Угловые географические координаты

Системы координат. Определение географических и прямоугольных координат

Угловые географические координаты

Координатами называются угловые или линейные вели­чины, определяющие положение точек на какой-либо поверхности или в пространстве.

Существует много различных систем координат. Для опреде­ления положения точек на земной поверхности применяются глав­ным образом географические, плоские прямоугольные и полярные координаты.

1. Географические координаты.Географическими координа­тами называются угловые величины — широта и долгота, опреде­ляющие положение точек на земном шаре.

Географической широтой называется угол между от­весной линией в данной точке земной поверхности и плоскостью экватора. Широту принято обозначать греческой буквой φ (фи).

Очевидно, что для любой точки М на поверхности шара (рис. 47) угол MCN будет широтой этой точки. Широты отсчитываются по дуге меридиана в обе стороны от экватора, начиная с 0° до 90°.

В северном полушарии широты считаются северными, а в юж­ном — южными.

Все точки, лежащие на одной географической парал­лели, имеют одинаковую ши­роту, поэтому одна широта еще не определяет положения точки на земной поверхности, Необходимо знать вторую ко­ординату — долготу.

Географической дол­готой называется угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью ме­ридиана, условно принятого за начальный. Географиче­скую долготу обычно обозна­чают греческой буквой λ (ламбда). Угол OCN (рис. 6) будет долготой точки М.

У нас за начальный принят Гринвичский меридиан. Долготы отсчитываются по дуге эква­тора или параллели в обе стороны от начального меридиана, на­чиная с 0° до 180°. Долготы к востоку от начального меридиана до 180° называются восточными, а к западу — западными.

Все точки, лежащие на одном меридиане, имеют одинаковую долготу.

Разность долгот двух пунктов показывает не только их взаим­ное расположение, но и разницу во времени в этих пунктах в один и тот же момент: каждые 15° по долготе соответ­ствуют одному часу времени. Например, долгота г.

Москва 37°37' (восточная), а г.Хабаровск 135°05', т. е. по­следний лежит восточнее на 97°28'. Таким образом, когда в Мос­кве полдень (13 часов), в Хабаровске 19 часов 30 минут (по пояс­ному времени 20 часов).

Рис. 6. Географические координаты

Определение географических координат по карте. На (рис.7) показано оформление рамок листов топографических карт.

Как видно из рисунка, в углах рамки карты подписаны долготы меридианов и широты параллелей, образующих стороны этой рамки.

Между внутренней и внешней рамками нанесена шкала, разбитая на минуты широты (по боковым сторонам рамки) и долготы (по верхней и нижней сторонам рамки).

Таким образом, чтобы определить широту какой-либо точки А на карте (рис. 7), надо через эту точку провести параллель, т. е. прямую, соединяющую одноименные деления (или их доли) па шкалах минут западной и восточной сторон рамки, а затем по одной из этих шкал отсчитать широту параллели. Это и будет ши­рота определяемой точки А.

Проводить при этом параллель через весь лист карты не требуется, а нужно лишь отметить наколом циркуля или коротким штрихом точку ее пересечения со шкалой минут, по которой будет производиться отсчет широты.

Для отсчета широты надо сосчитать по шкале, сколько минут заключается между южной стороной рамки карты и параллелью определяемой точки, и полученное число минут прибавить к широте южной стороны рамки.

Рис. 7. Оформление рамки листа топографической карты (масштаба1 :100 000)

Аналогично, пользуясь шкалами минут северной и южной сторон рамки карты, определяют и долготу точки. На (рис. 7) широта точки А будет 54°58',6, а долгота 37°31',0 (восточная).

Для точного определения географических координат по карте необходимо иметь линейку длиной не менее 40 см.

На картах последних лет издания минуты на шкалах широт и долгот дополнительно разбиты точками на 10-секундные деления, что позволяет определять географические координаты с точностью порядка 3-4(см. рис. 7).

2. Плоские прямоугольные координаты. Плоскими прямоугольными координатами называются линейные величины — абсцисса и ордината, определяющие положение точек на плоскости.

Две взаимно перпендикулярные прямые X и Y, относительно которых определяется положение точек (рис. 8), называются осями координат; из них ось X называется осью абсцисс, а ось Y — осью ординат. Точка пересечения осей — точка О — называется началом координат.

Оси координат делят плоскость на четыре четверти, счет которых ведется в топографии по ходу часовой стрелки от положительного направления оси Х. Заположительное направление осей координат принимается для оси абсцисс (X) направление на севep, а для оси ординат (У) — на восток.

