «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) (Справочный документ). М., КНИЦ Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90.02). Параметры общеземного эллипсоида и гравитационного поля Земли. М., ВТУ ГШ

5 Таким образом, система геодезических параметров Земли «Параметры Земли» формально не имеет статуса государственной. Из предыдущего слайда следует ещё один вывод: Начиная с принятия системы координат ПЗ её прямое сокращение стало – ГОГСК (общеземная), а сокращение ГГСК, которое применялось к предыдущим версиям ПЗ-90, и некоторое время – к создаваемой Росреестром новой геоцентрической системе координат, применять более нецелесообразно. Применение сокращения ГГСК к двум системам координат вносило путаницу, и Минэкономразвития России ещё до приятия Постановления Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 года 1463 было принято решение называть новую геоцентрическую систему координат Росреестра – Геодезическая система координат 2011 года с сокращением ГСК-2011.

6 Система координат ПЗ-90 является основой геодезического обеспечения системы ГЛОНАСС Информация о ПЗ-90 распространяется публично: В официальных информационных источниках, непосредственно связанных с системой ГЛОНАСС Информационный источникЭлектронный адрес источника Название публикации Ассоциация «ГЛОНАСС/ГНСС- Форум» 51ru.pdf Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал В диапазонах L1, L2. (редакция 5.1). МОСКВА 2008 г. Пункт Система координат. Система высокоточного определения эфемерид и временных поправок (СВОЭВП) глобальной навигационной системы ГЛОНАСС svoevp.ru/cgi- bin/view.pl?cid= Система координат Международный комитет по ГНСС – МКГ (International Committee on Global Navigation Satellite Systems - ICG) icg/2012/template/PZ90- 02_v2.pdf Global geocentric coordinate system of the Russian Federation. November 7, WG D –Reference Frames, Timing and Applications.

7 В официальных международных информационных источниках, связанных с использованием системы ГЛОНАСС на воздушном транспорте (основные) Информационный источник Электронный адрес источникаНазвание публикации Международная ассоциация гражданской авиации – ИКАО (ICAO) - Циркуляр аэронавигационной информации Российской Федерации. AIC 04/09/ 12/02/ Documents/9849_en.pdf Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual. Second Edition –June Doc 9849 AN/457. Item Air%20Navigation%20Conference%20(ANConf 11)/anconf11_ip014_app_en.pdf GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GNSS). MANUAL. APPENDIX. AN-Conf/11-IP/14 Appendix. Item PZ-90 COORDINATE SYSTEM MODERNIZATION. Agenda Item 2: SARPs for GNSS elements and signals. Working Group of the Whole Meeting Montreal, Canada (19 – 28 March, 2013)

8 Необходимо отметить, что, согласно руководящим документам ИКАО, система ПЗ-90 до сих пор не одобрена ИКАО в качестве системы координат, равнозначной системе WGS-84, несмотря на то, что со стороны России такие предложения в ИКАО поступили ещё в гг. Рабочий документ (пункт 5.5b) 38-го Совещания Европейской группы аэронавигационного планирования (EANPG/38), состоявшегося 28 ноября 1996 г. в Париже, в котором была изложена позиция российской делегации по признанию равнозначности применения геодезической системы ПЗ-90 в качестве стандартной геодезической системы наравне с WGS-84. Уведомление о различии со Стандартами и Рекомендуемой практикой (SARPS) Международной организации гражданской авиации ИКАО от 23 сентября 1997 г., в котором сообщается, что на территории Российской Федерации используется государственная геодезическая система СК-42, имеющая параметры связи с геоцентрической системой ПЗ-90, которая служит координатной основой для системы ГЛОНАСС – одной из равнозначных компонент равнозначных компонент GNSS. Система WGS-84 в 1989 году одобрена ИКАО в качестве стандартной геодезической системы отсчета для целей будущей аэронавигации в рамках международной гражданской авиации. Для обеспечения быстрого и повсеместного внедрения геодезической системы отсчета WGS-84 в ИКАО выпущено «Руководство по Всемирной Геодезической системе 1984 (WGS-84). Второе издание Doc AN/946 (

