Чем отличаются географические координаты от геодезических

В чем заключается геодезический метод определения координат

Чем отличаются географические координаты от геодезических

Мир заключает в себе немалое количество естественных и математических наук. Для таких наук, учёными создана система обозначения местоположения. Другими словами, точным наукам просто жизненно необходимы обозначения, которые могли бы понимать все люди, а не только учёные, занимающиеся развитием науки.

Имеются координаты обозначающие точки на плоскости и в воздухе. Геодезические координаты важны при проведении расчётов и вычислений, связанных с землепользованием. Как правило, их проводят узкоспециализированные сотрудники кадастра.

Координата

Координатой называется точка, обозначающая территориальное нахождение кого-либо или чего-либо в пространстве. Современная наука использует буквенные и цифровые обозначения для иллюстрирования объекта на плоскости.

Поскольку система обозначения используется в большинстве точных наук, соответственно значения в различных науках остаются неизменными для удобства понимания. Система обозначения была придумана учёными деятелями для решения большинства практических и теоретических задач.

Система координат создана уже давно, сотни лет назад. Но современный, научный вид приобрела лишь недавно. Как говорилось ранее, система координат используется большинством современных наук. Однако в геодезии координаты занимают почти главенствующую роль. Это происходит потому, что вся работа геодезиста начинается с обозначения местоположений группой координат.

Расположение используются в:

  1. Математике, геометрии (для построения графиков и функций).
  2. Артиллерии.
  3. Картографии (для обозначения объектов на карте).
  4. Космонавтике.
  5. Воздухоплавании.
  6. Судоходстве, а также абстрактных и точных науках.

Таким образом, наглядно можно убедиться в том, что специфика применения обозначения координат многообразна.

Определение координат, как правило, осуществляется лишь на двух осях пространства. Способность определять максимально точное местонахождение объекта требует включения третьей оси – высот. Объект определяется не в плоскости, а в пространстве.

Местоположение в геодезии

Геодезический метод определения координат заключается в обозначении точек на поверхности планеты Земля. Каждая точка обладает тремя значения, расчёты каждого значения производятся в индивидуальном порядке.

Геодезические системы координат имеют следующие пространственные факторы, которые влияют на работу геодезиста:

  • географические;
  • полярные;
  • прямоугольные;
  • Гусса-Крюгера.

Геодезист в процессе работы обязан использовать данные, полагаясь на все тонкости этих факторов. Каждый из этих факторов имеет свои уникальные формулы вычисления, которые помогают определить точное местонахождение объекта в пространстве.

Если работники пренебрегут этими факторами, полученные данные будут являться неверными.

Геодезические обозначения

Земной эллипсоид — это фигура для подсчёта геодезических координат. Фигура представляет точную модель планеты Земля.

Необходимость использования земного эллипсоида заключается в том, что общеизвестная фигура земного шара является математически неверной. Земля имеет форму не шара, а эллипсоида. Если бы учёные проводили свои исследования, руководствуясь тем, что формой земли является шар, все методы исследования планеты и космоса были бы в корне неверными.

Учёные определяют геодезические месторасположения, учитывая следующие критерии:

Как правило, используются все три величины.

Может возникнуть вопрос: для чего необходимы три величины. Измерение положения объекта в пространстве осуществляется благодаря подсчётам совокупности широты, долготы и высоты. Эти показатели указывают точное местонахождение точки.

Для продуктивной работы над тяжёлыми геодезическими задачами следует различать геодезические и географические координаты.

Различий много:

  • использование различных геометрических форм, применяемых в качестве идеальной формы Земли;
  • разное понимание высоты, долготы и широты.

Но, несмотря на различия, эти науки – геодезия и география – априори не могут существовать вне друг друга.

Первым фактическим различием научных сфер является то, что геодезия в исследованиях использует фигуру эллипсоид, а география – геоид. Это геометрическая фигура также является математически несовершенной, но визуально данная фигура больше схожа с планетой.

Геодезия и география имеют различительные понятия о широте, высоте и долготе. Из-за этого и появляется необходимость в разграничении координат среди данных наук. Изучения различий высоты, широты и долготы является весьма сложным математическим процессом. Однако различия можно описать в общих чертах.

Относительно понятия долготы науки никаких различий не имеют. Геодезическая широта рассчитывается от плоскости экватора до необходимой точки. Географическая широта определяется немного по-другому. Начало измеряется также от плоскости экватора, а концом является поверхность геоида.