Положение любой точки М на плоскости относительно начала координат О (рис. 8) определяется кратчайшими расстояниями до нее от осей координат, измеренными в каких-либо мерах длины, например в метрах. Эти расстояния, являющиеся координатами точек, изобразятся, очевидно, отрезками прямых линий, перпендикулярных к одной из координатных осей и параллельных другой.

Координата X— абсцисса — вверх от оси Y считается положительной, а вниз от нее — отрицательной.

Координата Y — ордината — вправо от оси Y считается положительной, а влево от нее — отрицательной.

Таким образом, точки на (рис. 8) будут иметь следующие координаты:

M1… х1 = +2 м; y1 = +4 м

М2 … х2 = — 4 м; у2= +6 м М3… х3 = —2 м; у3 = — 4 м М4 … х4 = + 6 м; у4 = — 6 м

Рис. 8. Прямоугольные координаты

Использование координатной сетки при работе на карте.Координатная сетка весьма широко используется при работе на карте. Основное ее назначение — облегчить и упростить определение прямоугольных координат точек местности при целеуказании по карте.

Вместе с тем она облегчает ориентирование на карте и указание на ней местоположения различных объектов при докладах, постановке задач, передаче распоряжений и составлении донесений.

Наконец, она помогает быстро оценивать по карте на глаз расстояния и определять азимуты направлений.

Приближенное указание объектов и ориентирование на карте.Чтобы указать приближенно местоположение какого-нибудь пункта на карте, достаточно назвать квадрат сетки, в котором он расположен.

Для этого надо прочитать за рамкой карты оцифровку вертикальной и горизонтальной километровых линий, образующих нижний левый (юго-западный) угол квадрата.

При этом не обходимо обязательно соблюдать следующее правило: сначала прочитывать и называть оцифровку (номер) горизонтальной километровой линии, а затем вертикальной, т. е. сначала называть абсциссу X, потом ординату Y.

Например, командир, ориентирующий по карте своих подчиненных в обстановке, указывая местоположение точки с отметкой 118,0 (рис. 9), скажет: «Квадрат сорок, сорок два: высота с отметкой 118,0». В письменных же донесениях и других документах этот пункт будет обозначаться так: «Высота с отметкой 118,0 (4042)».

Рис. 9. Обозначение дополнительной сетки за рамкой карты

Определение прямоугольных координат точек по карте.Если необ – ходимо указать более точно положение какой-либо точки (цели) внутри квадрата, определяют ее координаты, отдельно абсциссу X и ординату Y. Для этого (рис.

10) записывают нижнюю километровую линию квадрата (т. е. 36), в котором находится определяемая точка М. Затем измеряют по масштабу в метрах расстояние (по перпендикуляру) до точки М от этой километровой линии т.е.

отрезок т, и полученную величину (330 м) приписывают к координате линии. Так получается абсцисса X.

Для получения ординаты Y записывают левую (вертикальную) сторону того же квадрата (т.е. 77) и затем приписывают X ней расстояние в метрах, измеренное от нее по перпендикуляру до определяемой точки, т. е. отрезок п (750 м).

Таким образом, в данном примере координаты точки М будут:

Х =36 330 м; Υ= 77 750 м.

Так как в данном случае при определении координат точки М цифровое обозначение километровых линий было записано неполностью, а лишь последними двумя их цифрами (36 и 77), то такие координаты называют сокращенными координатами точки М. В таком виде координаты обычно и записываются при определении их по карте.

Рис. 10. Определение по карте прямоуголь­ных координат цели

Если же оцифровку километровых линий записывать полностью, то получим полные координаты, как они обычно записываются в специальных списках (каталогах) координат геодезических пунктов. В нашем примере (рис. 57) полные координаты точки М запишутся так:

Χ = 6 136 330 м; Υ = 5 577 750 м.

Измерение координат точек по карте и нанесение точек на карту по координатам производятся обычным способом, применяемым при измерении и откладывании прямых отрезков по масштабу карты, т. е. с помощью циркуля, или же по линейке с миллиметровыми делениями.

Для этой же цели могут применяться специальные координатомеры, которые несколько упро­щают работу, заменяя при этом масштаб, циркуль и линейку. На (рис. 10) показан простейший координатомер, который легко изготовить самому из картона или пластика.

Оцифровка координатомера и пользование им ясны из рисунка.

Точность определения по карте прямоугольных координат точек ограничивается не только ее масштабом, но и величиной погрешностей, допускаемых при съемке или составлении карты в нанесении на нее различных точек и объектов местности.

Наиболее точно — с ошибкой, не превышающей 0,2 мм,— на карту наносятся геодезические пункты и наиболее резко выделяющиеся на местности и видимые издали предметы, имеющие значение ориентиров и определяемые как геодезические пункты (отдельные колокольни, фабричные трубы, постройки башенного типа).