9 В официальных российских информационных источниках, связанных с использованием системы ГЛОНАСС на воздушном транспорте (основные) Информационный источник Электронный адрес источника Название публикации МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (Федеральное агентство воздушного транспорта - Росавиация) new/sites/default/files/Pr ikaz_269.pdf Об опубликовании аэронавигационных данных аэродромов гражданской авиации, аэродромов совместного базирования и воздушных трасс Российской Федерации. Приказ Росавиации от г sr/Metodrek_rasp_mt_il _1_r_ _pril.pdf Методические рекомендации по проведению геодезической съемки аэронавигационных ориентиров и препятствий в общеземных системах координат на аэродромах Российской Федерации, обеспечивающих неточные заходы на посадку. Введены в действие распоряжением Минтранса России от 10 января 2012 г. ИЛ-1-р new/sites/default/files/R asp%20Mintransa_IL- 70-p.pdf Методические рекомендации по проведению геодезической съемки аэронавигационных ориентиров и препятствий в общеземных системах координат на вертодромах и посадочных площадках Российской Федерации. Введены в действие распоряжением Минтранса России от 4 июля 2011 г. ИЛ-70-р

10 Оценка состояния внедрения системы ПЗ-90 на воздушном транспорте Российской Федерации согласно методическим документам Росавиации Неиспользование (недостаточное использование) исходных координат пунктов Мировой космической геодезической сети и координат пунктов Государственной геодезической сети. По существу рекомендовано использовать систему ITRS с опорной сетью ITRF, которые российскими отраслевыми нормативными актами к использованию при геодезических работах не допущены. Геодезических пунктов ITRF в России нет, а имеющиеся пункты ITRF созданы и эксплуатируются для целей фундаментальной геодинамики. Для преобразований координат аэронавигационных ориентиров и препятствий аэродрома рекомендуется использовать ГОСТ Р «Глобальные навигационные спутниковые системы. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек», который не предназначен для использования при геодезических съёмках. Предложено определять нормальные высоты в Балтийской системе высот 1977 года c использованием методов геометрического, тригонометрического и спутникового нивелирования, и ортометрические высоты относительно геоида WGS-84 с использованием модели EGM-96, без указания нормативно-технических документов Росреестра (Роскартографии), в которых были бы даны методики достижения и оценки взаимной точности таких работ.

11 В официальных международных информационных источниках, связанных с использованием системы ГЛОНАСС на морском транспорте (основные) Информационный источник Название публикацииСодержание публикации относительно системы ПЗ-90 Радиотехническая Комиссия Морских Служб (RTCM) Международный стандарт RTCM SC-104, версия 2.2, 1998 г. Согласно стандарту, структура сообщений для GPS и ГЛОНАСС совпадают за исключением того, что для GPS координаты дифференциальных станций передаются в системе координат WGS-84, а для ГЛОНАСС – в системе ПЗ-90. Международная морская организация - ИМО (IMO) Резолюция А.915(22) от Пересмотренная морская политика в отношении будущего глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В п.2.2 дано современное состояние системы ГЛОНАСС. В приложении 1 дано определение системы ПЗ-90 как части системы ГЛОНАСС. Международная ассоциация маячных служб - МАМС (IALA) 1. Recommendations R-121. On the performance and monitoring of a DGNSS Service in the band kHz. Edition 1.1. December DGNSS Reference and Transmitting Stations in the Maritime Radionavigation (Radiobeacons) Band - Issue 8 - September 2002 – Introduction. 1. В п.3 устанавливается использование геодезической системы ПЗ-90 (с ошибкой записи «PE90») с системой ГЛОНАСС. В таблице 5.1 в поле Datum Type 7 Message устанавливается запись «PE90 for GLONASS». 2. Установлено использование системы ГЛОНАСС с собственной системой координат. Международная Гидрографическая организация – МГО (IHO) --

12 В официальных российских информационных источниках, связанных с использованием системы ГЛОНАСС на морском транспорте (основные) Информационный источник Название публикацииСодержание публикации относительно системы ПЗ-90 МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГУП «Морсвязьспутник») Морская дифференциальная подсистема ГЛОНАСС/GPS. Назначение, состав, требования и методы испытаний. Технико- эксплуатационные требования. Первое издание. М.,2001 Документ основан на применении Международного стандарта RTCM SC-104, в котором установлено использование системы ПЗ-90.