Высота в геодезии определяется от уровня моря (в состоянии спокойствия), до необходимой точки. В географии высота рассчитывается от уровня сглаженной поверхности геоида, до необходимой точки.

Полярное месторасположение

Полярное местоположение необходимо для определения точки на маленьких территориях. Измерения полярной группы координат совсем неприспособленно для нахождения точки в больших территориальных масштабах.

Для измерения полярной системой координат необходимо учитывать два фактора:

Угол рассчитывается от северного направления меридианы до необходимой точки. Таким образом можно определить пространственное нахождение объекта, но для точных данных этого недостаточно. Далее следует выявить расстояние до объекта.

Расстояние вычисляется при помощи рулетки или сопоставления расстояния по карте. Из-за того, что расстояние в большинстве случаев определяется при помощи рулетки или других подручных средств, данный метод измерения не подходит для выявления точки на больших территориях.

Если применить полярную группу местоположения на территории, превышающей несколько десятков километров, полученные данные будут недостоверными в должной степени. Следовательно, вся проделанная работа будет являться попросту бесполезной.

Применение координат

Для нахождения точки в пространстве проделывается немалая описательная и вычислительная работа. Составляется специализированный план работы.

Имеется существенное количество классификаций научных систем координат. Рабочие решают, какую из систем координат стоит применить, исходя из поставленной задачи.

С работой маленьких масштабов отлично справляются следующие системы:

  • полярные системы;
  • прямоугольные системы координат.

Указанные системы удобны в использовании, но для решения задач в глобальных масштабах подойдут системы, позволяющие охватить все границы планеты.

Алгоритм положения применяется во многих науках, таких как: геодезия, география, математика, геометрия, баллистика (изучение полёта пули из огнестрельного оружия) и так далее. Естественным и математическим наукам необходимы алгоритмы, позволяющие выявить нахождение объекта в пространстве.

Работнику, проводящему замеры и выявляющему местоположения необходимых точек, требуется определиться с используемой системой координат.

Источник: http://zhiloepravo.com/kadastr/mezhevanie/geodezicheskie-koordinaty.html

Географические и геодезические координаты

Чем отличаются географические координаты от геодезических

Географические координаты ввел во II в. до н. э. греческий ученый Гиппарх. Земля представлялась в то время как однородный шар.

Географическими координатами являются угловые величины, называемые широтой и долготой, определяющие положение точки земной поверхности относительно экватора и начального меридиана.

Плоскость экватора проходит через центр Земли и перпендикулярна к ее оси вращения. В качестве начального меридиана избран меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию (Англия).

Однако сама Гринвичская обсерватория в настоящее время не функционирует и сохраняется лишь как историческое место.

Следует заметить, что на почетную роль начального меридиана в разное время претендовали Пулковский, Парижский, Лиссабонский и другие меридианы. Плоскость любого меридиана проходит через ось вращения Земли.

Географическая долгота – двугранный угол (l) между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, измеряемый в экваториальной плоскости (рис. 2, а) вправо и влево от начального меридиана, т. е. долгота бывает восточная (+) и западная (-) от 0 до 180°.

Географическая широта – угол (j) между радиусом шара, т. е. отвесной линией проходящей через данную точку, и плоскостью экватора. Широта на экваторе равна 0, на полюсах: северном +90°, на южном –90°.

Координаты, получаемые из непосредственных полевых наблюдений светил, стали называть астрономическими.

Астрономическая широта (jА) – угол, образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли.

Астрономическая долгота (lА) – двугранный угол между плоскостями астрономических меридианов данной точки и начального меридиана. Астрономический меридиан образуется сечением земной поверхности плоскостью, проходящей через отвесную линию в данной точке параллельно оси вращения Земли.

Рис. 2. Системы координат. Определение координат точки А:

а – географической долготы (l) и широты (j) на шаре;
б – в эллипсоидальной (В, L, Н = АА0) и
пространственной системах координат (ХА, YA, ZA)

Системы координат, применяемые в современной геодезии, можно разделить на две группы: эллипсоидальные, определяющие положение точки на поверхности эллипсоида; прямоугольные (двухмерные на плоскости, трехмерные в пространстве). К эллипсоидальным относятся геодезические координаты.

Геодезическая широта (В) – угол между нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора (рис. 2, б).

