Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

Sergey Astakhov · 2020-05-15 14:11:23

У меня тут вштал ребром один концептуальный вопрос...

А для какой эпохи мы вносим наши геоданные в OSM?

Эпоха (epoch) в спутниковых измерениях обозначает привязку к какому-то моменту времени.

Автономные gps-приёмники выдают координаты относительно параметров орбит спутников, которые определены в глобальной системе координат. Они в принципе различны для разных спутниковых группировок (WGS84 для GPS, ПЗ-90.11 для ГЛОНАСС, GTRF для Galileo, CTRF для BeiDou), но их стараются поддерживать близкими к стандартной системе ITRF (разные реализации ITRF2008 и ITRF2014 отличаются на миллиметры и их можно считать эквивалентными).

Но это означает что никак не учитывается движения континентов со временем. А это движение не такое уж и маленькое - например Европа двигается со скоростью порядка 2.5 сантиметров в год на северо-восток, а та же Австралия "мчится" со скоростью уже около 7 см/год.

Анимация движения континентов

Пока у нас были приёмники метровой точности - это было не очень заметно. Когда же начали использоваться приёмники сантиметровой точности и точно привязанные ортофотопланы - тут уже это движение становится заметным, за 10 лет все объекты уезжают уже на десятки см.

Если приёмник используется в режиме RTK (Real Time Kinematic), с использованием поправок от базовой станции - то тут немного другая история.
RTK - это относительный метод и точность и эпоха координат зависит от точности и эпохи координат базовой станции. Если они фиксированные (а у большинства базовых станций это так) - значит приёмник будет определять свои координаты для той же эпохи, для какой определены координаты базовой станции. У некоторых станций есть по несколько точек подключения с разными базовыми координатами для разных систем/эпох.

Что это означает на практике?

Например это вылазит при обработке снимков для ортофото.

Явно виден систематический сдвиг опорных точек относительно центров снимков, он возникает из-за того что для их определения использовались координаты базовых станций определённых для разных эпох. Вроде бы сам сдвиг и не очень большой (порядка 15 см), однако для ортофотоснимка с разрешением в 5 см/пиксель это уже мозолит глаз.

А вот то же самое, но с координатами опорных точек, приведёнными к одной эпохе с координатами центров снимков - основной сдвиг пропал, привязка улучшилась.

Но тут как раз и встаёт изначальный вопрос - а к какой собственно эпохе приводить то?

В геодезическом сообществе подобные проблемы решают 2 способами:

Использованием местных систем координат на ограниченную область, жёстко прибитых к поверхности Земли через стационарные пункты. Тогда картографические координаты со временем не меняются, а меняются просто параметры перехода к глобальным координатам. В OSM как мне кажется это решение не подходит по причине глобальности проекта.
Использованием глобальных систем координат и фиксированных эпох. Т.е. договорились, что данные держим в такой-то фиксированной эпохе, а текущие измерения или проводим от базовых станций с координатами в нужной эпохе или измеряем в текущей эпохе и потом приводим к фиксированной используя скорости движения тектонических плит для района измерений. Подобное решение используется в большинстве стран, которые используют глобальные системы координат.

В общем, нужно нам договориться, какую эпоху GPS-измерений мы будем использовать для данных OSM и соответственно для привязки ортофотопланов.
Если использовать текущую - то при каждом обновлении ортофотоплана будет нарастать его смещение относительно существующих данных, а получение согласованных данных в одной эпохе превращается в кошмар.

Уже была первоапрельская шутка по этому поводу - https://blog.openstreetmap.org/2017/03/ … tectonics/
Но в каждой шутке, как известно, есть только доля шутки.

Если же использовать фиксированную эпоху - то обновлять данные потребуется только раз в дцать лет, при смене этой опорной эпохи. Но надо будет выбрать какую именно эпоху использовать. Существующие сети референсных станций, которые используют единую эпоху, показывают в этом полный разнобой. Примеры:

Сеть     Система координат Эпоха

EFS-CORS    ITRF2014       2010.0
RTKNet      ITRF2014       2010.0
PrinNet     ITRF2008       2014.0
Геоспайдер/
Сеть РС СПб ITRF2008       2013.05.23

Эстонский кадастр (который используется для отрисовки и импорта в Эстонии) использует европейскую систему ETRS89 и соответственно эпоху 1989.0.