13 Оценка состояния внедрения системы ПЗ-90 на морском транспорте Российской Федерации На морском транспорте России система ПЗ практически внедрена только в Морской дифференциальной подсистеме Российской Федерации, находящейся в настоящее время в стадии развёртывания. Практическое мореплавание российским гражданскими судами и военными кораблями осуществляется в системах координат WGS-84 и СК-42. Согласно требованиям МГО морские навигационные карты для мореплавания на международных морских путях издаются Российской Федерацией (Управление навигации и океанографии Минобороны России ) в системе WGS-84.

14 Выводы по разделу 1 1. Система ПЗ-90 является геодезической основой системы ГЛОНАСС, и, согласно политике МКГ, играет важную роль в достижении взаимодополняемости ГНСС – такого состояния международной ГНСС (МГНСС), при котором входящие в нёё ГНСС и РНСС взаимно дополняют друг друга, и только в этом случае МГНСС становится действительно международной системой. Группа D (геодезия, время, приложения) МКГ нацелена, в т.ч., на решение этой задачи. 2. К концу 2012 года согласованы позиции Минобороны России, Росреестра и Роскосмоса в части геодезического обеспечения ГЛОНАСС: Геодезической основой системы ГЛОНАСС должна оставаться уточнённая государственная общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли» (версия ПЗ-90.11) и все её последующие более точные версии. Созданная Росреестром в рамках Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» Государственная геоцентрическая система координат 2011 года должна выполнять задачи геодезического обеспечения Российской Федерации. 3. Преодолены терминологические трудности: За системой ПЗ закреплено название «Государственная общеземная геоцентрическая система координат» (возможные аббревиатуры – ГОГСК или ОГСК). За геоцентрической системой координат, созданной Росреестром, закреплено название «Государственная геодезическая система координат 2011 года» и аббревиатура ГСК Внедрение системы ПЗ-90 на международном воздушном и морском транспорте нельзя считать эффективным и требует принятия дополнительных мер.

15 2. Роль и место в единой системе КВНО страны Разработчики системы ПЗ-90 уже с конца 90-х годов прошлого века обращали внимание на необходимость её согласования не только с новыми геодезическими построениями России (последнее из них – ГСК-2012), но и с геоцентрической системой координат США WGS-84, признанной рядом международных организаций в качестве международного стандарта, и с Международной земной опорной системой ITRS (International Terrestrial Reference System). Очевидной является необходимость согласования и опорных сетей этих систем координат: Мировой космической геодезической сети (МКГС) Минобороны России, Государственной геодезической сети (ГГС) Российской Федерации и, наконец, Международной земной опорной сети ITRF (International Terrestrial Reference Frame). Задача согласования с земной опорной сетью TRF (Terrestrial Reference Frame) системы WGS-84 не ставится, т.к. на территории России пунктов этой сети нет, но все они согласованы с ITRF.

16 В рамках работы России в МКГ задача согласования вышеуказанных систем координат расширилась, т.к. ЕС и Китай объявили в МКГ о наличии у создаваемых ими ГНСС собственных систем координат, соответственно, GTRF и CGCS2000. Стратегия МКГ согласовать геодезические системы всех ГНСС и РНСС, входящих в МГНСС, между собой и ITRF, а саму ITRF сделать международным стандартом

17 По структуре геодезического обеспечения системы ГЛОНАСС назрела необходимость внести коррективы как в структуру геодезического обеспечения системы ГЛОНАСС, так и в целом в структуру национальной космической геодезической программы по развитию Системы геодезических параметров Земли, для чего прежде всего необходимо провести следующие исследования

18 1)В целях развития Системы геодезических параметров Земли ПЗ-90: - по изучению зарубежного и международного опыта в развитии геоцентрических систем координат; - по согласованию системы ПЗ с последними версиями WGS-84 и ITRF, а также с новой Государственной геодезической системой координат ГСК-2011 (на «нулевую эпоху»), и «запуску» мониторингового режима системы ПЗ-90.11; - по проблемам и перспективам использования системы ПЗ в фундаментальном КВНО, развитии системы ГЛОНАСС, в т.ч., с учётом международных программ; - по организации международного сотрудничества по системе ПЗ-90, с увязкой его с развитием системы ITRS; - по снятию грифа секретности и опубликованию координат геодезических пунктов в системе ПЗ-90 (это не обязательно должны быть действующие пункты МКГС). По развитию сети открытых геодезических пунктов в системе ПЗ-90; - по выпуску необходимых нормативно-правовых и нормативно-технических документов по использованию системы ПЗ-90 во всех отраслях экономики, в т.ч., на всех видах транспорта; по созданию КГС ГЕОИК-3 и по приданию КГК ГЕОИК-2 и ГЕОИК-3 статуса космических систем двойного назначения (по аналогии с системой ГЛОНАСС), а затем (а может и одновременно) по выводу ГЕОИК-2, а затем и ГЕОИК-3 на международный уровень;