Геодезическая долгота (L) – двугранный угол между плоскостями геодезического меридиана (на поверхности эллипсоида) данной точки и начального меридиана.

В настоящее время географические координаты рассматриваются как обобщенное понятие об астрономических и геодезических координатах, когда уклонения отвеса от нормали к эллипсоиду не учитываются.

Геодезическую систему координат, связанную с общеземным эллипсоидом, распространенную на всю планету и предназначенную для решения научных и практических задач на планетарном или региональном уровнях, называют общеземной системой.

На поверхности Земли координатные системы закрепляют пункты геодезических сетей, которые являются их составной частью. Поэтому из-за неравномерности размещения геодезических пунктов, погрешностей измерений, особенностей их математической обработки общеземные системы координат различаются между собой.

Геодезическую систему координат, связанную с референц-эллипсоидом, распространяемую в пределах материка или территории того или иного государства, называют референцной системой.

Геодезические системы координат включают:

параметры эллипсоида;

высоту геоида над эллипсоидом в начальном пункте;

исходные геодезические даты (геодезические широта и долгота начального пункта, азимут с начального пункта на ориентирный пункт геодезической сети).

В работах по геодезии, картографии и топографии, выполняемых в СССР и затем в России, с 1946 г. принят эллипсоид Красовского (начальный пункт Пулково; превышение геоида над референц-эллипсоидом в начальном пункте равно нулю).

Размеры эллипсоида Красовского довольно близки к размерам общеземного эллипсоида, а их сжатия практически совпадают.

Эллипсоид Красовского в качестве координатной поверхности вместе с выбранными исходными геодезическими датами (координатами начального пункта геодезической сети страны и азимутом исходной стороны) образует государственную референцную «Систему координат 1942 г.» (СК-42).

В настоящее время Государственными системами геодезических координат и высот России являются система координат 1995 г. (СК-95), введенная постановлением Правительства РФ с 1 июля 2002 г., и Балтийская система высот.

В качестве координатной поверхности в этой системе используется эллипсоид Красовского.

За начало координат (как и в СК-42) приняты координаты центра Пулковской астрономической обсерватории, за исходный уровень отсчета высот – средний многолетний уровень Балтийского моря с исходным пунктом нивелирной сети в Кронштадте.

Положение пунктов в принятой системе координат может задаваться следующими координатами:

пространственными прямоугольными координатами X, Y, Z (направление оси Z совпадает с осью вращения отсчетного эллипсоида, ось X лежит в плоскости нулевого меридиана, а ось Y дополняет систему до правой; началом системы координат является центр отсчетного эллипсоида);

геодезическими координатами: широтой – В, долготой – L, высотой – Н. Геодезическая высота Н отсчитывается от точки на земной поверхности по нормали до поверхности эллипсоида;

плоскими прямоугольными координатами х и у, вычисляемыми в проекции Гаусса–Крюгера. Третья координата – абсолютная высота измеряется от среднего уровня Балтийского моря.

Астрономические долготы и широты, обозначаемые соответственно буквами jА и lА, получаются из прямых полевых наблюдений небесных светил, а геодезические обозначаются буквами В и L и связаны с размерами и ориентированием конкретного референц-эллипсоида в теле Земли и могут быть только вычислены. Началом координат в геодезической системе (на референц-эллипсоиде) служит точка ориентирования эллипсоида с известными астрономическими координатами (у нас в стране – это сигнал «А», т. е. центр круглого зала Пулковской обсерватории).

Геодезические координаты относятся к нормали к поверхности эллипсоида, а географические – к отвесной линии, т. е. нормали к уровенной поверхности, или к геоиду. Отвесная линия, нормаль к эллипсоиду и радиус-вектор эллипсоида, проведенные через одну и ту же точку на поверхности эллипсоида, занимают разные положения в пространстве.

Угол между отвесной линией и нормалью к поверхности эллипсоида называют уклонением отвесной линии, оно составляет от 2 – 3″ до 30 – 40″ и более в аномальных районах. Угол в 1″ на поверхности Земли соответствует дуге в 30 м.

Из-за этого различия в астрономических и геодезических координатах могут колебаться от сотни метров в среднем до километра и более в аномальных районах. Поэтому для перехода от астрономических широт и долгот к геодезическим необходимо определять в разных пунктах Земли уклонения отвесных линий.