Поэтому координаты таких точек возможно определять по карте примерно с той же точностью, с какой они на нее наносятся (т. е. с ошибкой 10—15 м для карты масштаба 1 :50000 и 20—30 м для карты масштаба 1 : 100 000).

Остальные ориентиры и точки контуров наносятся на карту, а следовательно, и определяются по ней с ошибкой до 0,5 мм, а точки, относящиеся к нечетко выраженным на местности контурам (например, контуру болота),— с ошибкой до 1 мм.

Нанесение на карту точки по координатам.Разберем это на примере (рис. 11). Допустим, требуется с помощью координатомера нанести на карту обнаруженную цель М, координаты которой

Χ= 65450 м; Υ = 90 850 м.

Первые две цифры координат указывают, что цель находится в квадрате, у которого нижняя сторона имеет значение 65, а левая 90. Накладываем на этот квадрат координатомер так, чтобы одна из его шкал совпала с нижней стороной квадрата и нуль шкалы был справа.

Передвигаем координатомер вдоль горизонтальной стороны квадрата до тех пор, пока против левой его стороны не придется деление шкалы с отсчетом 850 м. После этого против отсчета 450 м на вертикальной шкале координатомера накалываем точку М.

Рис. 11. Нанесение на карту целей по прямоуголь­ным координатам

Источник: https://poisk-ru.ru/s37943t9.html

ГИС-Курс

Угловые географические координаты

  • Документация
  • ГИС-курс

>

Теоретическая часть

Один из важных первых шагов в создании ГИС – выбор системы координат, которые вместе с масштабом, эллипсоидом и проекцией являются частью математической основы карты и ГИС в целом. Понимать такие термины как «система координат», «проекция» также чрезвычайно важно для обмена информацией с другими ГИС.

Объекты на карте связаны с реальными объектами на местности с помощью пространственных координат. Местоположение объектов на поверхности земли определяется при помощи географических координат.

Хотя географические координаты хорошо подходят для определения местоположения объекта, они не годятся для определения его пространственных характеристик, таких как длина, площадь и т.д., так как географические широта и долгота не являются однозначными единицами измерения. Градус широты равен градусу долготы только на экваторе.

Для преодоления этих трудностей, данные переводят из сферических географических координат, в прямоугольные спроектированные координаты.

Системы координат в которых осуществляется ввод данных и работа в ГИС могут отличаться от систем координат вывода. Например оцифровка материалов может проводиться в одной проекции, а составление макета карты и вывод данных на печать – в другой.

Географическая и спроектированная системы координат

Таким образом, существует 2 типа систем координат: географические системы координат и спроектированные системы координат.

Географическая система координат использует сферические (то есть трехмерные) угловые географические координаты (широту и долготу) базирующиеся одном из эллипсоидов (например, WGS 1984 или эллипсоиде Красовского).

Эллипсоид (или сфероид) – фигура упрощенно описывающая форму Земли, характеризуется размерами большой и малой полуосей. Для представления географической системы координат визуально на плоскости (например на экране компьютера) иногда представляют широту как Y, долготу как X.

В этом случае сеть меридианов и параллелей представляет собой на плоскости сетку с одинаковых размеров ячеей и выглядит таким образом:

Такое представление иногда называют географической проекцией.

Спроектированная система координат – прямоугольная система, с началом координат в определенной точке, чаще всего имеющей координаты 0,0. Спроектированная система координат связана с географической набором специальных формул – проекцией.

Локальная система координат

Не привязанные данные находятся в так называемой локальной системе координат, которая также является прямоугольной (у нее также есть начало координат и оси), но не имеет прямой связи с географической системой, то есть прямой пересчет из нее в географическую с помощью проекции невозможен (пример таких данных – отсканированная карта). То есть, получив данные в спроектированной системе координат, но не зная в какой именно системе эти данные находятся, можно также говорить, что данные находятся в локальной системе координат.

Распространенные географические системы координат.

Самыми распространенными системами координат для территории России являются: универсальная общеземная система WGS-84 (World Geodetic System – 1984) базирующаяся на эллипсоиде WGS-84 с центром в центре масс земли и референцная (используемая в России и некоторых окружающих странах) – Pulkovo-1942 (СК-42) базирующаяся на эллипсоиде Красовского, начало координат смещено относительно центра масс расстояние около 100 м (поэтому эта система и носит название референцной или относительной). Система WGS-84 широко применяется зарубежом, ее используют практически для всех данных производимых в мире. СК-42 широко используется в российской картографии, на ней основаются все топографические материалы ВТУ ГШ РФ (Военно-топографического управления Генерального штаба Российской Федерации).

