Почему слой уезжает на сто метров, хотя система координат в файле записана

Это одна из тех историй, где всё «по документам» правильно, а на экране — неправильно. Вы получаете набор данных, кладёте его в свой проект, и он встаёт рядом с тем местом, где должен быть: дома аккуратно повторяют форму квартала, но весь квартал сдвинут на сотню-полторы метров. Геометрия при этом целая, масштаб верный, ничего не искажено — просто всё вместе поехало.

Ниже — что происходит на самом деле, как проверить это у себя за минуту и что я поменял у себя, когда разобрался.

1. Сдвиг берётся из описания системы, а не из самих координат

Координаты в файле почти всегда в порядке. Уезжает не файл, а его прочтение.

Если данные лежат в местной системе на эллипсоиде Красовского (а это почти вся Россия — Пулково-1942, МСК регионов, городские системы), то, чтобы показать их вместе с любыми данными на WGS 84, программе нужен переход между двумя датумами: семь чисел — три сдвига, три разворота, масштаб. Для наших мест это примерно 23, −140, −80 метров по осям. Пока эти числа известны, всё совпадает. Как только они потерялись — данные встают со сдвигом того же порядка: сотня с лишним метров.

Теряются они удивительно легко. Описание системы, которое лежит рядом с шейп-файлом в файле .prj, существует в двух диалектах. В одном из них узла с параметрами перехода нет вовсе — есть только имя датума. Современные программы иногда угадывают систему по остальным параметрам и подставляют переход сами, а вот приёмник постарше или тот, что не занимается угадыванием, честно берёт датум без перехода. Получается ровно то, что вы видите на картинке: те же самые дома, тот же самый файл, два разных прочтения.

2. Как проверить свой файл за минуту

Не нужно ничего запускать — достаточно открыть .prj рядом с .shp любым текстовым редактором и посмотреть на две вещи:

• есть ли в тексте TOWGS84[ — это и есть те самые семь чисел перехода;
• есть ли AUTHORITY[...] внутри описания датума и в самом конце — это код, по которому систему можно опознать однозначно, даже когда параметры записаны не полностью.

Если нет ни того, ни другого — файл будет читаться по-разному в разных программах, и однажды вы получите свой сдвиг. Лечится это без перевыгрузки: можно дописать узел перехода в .prj руками (это обычный текст), а можно задать систему в приёмнике явно, не полагаясь на то, что он её угадает.

Проверка «уехало или нет» тоже делается на одной точке: возьмите узнаваемый угол здания, посмотрите его координаты в вашем файле и сравните с тем, что показывает любой источник на WGS 84. Расхождение в сотню метров с постоянным направлением — это датум, а не ошибка съёмки.

3. Растр: привязка живёт не внутри картинки

Вторая половина той же истории — подложки. Растр в чертёж вставляют почти всегда, и почти всегда с ним же приходит вопрос «почему картинка легла в нулевую точку».

У картинки координаты хранятся либо внутри файла (так умеет GeoTIFF), либо рядом — в маленьком текстовом файле-компаньоне: .pgw для PNG, .tfw для TIFF. Шесть чисел: размер пикселя в метрах, поворот и координаты центра левого верхнего пикселя. Часть программ читает привязку внутри файла, часть — только компаньон, и когда компаньона нет, картинка встаёт в начало координат.

Отсюда простое правило: растр всегда должен уезжать вместе со своим компаньоном и описанием системы, а не одним файлом. Проверить легко — компаньон это текст, откройте и посмотрите: если размер пикселя выражен долями градуса (что-то вроде 0,000004), а система в .prj — метровая, то файл противоречит сам себе, и в чертеже он не встанет.

4. Если координаты есть, а системы нет

Третий случай — самый неприятный: файл открывается, координаты в нём похожи на метры (шести-семизначные числа), а чем они являются — не написано нигде.

Первое, что стоит сделать, — убедиться, что это действительно не градусы: широта и долгота по определению лежат в пределах ±90 и ±180. Всё, что больше, — это метры какой-то плоской системы, и дальше вопрос только в том, какой. Помогает следующее:

• порядок чисел. Шестизначное число около 500 000 — почти наверняка «восток» зоны Гаусса-Крюгера или UTM, а вот семизначное с ведущей цифрой номера зоны — это уже привычный вид местных систем;
• разность с известной точкой. Если на объекте есть хоть один пункт с известными координатами в WGS 84, разность даст и зону, и сдвиг начала;
• сопроводительные документы. В российских проектах система обычно названа в штампе или в пояснительной записке — «МСК-XX, зона N».

Автоматически «определить систему по файлу» нельзя: одни и те же числа могут принадлежать разным системам. Поэтому если файл пришёл без описания — быстрее всего запросить его у того, кто файл отдал, чем перебирать варианты.

5. Что я поправил у себя

Я держу сервис, который отдаёт карты в форматах для чертёжных и ГИС-программ, и все три вещи выше были у меня же не в порядке. Разобравшись, я:

• стал писать в .prj полное описание с параметрами перехода и кодами — то же самое, что и раньше уходило с чертежами, теперь уходит со всеми векторными выгрузками. Тот же замер, что дал 136 метров сдвига, теперь даёт ноль;
• стал отдавать растр архивом вместе с компаньоном и описанием системы, а не одним файлом, — когда система координат для выгрузки выбрана явно;
• переписал сообщение об ошибке для случая, когда загруженный файл не несёт системы, а координаты не похожи на градусы: раньше человек читал «в выбранной области нет данных» и шёл искать другой город, хотя дело было в метрах, принятых за градусы.

Если проверите свои файлы по пунктам 2 и 3 — большая часть «загадочных» сдвигов объяснится за несколько минут.

Сервис, о котором речь