Ещё размышления на эту тему (на английском языке): https://www.openstreetmap.org/user/Step … ary/390290

А что думаете по этому поводу Вы?

Last edited by Sergey Astakhov (2020-05-15 14:32:19)

usm78-gis · 2020-05-15 21:11:31

Абстрактное решение проблемы очевидно, но не приведет ни к каким практическим результатам:
добавить геоцентрические координаты точки (в адекватной и верифицируемой геодезической системе, то есть не "WGS84" и тем более не ПЗ-90, а ITRF) как тэги с указанием эпохи.
Для того, чтобы можно было воспользоваться локальными системами, они должны иметь установленную и верифицируемую связь с ITRF (как например ETRS89).
Руководитель Геоспайдера же здесь на форуме объяснял, как они придумали свою систему
(и она не совпадает с ITRF2008@2013-05-23 ), а основной целью было обеспечение преемственности
городских планшетов за последние 100 лет.
Для СПб и области было бы самым правильным использовать ETRS89,
задав параметры преобразовавания "датума Геоспайдера" для обеспечения совместимости
с официальным данными.
Все необходимое для этого есть на сайте Геоспайдера.

Last edited by usm78-gis (2020-05-15 21:16:26)

chnav · 2020-05-15 21:28:31

В ОСМ в текущем варианте API (судя по всему - окончательному) даже высот нет. Какие эпохи ITRF, о чём вы...
Вот нарисовать с помощью костылей псевдо-3D храм Василия Блаженного под рендер, да ещё с "сантиметровыми точностями" - с этим проблем нет.

Last edited by chnav (2020-05-15 21:52:03)

pfg21 · 2020-05-15 22:54:25

99,9% осмеров о таком не задумывались. бОльших проблем хватает
95% даже не въедут с разгона (отношу себя к таким)
99% данных осм отрисованы с погрешностью больше метра (ткну пальцем в небо) просто потому, что спутник.снимки плавают, что видно на границе склеек.
кривость снимков гористой местности это отдельная пестня

я это к чему, на мой непрофесиональный взгляд осм еще сильно не дорос до таких точностей.
но за описание и разъяснения огромное спасибо !!

wowik · 2020-05-16 08:05:15

OSM есть виртуальная реальность.
Объекты физического мира там представлены своими аватарами - OSM объектами.

Автонавигатор, к примеру, делает нам некую визуализацию этой виртуальной вселенной (карту) и показывает на ней положение аватара пользователя - значок, изображающий его машину.

Совершенно не важно, каково именно конкретное отображение (пересчет координат) из реального мира в виртуальный. Главное, чтобы оно сохраняло характеристики относительного расположения пользователя и других объектов.

Поэтому все систематические ошибки определения координат не играют особой роли, если они повторяются и при определении координат всех объектов, и положения пользователя, и т.п.

pfg21 · 2020-05-16 09:26:16

сдвиг земли не систематическая ошибка определения координат, т.к. изменения происходят в совершенно другой системе.
они не воспроизведутся даже на идентичном оборудовании.

Sergey Astakhov · 2020-05-16 15:25:10

usm78-gis wrote:

Руководитель Геоспайдера же здесь на форуме объяснял, как они придумали свою систему
(и она не совпадает с ITRF2008@2013-05-23 ), а основной целью было обеспечение преемственности
городских планшетов за последние 100 лет.

Если вы про это сообщение, то там явно написано:

Сеть КГА и сеть "ГЕОСПАЙДЕР" работают в системе координат ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013 г.