Учет этих различий при расчетах обязателен для всех топографических карт. Игнорировать их можно только при мелкомасштабном картографировании.

В настоящее время в спутниковой геодезии применяются две общеземные системы координат: Всемирная геодезическая система WGS-84 и Российская система ПЗ-90 (Параметры Земли).

В системе WGS-84 начало отсчета координат задано в центре масс Земли; ось Z пространственной прямоугольной системы координат параллельна направлению на условный земной полюс (Международное условное начало МУН); ось X определяется плоскостями условного меридиана (параллелен нулевому меридиану) и экватора; ось Y дополняет систему координат до правой. Начало и положение осей этой координатной системы совпадает с геометрическим центром и осями общеземного эллипсоида WGS-84 с параметрами: а = 6 378 137 м,
a = 1:298,257 223 563, е2 = 0,006 694 380.

Система координат WGS-84, полученная в США по данным наблюдений ИСЗ, в дальнейшем неоднократно уточнялась, и с 1994 г. используется версия WGS-84 (G 730).

Система координат ПЗ-90 также является геоцентрической прямоугольной пространственной системой с началом в центре масс Земли; ось Z направлена к условному земному полюсу, а ось X – в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана.

Полученные в результате модернизации геодезические параметры Земли относятся к 2002 г., поэтому новой системе дано обозначение ПЗ-90 (2002). Параметры эллипсоида в этой системе следующие: а = 6 378 136 м, a = 1:298,257 839 303, е2 = 0,006 694 6619.

Системы координат WGS-84 и ПЗ-90 весьма близки друг к другу. Так, например, размеры больших полуосей эллипсоидов различаются на 1 м.

Источник: https://megaobuchalka.ru/11/49932.html

Системы координат, применяемые в геодезии

Чем отличаются географические координаты от геодезических

С помощью координат можно точно определить положение объекта. Однако известно, что наша планета имеет сложную форму. 

Поэтому системы координат (СК), применяемые в геодезии, могут иметь несколько видов. Они применяются для того, чтобы точно определить расположение объекта.

Геодезическая система координат

Данные, которые должны быть привязаны к определённому месту на земной поверхности, играют важную роль в различных сферах человеческой деятельности. 

Вот несколько примеров:

  • при создании карт во время проведения топографической съёмки для отображения расположения предметов и их высот;
  • для решения различных задач в навигации;
  • при использовании спутниковых навигационных систем.

СК строится следующим образом:

  1. Проводится плоскость через экватор (экваториальная).

  2. Перпендикулярно ей рассматривается такая, которая проходит через нулевой меридиан.

  3. Фиксируется расположение центра земли и полюсов.

Чтобы определить положение точки на Земле, к ней проводят отрезок, который перпендикулярен этому участку Земли. Обычно он отличается от того, который соединяется с центром планеты.

Строится сечение, проходящее через нормаль и полюса. Определяется угол, который она образует с проходящим через начальный геодезический меридиан. Таким образом определяется геодезический меридиан объекта.

Определяется ещё одно сечение, содержащее нормаль и оба полюса планеты. Здесь определяется линия пересечения с экваториальной. Теперь осталось определить угол между этой линией и нормалью, который равняется параллели этого места.

Астрономическая система координат

Земля имеет форму, которая называется геоидом. При использовании астрономических показателей требуется определить положение объекта на её поверхности с помощью определения астрономической широты и долготы.

Для вычисления первой из этих величин необходимо мысленно провести перпендикуляр к поверхности Земли в месте, для которого определяется положение. 

Для определения широты определяется угол с экваториальной плоскостью. 

Для вычисления долготы требуется вычислить двугранный угол плоскости, включающей в себя астрономическую нормаль и полюса, и той, которая включает в себя гринвичский меридиан. 

Для вычисления чисел в этой СК пользуются специальными инструментами для точных астрономических измерений углов и их приращений. Важно отметить, что нормаль в этой СК не совпадает с той, которая используется в геодезической. Если совпадения бывают, то они очень редки.

Полярная и биполярная система координат

В этом случае основой для определения положения места является использование полярной оси и её начала. В этом случае допускается применение линий, выбранных каким-либо удобным способом.

При определении местоположения нужно зафиксировать угол с полярной осью и расстояние от точки отсчёта. Такую СК применяют при работе на местности.

При работе с биполярной СК на местности используются две полярных оси. 