19 2) В целях непосредственного геодезического обеспечения системы ГЛОНАСС: - по обеспечению при эксплуатации системы ГЛОНАСС до 1 января 2014 г. перехода к использованию общеземной геоцентрической системы координат "Параметры Земли 1990 года" (ПЗ-90.11) – во исполнение Постановления Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 года 1463 «О единых государственных системах координат»; - по разработке необходимых нормативно-правовых и нормативно-технических документов по использованию системы ПЗ-90 во всех отраслевых видах АП, в т.ч., работающих и по другим ГНСС и в составе различных функциональных дополнений ГЛОНАСС и ГНСС; - по разработке методик и технологий создания цифровых (электронных) навигационных карт, используемых в АП, в системе ПЗ-90 (на ОЗЭ) на всех видах транспорта, прежде всего, морского, речного и воздушного; - по оптимизации структуры финансирования Федеральной целевой программы «ГЛОНАСС» на гг. в части конкретных работ по геодезическому обеспечению системы ГЛОНАСС и в целом по развитию системы ПЗ-90.

20 Опыт США в развитии геоцентрических систем координат (иллюстрация)

21 Опыт США в развитии геоцентрических систем координат (иллюстрация)

22

23 NASA Positioning, Navigation and Timing (PNT) ( PNT Areas + Global Positioning System (GPS) + Distress Alerting Satellite System (DASS) + Flight Dynamics + Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) + TDRSS Augmentation Service for Satellites (TASS) + Geodesy

24 Геодезия ( Геодезические опорные сети Опорная сеть WGS 84 – поддерживает и развивает Министерство обороны США (NGA) и транслирует через КА GPS WGS 84 предоставляется гражданским потребителям через ITRF (IGS, SLR VLBI DORIS). Методы согласования WGS 84 и ITRF не зависят от GPS сигналов WGS 84 и ITRF практически подобны (the same), но не идентичны (not identical).

25 Результаты пятилетней работы EUREF (иллюстрация) Создание EUREF Permanent Network (Мониторинговой сети EUREF) - EPN, основополагающими принципами развития которой являются: - открытость для развития по принятым EUREF правилам; - пункты EPN должны быть «активными», т.е. постоянно наблюдать ГНСС; - тенденция наращивания наблюдений в ГНСС, помимо GPS, системы ГЛОНАСС (а далее GALILEO и COMPASS) – на конец 2010 года количество пунктов наблюдений (ПН), работающих по ГЛОНАСС, составило 50% от общего количества ПН EPN; - инфраструктурная поддержка всех специальных проектов, связанных с GALILEO, и называемых Европейские инициативы (European initiatives); - совместное развитие с европейскими высотными сетями (UELN, EUVN) и Европейской комбинированной геодезической сетью ECGN; - согласованная работа центров данных и центров анализа по принятым EUREF правилам; - использование рекомендованных EUREF, но различных, пакетов программ (ПП) - BERNESE, GIPSY/OASIS и GAMIT, - с применением различных моделей и стратегий обработки данных.

26 Конечная цель развития EPN её использование в качестве опорной сети GTRF GALILEO и полное согласование с ней национальных геодезических сетей стран ЕС

27 Выводы по разделу 2 1.Система ПЗ-90 имеет все предпосылки стать геодезической основой единой системы КВНО Российской Федерации, но для этого необходимо разработать и реализовать взаимоувязанный ряд мероприятий, как на федеральном, так и на отраслевых уровнях. 2.Дальнейшее развитие системы ПЗ-90 может быть эффективным только при объединении усилий всех заинтересованных министерств и ведомств и координации их работы. 3.Создание «российского» блок ITRF прежде всего, должно быть направлено на решение фундаментальных задач геодезии и геодинамики, прописанных МАГ (Международная ассоциация геодезии, International Association of Geodesy - IAG) в целом за ITRF может стать одним из практических шагов по согласованию всех систем координат, используемых в МГНСС

28 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!