Или вы какое-то другое сообщение имеете в виду? Всякие местные системы координат (МСК) и МСК-78 в частности нам тут не слишком интересны, т.к. у нас в базе хранятся географические координаты (в градусах) а не местные (в метрах).

usm78-gis wrote:

Для СПб и области было бы самым правильным использовать ETRS89

ETRS89 мне не очень нравится во первых своей ограниченностью только европейским регионом, а во вторых тем что оно уже довольно далеко убежало от ITRS/ITRF:

https://confluence.qps.nl/qinsy/9.1/en/european-terrestrial-reference-system-89-etrs89-182618396.html wrote:

Since 1989.0 the ETRS89 and the ITRS diverge due to the continental drift at a speed about 2.5 cm per year. At present, the two coordinate systems differ by about 60 cm.

chnav wrote:

В ОСМ в текущем варианте API (судя по всему - окончательному) даже высот нет. Какие эпохи ITRF, о чём вы...

Я не предлагаю менять API, по крайней мере пока. Конечно, поддержка всей этой кухни на стороне сервера (со всяким блэкджеком и бортпроводницами с автоматической коррекцией данных на выбранную эпоху) была бы замечательным решением, но для этого надо чтобы накопилось существенное кол-во высокоточных данных, чего в ближайшее время явно не случится.
Однако данные с точной привязкой всё-таки появляются и их постепенно будет становиться больше и хочется как-то упорядочить их внесение.

wowik wrote:

Поэтому все систематические ошибки определения координат не играют особой роли, если они повторяются и при определении координат всех объектов, и положения пользователя, и т.п.

В том то и дело, что эти "ошибки" при высокоточных измерениях зависят от настройки оборудования и используемой базовой станции и поэтому не повторяются. Измерил одну точку от одной станции - получил одни координаты. Потом станцию выключили, воспользовался другой - хлоп и координаты уже отличны, т.к. координаты новой базовой станции были измерены для другой эпохи. Или воспользовался глобальным сервисом типа Trimble RTX - а там координаты получаются для текущей эпохи вместо какой-то фиксированной, а значит тоже получай смещение.

Проблема на практике выглядит таким образом при использовании ортофото:

Отрисовали данные в OSM на основе ортофото привязанного к точкам в одной эпохе, потом сделали новое ортофото на базе точек от другой эпохи - и получается сдвиг. Выбором одной фиксированной эпохи для привязки этого можно избежать.

usm78-gis · 2020-05-16 19:04:38

Sergey Astakhov wrote:

Если вы про это сообщение, то там явно написано:
Сеть КГА и сеть "ГЕОСПАЙДЕР" работают в системе координат ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013 г.

Сравните официальные координаты PULK в ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013 с цифрами в таблице Геоспайдера-
они ненамного но отличаются.

Всякие местные системы координат (МСК) и МСК-78 в частности нам тут не слишком интересны, т.к. у нас в базе хранятся географические координаты (в градусах) а не местные (в метрах).

Вносите все какие есть (в тэги): "Господь разберется" (c). ОСМ это база данных географической информации,
а <node lat="" lon=""/> (без высоты как справедливо говорит chnav) это в наши времена и есть
самый настоящий "маппинг под рендерер".

ETRS89 мне не очень нравится во первых своей ограниченностью только европейским регионом, а во вторых тем что оно уже довольно далеко убежало от ITRS/ITRF

ETRS89 жестко связана с ITRF и не контролируется всякими EFT-CORS,
ее всегда можно пересчитать в ITRF на любую эпоху.
Геоспайдер как раз и явлется приятным исключением, так как PULK включена в его сеть
и фокусы EFT-CORS и Smartnet у него не пройдут.

Last edited by usm78-gis (2020-05-16 19:10:57)

Sergey Astakhov · 2020-05-17 01:58:52

usm78-gis wrote:

Сравните официальные координаты PULK в ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013 с цифрами в таблице Геоспайдера-
они ненамного но отличаются.

Официальных координат для PULK "ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013" не нашёл, попробовал посчитать сам из координат ITRF 2014 на эпоху 2010.0 (отсюда) - получилась разница в ~6 мм.
Но вполне допускаю что я что-то где-то не учёл, до миллиметровых точностей я пока не готов спускаться.

usm78-gis wrote:

Вносите все какие есть (в тэги): "Господь разберется" (c).