Направление на искомую точку будет иметь определённый угол с одной и с другой. Будет зафиксировано два расстояния: от одной начальной точки и от другой.

Сферическая система координат

Форма Земли более сложная по сравнению с правильной сферой. Однако при составлении карт, которые охватывают сравнительно небольшую площадь, для простоты предполагают, что планета представляет собой правильный шар.

В этом случае определение показателей происходит аналогично тому, как это делается в геодезической СК, но здесь вместо нормали используется отрезок между геометрическим центром сферы и точкой на поверхности. 

Здесь используются сферическая широта и долгота.

Система плоских прямоугольных координат

Для определения положения тел на земной поверхности можно использовать обычную прямоугольную СК.

Чтобы построить её центр и оси, необходимо учесть следующее:

  1. В качестве исходной точки рассматривается центр масс нашей планеты.

  2. Ось Z совпадает с осью вращения.

  3. Ось X проходит через пересечение экваториальной плоскости, той, которая проходит через полюса и гринвичский географический меридиан и поверхности земного шара.

  4. Y также проходит через экваториальную плоскость и поверхность планеты. Она перпендикулярна осям X и Z. Эта ось смотрит так, чтобы поворот от X к Y, если смотреть от Z, выполнялся бы против часовой стрелки.

Плоскую прямоугольную СК можно применять для местной топографической съёмки. В этом случае фиксируют перпендикулярные оси и устанавливают показатели, соответствующие расположению данной точки.

Источник: https://nauka.club/pomoshch-studentu/sistemy-koordinat-primenyaemye-v-geodezii.html

Навигационные системы координат

Чем отличаются географические координаты от геодезических

Для определения положения точки (объекта, воздушного судна) на поверхности Земли или некоторой точки над земной поверхностью необходима система координат. В практике аэронавигации наиболее широко используются следующие системы координат: географическая, сферическая, ортодромическая, полярная.

Географическая система координат. Строго говоря, такой системы координат нет. Этот термин объединяет две системы координат: геодезическую и астрономическую (рис. 1.5).

Так, для определения положения точки на поверхности земного эллипсоида применяют геодезическую систему координат, а для определения положения точки на поверхности геоида (Земли) соответственно астрономическую.

Отличие состоит лишь только в том, что астрономическую широту отсчитывают до отвесной линии в данной точке геоида (рис. 1.5, б), а геодезическую широту – до нормали к поверхности эллипсоида в данной точке (рис. 1.5, а) [11].

а) б)

Рис. 1.5. Системы координат:

а) геодезическая; б) астрономическая

Для приближенного решения задач, когда не нужно учитывать разности геодезических и астрономических координат точек, применяются географические координаты, в качестве которых используется геодезическая широта и долгота. Принято геодезические координаты называть географическими [11].

Географическая (геодезическая) широта φ – угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке А.

Широта измеряется от экватора в сторону полюсов от 0 до 90° и называется, соответственно, северной (положительной) и южной (отрицательной). Поскольку нормаль к поверхности эллипсоида не проходит через центр О, широту нельзя измерять центральным углом.

Ее нельзя измерять и дугой меридиана, так как кривизна последнего является переменной величиной.

Географическая (геодезическая) долгота λ– двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А.

Долгота измеряется от начального меридиана к востоку и западу от 0 до 180° и называется соответственно восточной (положительной) и западной (отрицательной).

Долгота, кроме угловых величин, может измеряться в единицах времени, необходимого Земле для того, чтобы повернуться вокруг своей оси на угол, который соответствует дуге, измеряющей долготу. При этом считают, что каждые 15° долготы соответствует 1 ч времени.

Сферическая система координат. В этой системе координат Землю принимают за сферу (рис. 1.6). Это удобно для решения многих задач, так как возможно производить расчет по формулам сферической тригонометрии. В общем случае сферическая система координат отличается от геодезических и астрономических координат.

Рис. 1.6. Сферическая система координат

Сферическая широта φс – угол, заключенный между плоскостью экватора и направлением в данную точку А из центра земной сферы. Сферическая широта может измеряться центральным углом или дугой меридиана от экватора в тех же пределах, что и географическая широта.

Сферическая долгота λс – двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки А. Сферическая долгота может измеряться центральным углом, дугой экватора или дугой параллели в тех же пределах, что и географическая долгота.

Сферические координаты используются при вычислении расстояний и углов между заданными точками по формулам сферической тригонометрии. Пересчет сферических координат в географические выполняют по следующим формулам [11]:

; .

Ортодромическая система координат. Эта система координат нашла широкое применение в современных устройствах счисления пути.

В ортодромической системе координат одна из дуг большого круга (обычно совмещаемая с линией заданного пути), играет роль условного экватора.

Другая дуга большого круга, лежащая в плоскости перпендикулярной плоскости условного экватора (обычно это дуга, проходящая через исходный пункт маршрута (ИПМ), – играет роль условного начального меридиана (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Ортодромическая система координат

Точка ИПМ служит началом координат, ось Х совмещается с условным экватором и ориентируется в направлении полета, а ось Z – с условным начальным меридианом и ориентируется так, чтобы уклонение вправо от оси полета было положительным.

Тогда координата Х будет играть роль условной долготы, координата Z – роль условной широты.

Особенностью системы является то, что вблизи условного экватора условные меридианы и параллели образуют практически прямоугольную сетку, что позволяет при незначительных отклонениях от ортодромии не учитывать сферичность Земли и от решения задач на сфере переходить к решению задач на плоскости [3].

Важным преимуществом этой системы является возможность применения ее в любых районах земного шара. Ортодромическая система координат наиболее полно соответствует условиям применения гироскопических курсовых приборов, обеспечивающих полет по ортодромической линии пути.

Полярная система координат. В этой системе координат положение точки на земном шаре определяется двумя координатами (рис. 1.8):

– азимутом А;

– горизонтальной дальностью ГД.

Рис. 1.8. Полярная система координат

Азимут указывает направление на воздушное судно относительно северного направления истинного меридиана, а горизонтальная дальность – расстояние на земной поверхности от радионавигационной точки или радиолокационного ориентира, положение которых известно, до места ВС. Северное направление меридиана в этой системе координат принято называть полярной осью, а фиксированную точку – полюсом.

Границы применимости полярной системы обуславливаются влиянием сферичности Земли на точность определения места ВС. Для допустимых в практике аэронавигации погрешностей, рассматриваемую систему можно использовать в радиусе 300 – 400 км от фиксированной точки. При этом условии сферичностью Земли пренебрегают и задачи решают как на плоскости.

Кроме рассмотренных основных систем координат в практике аэронавигации применяют и другие системы, каждая из которых связана с конкретными радионавигационными средствами, обеспечивающими определение разного вида линий положения.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник: https://zdamsam.ru/b44113.html

Что такое географические координаты?Почему не совпадают координаты ? Датум и сферойд карты.- Автомобильный туристический навигатор Garmin, эхолот, вид

Чем отличаются географические координаты от геодезических

Что такое географические координаты?Почему не совпадают координаты ? Датум и сферойд карты.

Весь материал взят из Википедии — свободной энциклопедии

Географи́ческие координа́ты – определяют положение точки на земной поверхности или, более широко, в географической оболочке. Географические координаты строятся по принципу сферических. Аналогичные координаты применяются на других планетах, а также на небесной сфере[1].

Широта́ — угол φ между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора.

Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии, (северную широту) принято считать положительной, широту точек в южном полушарии — отрицательной.

О широтах, близких к полюсам, принято говорить как о высоких, а о близких к экватору — как о низких.

Из-за отличия формы Земли от шара, географическая широта точек несколько отличается от их геоцентрической широты, то есть от угла между направлением на данную точку из центра Земли и плоскостью экватора.

Широту места можно определить с помощью таких астрономических инструментов, как секстант или гномон (прямое измерение), также можно воспользоваться системами GPS или ГЛОНАСС (косвенное измерение).

Долгота́ — двугранный угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы. Долготу от 0° до 180° к востоку от нулевого меридиана называют восточной, к западу — западной. Восточные долготы принято считать положительными, западные — отрицательными.

Выбор нулевого меридиана произволен и зависит только от соглашения. Сейчас за нулевой меридиан принят Гринвичский меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, на юго-востоке Лондона. В качестве нулевого ранее выбирались меридианы обсерваторий Парижа, Кадиса, Пулкова и т. д.

От долготы зависит местное солнечное время.

Высота

Чтобы полностью определить положение точки трёхмерного пространства, необходима третья координата — высота. Расстояние до центра планеты не используется в географии: оно удобно лишь при описании очень глубоких областей планеты или, напротив, при расчёте орбит в космосе.