Дело в том, что я не вношу сами объекты, я делаю ортофото.
И вот для этих ортофо мне нужно выбрать эпоху приведения координат.
Эти ортофото потом используют для обрисовки и уточнения другие участники.
Мне кажется не стоит требовать от них заносить при этом что-то ещё в какие-то специальные теги.

Last edited by Sergey Astakhov (2020-05-17 02:04:21)

usm78-gis · 2020-05-17 19:21:32

Sergey Astakhov wrote:

Официальных координат для PULK "ITRF 2008 на эпоху 23.05.2013" не нашёл, попробовал посчитать сам из координат ITRF 2014 на эпоху 2010.0 (отсюда) - получилась разница в ~6 мм.
Но вполне допускаю что я что-то где-то не учёл, до миллиметровых точностей я пока не готов спускаться.

Я считал когда еще не было ITRF 2014 по данным для IGb08 и получались разногласия в 20 см.
Так что в этих делах нужен периодический независимый учет и контроль.

И вот для этих ортофо мне нужно выбрать эпоху приведения координат.
Эти ортофото потом используют для обрисовки и уточнения другие участники.

Я бы пересчитывал в ITRF2014 на 23.05.2013 (2013.4 на oma.be)
Одновременно полезно установить связь с ETRS89.
Интересно, Геоспайдер будет работать в Финляндии у границы, чтобы проверить на пунктах
их геосети.

Sergey Astakhov · 2020-05-19 13:29:35

В общем, выбрал пока для привязки новых ортофото эпоху 2010.0, текущую опорную в ITRF.

Старые снимки перепривязывать пока не планирую, если где-то увидите расхождение с новыми - просто сдвиньте старый снимок под новый.

usm78-gis · 2020-05-19 15:33:36

А над Пулковской обсерваторией разрешено летать ?

Sergey Astakhov · 2020-05-19 16:21:41

usm78-gis wrote:

А над Пулковской обсерваторией разрешено летать ?

Это место относится к диспетчерской зоне ULLI - https://vatrus.info/airport/ULLI
Т.е. официально можно только после получения соответствующего разрешения.

На карте DJI No Fligh Zone относится к области требующей авторизации (Authorization Zones).

usm78-gis · 2020-05-23 10:31:48

Sergey Astakhov wrote:

usm78-gis wrote:
А над Пулковской обсерваторией разрешено летать ?
Это место относится к диспетчерской зоне ULLI - https://vatrus.info/airport/ULLI
Т.е. официально можно только после получения соответствующего разрешения.
На карте DJI No Fligh Zone относится к области требующей авторизации (Authorization Zones).

Я так и думал.

usm78-gis · 2020-05-30 17:16:55

Sergey Astakhov wrote:

В общем, выбрал пока для привязки новых ортофото эпоху 2010.0, текущую опорную в ITRF.

Для практических целей надо бы составить временную диаграмму сдвига и поворота
плоских координат (+proj=tmerc +lon_0=30 +lon_0=0), чтобы всем было понятно
о картографическом эффекте какого порядка идет речь.

Sergey Astakhov · 2020-05-30 23:04:19

usm78-gis wrote:

чтобы всем было понятно о картографическом эффекте какого порядка идет речь.

Если брать для примера станцию в Пулково - тут есть прекрасные диаграммы изменения координат: http://www.epncb.oma.be/_productsservic … &type=ITRS
В среднем за 10 лет набегает 24.5 см разницы в координатах для соответствующих эпох.

#1 2020-05-15 14:11:23

Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#2 2020-05-15 21:11:31

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#3 2020-05-15 21:28:31

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#4 2020-05-15 22:54:25

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#5 2020-05-16 08:05:15

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#6 2020-05-16 09:26:16

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#7 2020-05-16 15:25:10

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#8 2020-05-16 19:04:38

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#9 2020-05-17 01:58:52

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#10 2020-05-17 19:21:32

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#11 2020-05-19 13:29:35

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#12 2020-05-19 15:33:36

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#13 2020-05-19 16:21:41

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#14 2020-05-23 10:31:48

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#15 2020-05-30 17:16:55

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

#16 2020-05-30 23:04:19

Re: Высокоточные измерения или В какой эпохе живёт OSM?

Board footer