В пределах географической оболочки применяется обычно высота над уровнем моря, отсчитываемая от уровня «сглаженной» поверхности — геоида. Такая система трёх координат оказывается ортогональной, что упрощает ряд вычислений. Высота над уровнем моря удобна ещё тем, что связана с атмосферным давлением.

Расстояние от земной поверхности (ввысь или вглубь) часто используется для описания места, однако не служит координатой.

Географическая система координат

В навигации в качестве начала системы координат выбирается центр масс транспортного средства (ТС).

Переход начала координат из инерциальной системы координат в географическую (то есть из O i {\displaystyle O_{i}} в O g {\displaystyle O_{g}} ) осуществляется исходя из значений широты и долготы.

Координаты центра географической системы координат O g {\displaystyle O_{g}} в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):

X o g = ( R + h ) cos ⁡ ( φ ) cos ⁡ ( U t + λ ) {\displaystyle X_{og}=(R+h)\cos(\varphi )\cos(Ut+\lambda )} Y o g = ( R + h ) cos ⁡ ( φ ) sin ⁡ ( U t + λ ) {\displaystyle Y_{og}=(R+h)\cos(\varphi )\sin(Ut+\lambda )} Z o g = ( R + h ) sin ⁡ ( φ ) {\displaystyle Z_{og}=(R+h)\sin(\varphi )} где R — радиус земли , U — угловая скорость вращения Земли, h — высота над уровнем моря.

Ориентация осей в географической системе координат (Г. С.К.) выбирается по схеме:

Ось X (другое обозначение — ось E) — ось, направленная на восток.Ось Y (другое обозначение — ось N) — ось, направленная на север.Ось Z (другое обозначение — ось Up) — ось, направленная на вертикально вверх. Ориентация трёхгранника XYZ,из-за вращения земли и движения Т. С. постоянно смещается с угловыми скоростями[2].
ω E = − V N / R {\displaystyle \omega _{E}=-V_{N}/R} ω N = V E / R + U cos ⁡ ( φ ) {\displaystyle \omega _{N}=V_{E}/R+U\cos(\varphi )} ω U p = V E R t g ( φ ) + U sin ⁡ ( φ ) {\displaystyle \omega _{Up}={\frac {V_{E}}{R}}tg(\varphi )+U\sin(\varphi )}

Основным недостатком в практическом применении Г. С.К. в навигации является большие величины угловой скорости этой системы в высоких широтах, возрастающие вплоть до бесконечности на полюсе. Поэтому вместо Г. С.К. используется полусвободная в азимуте СК.

Полусвободная в азимуте система координат

Полусвободная в азимуте С. К. отличается от Г. С.К. только одним уравнением, которое имеет вид:

ω U p = U sin ⁡ ( φ ) {\displaystyle \omega _{Up}=U\sin(\varphi )}

Соответственно, система имеет тоже начальное положение, осуществляется по формуле[2]

N = Y w cos ⁡ ( ε ) + X w sin ⁡ ( ε ) {\displaystyle N=Y_{w}\cos(\varepsilon )+X_{w}\sin(\varepsilon )} E = − Y w sin ⁡ ( ε ) + X w cos ⁡ ( ε ) {\displaystyle E=-Y_{w}\sin(\varepsilon )+X_{w}\cos(\varepsilon )}

В реальности все расчёты ведутся именно в этой системе, а потом, для выдачи выходной информации происходит преобразование координат в ГСК.

Форматы записи географических координат

Для записи географических координат может использоваться любой эллипсоид (или геоид), но чаще всего используются WGS 84 и Красовского (на территории РФ).

Координаты (широта от −90° до +90°, долгота от −180° до +180°) могут записываться:

  • в ° градусах в виде десятичной дроби (современный вариант)
  • в ° градусах и ′ минутах с десятичной дробью (самый современный вариант)
  • в ° градусах, ′ минутах и ″ секундах с десятичной дробью (исторически сложившаяся форма записи)

Разделителем десятичной дроби может служить точка или запятая. Положительные знаки координат представляются (в большинстве случаев опускаемым) знаком «+» либо буквами: «N» — северная широта и «E» — восточная долгота. Отрицательные знаки координат представляются либо знаком «−», либо буквами: «S» — южная широта и «W» — западная долгота. Буквы могут стоять как впереди, так и сзади.

Единых правил записи координат не существует.

На картах поисковых систем по умолчанию показываются координаты в градусах с десятичной дробью со знаком «−» для отрицательной долготы.

На картах Google и картах Яндекс вначале широта, затем долгота (до октября 2012 на картах Яндекс был принят обратный порядок: сначала долгота, потом широта).

Эти координаты видны, например, при прокладке маршрутов от произвольных точек. При поиске распознаются и другие форматы.

В навигаторах по умолчанию чаще показываются градусы и минуты с десятичной дробью с буквенным обозначением, например, в Navitel, в iGO. Вводить координаты можно и в соответствии с другими форматами. Формат градусы и минуты рекомендуется также при радиообмене в морском деле. [источник не указан 1939 дней]

В то же время часто используется и исконный способ записи с градусами, минутами и секундами.

В настоящее время координаты могут записываться одним из множества способов или дублироваться двумя основными (с градусами и с градусами, минутами и секундами)[3].

Как пример, варианты записи координат знака «Нулевой километр автодорог Российской Федерации» — 55°45′21″ с. ш. 37°37′04″ в. д. (G) (O) (Я):

  • 55,755831°, 37,617673° — градусы
  • N55.755831°, E37.617673° — градусы (+ доп. буквы)
  • 55°45.35′N, 37°37.06′E — градусы и минуты (+ доп. буквы)
  • 55°45′20.9916″N, 37°37′3.6228″E — градусы, минуты и секунды (+ доп. буквы)

При необходимости форматы можно пересчитать самостоятельно: 1° = 60′ (минутам), 1′ (минута) = 60″ (секундам). Также можно использовать специализированные сервисы. См. ссылки.

Датум карты

Датум (лат. Datum) — набор параметров, используемых для смещения и трансформации референц-эллипсоида в локальные географические координаты.

Понятие «Датум» используется в геодезии и картографии для наилучшей аппроксимации к геоиду в данном месте. Датум задается смещением референц-эллипсоида по осям: X, Y, Z, а также поворотом декартовой системы координат в плоскости осей на угол rX, rY, rZ. Также необходимо знать параметры референц-эллипсоида а и f, где а — размер большой полуоси, f — сжатие эллипсоида.

Чаще всего с датумами приходится сталкиваться в GPS-приемниках, в ГИС-системах и в картографии при использовании какой-либо локальной координатной сети.

Преобразование координат в таких системах из одного датума в другой может, в общем случае, выполняться автоматически.

Неверная установка датума (либо неправильное его преобразование) в итоге дает горизонтальные и вертикальные ошибки определения места величиной от нескольких до сотни и даже больше метров.

WGS 84 (англ. World Geodetic System 1984) — всемирная система геодезических параметров Земли 1984 года, в число которых входит система геоцентрических координат. В отличие от локальных систем, является единой системой для всей планеты. Предшественниками WGS 84 были системы WGS 72, WGS 66 и WGS 60.

WGS 84 определяет координаты относительно центра масс Земли, погрешность составляет менее 2 см. В WGS 84 нулевым меридианом считается Опорный меридиан, проходящий в 5,31″(~100 м) к востоку от Гринвичского меридиана. За основу взят эллипсоид с бóльшим радиусом — 6 378 137 м (экваториальный) и меньшим — 6 356 752,3142 м (полярный). Практическая реализация идентична отсчётной основе ITRF.

Список датумов

  • WGS84 (World Geodetic System 1984). Глобальный датум, использующий геоцентрический общемировой эллипсоид, вычисленный по результатам точных спутниковых измерений. Используется в системе GPS. В настоящее время принят как основной в США.

  • Пулково-1942 (СК-42, Система координат 1942) Локальный датум, использующий эллипсоид Красовского, максимально подходящего к европейской территории СССР. Основной (по распространенности) датум в СССР и постсоветском пространстве.

  • ПЗ-90 (Параметры Земли 1990) Глобальный датум, основной (с 2012 года) в Российской Федерации.
  • NAD27 (Nord American Datum 1927). Локальный датум для североамериканского континента.
  • NAD83 (Nord American Datum 1983). Локальный датум для североамериканского континента.

Всего известно несколько десятков локальных датумов для разных регионов Земли. Почти каждый из них имеет несколько модификаций.

Источник: http://gps-vologda.ru/koordinaty-sferoid-datum

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.