Проекция

Проекция – набор математических формул, использующаяся для преобразования сферической поверхности в плоскость.

Виды проекций

По типу поверхности на которую осуществляется проектирование проекции разделяются на:

Конические (проектирование сфероида на коническую поверхность)

Цилиндрические (проектирование сфероида на цилиндрическую поверхность)

Азимутальные (проектирование сфероида на плоскость касательную сфероида)

По характеру искажений вносимых в содержание карты после проектирования карты проекции делятся на равноплощадные (отсутствуют искажения площадей), равноугольные (отсутствуют искажения углов и, следовательно формы объектов), равнопромежуточные (отсутствуют искажения длин – расстояния остаются неизменными в определенных направлениях). Существуют также проекции в которых искажения минимизированы сразу по двум или трем показателям (углы, длины, площади). Проекций в которых сохранялся бы масштаб длин во всех направлениях не существует.

Распространенные проекции

Достаточно широко распространены в России и мире группы проекций UTM (Universal Transverse Mercator) и ГК (Гаусса-Крюгера, больше распространена в России и странах Восточной Европы). Обе этих группы базируются на одной поперечной проекции Меркатора (Transverse Mercator), однако имеют различную номенклатуру (нумерацию зон) и параметры проекций для каждой зоны.

Переход между системами координат

Последнее время, с развитием спутниковой навигации, проблема перехода из универсальной общеземной системы координат используемой приборами GPS – WGS84 в другие системы координат , например СК-42 (Pulkovo 1942) встает особенно явно.

Для перехода из одной системы координат в другую используется набор параметров определяющих отличие эллипсоида на котором базируется одна СК от другого. Это т.н.

линейные элементы трансформирования определяющие сдвиг центра масс эллипсоида относительно общеземного и угловые элементы трансформирования определяющие соответственно поворот эллипсоида относительно общеземного. Обычная разница между одними и теми же координатами в разных системах составляет порядка 150 метров.

Если вы видите, что одни ваши данные равномерно смещены относительно других слоев на эту величину, то скорее всего вы используете данные находящиеся в разных системах координат, например одновременно используются данные в WGS84 и Pulkovo 1942.

Файл описания проекции

Проекция данных записывается в специальный файл (имеющий расширение prj), в котором указывается система координат, проекция, единицы измерения и другие данные, важные для пространственной привязки данных.

Без этого файла, определение проекции данных может быть затруднительно. Этот файл помогает ГИС определить пространственную привязку данных и перевести их в другую проекцию, если такая команда будет дана ГИС.

Подробнее о проекциях и системах координат:

Часто задаваемые вопросы по координатам, проекциям, системам координат >>>

Практическая часть

Скачать учебные материалы для этой главы (2.7 Мб).

В практической части этой главы Вы научитесь:

  • Назначать и менять систему координат фрейму данных;
  • Узнавать систему координат слоев для которых она указана;
  • Правильно отображать данные в разных системах координат;
  • Менять систему координат данных с созданием нового слоя.

Упражнение 1. Назначение спроектированной системы координат фрейму данных

  1. Создайте новый проект ex3.mxd
  2. Выберите свойства набора данных (на данный момент единственного) Выбор свойств набора данных может осуществляться двумя способами: – нажатием правой кнопкой мыши на названии набора данных в таблице содержания вида

    – или выбором в главном меню в закладке View\Data Frame Properties…

    В свойствах фрейма данных необходимо выбрать закладку Coordinate System и указать систему координат из папки Predefined (спроектированную – из папки Projected Coordinate Systems или географическую – из папки Geographic Coordinate Systems). С помощью кнопки Modify… параметры любой системы координат или проекции могут быть изменены. Используя кнопку New вы можете создавать новые проекции c необходимыми Вам параметрами.

  3. Установите проекцию Albers со следующими параметрами. Для этого нажмите кнопку New\Projected Coordinate System и установите следующие параметры проекции:
    Name: Albers-Europe
    Projection Name: Albers
    False_Easting: 8500000.000
    False_Northing: 0.000
    Central_Meridian: 45.000
    Standard_Parallel_1: 52.000
    Standard_Parallel_2: 64.000
    Latitude_Of_Origin: 0.000

    Кроме задания парметров проекции необходимо указать используемую географическую систему координат. Для этого нажмите кнопку Select и из папки Europe выберите систему координат Pulkovo 1942.prj

    Как Вы увидите, вновь созданная проекция добавилась в папку

    Часто бывает так, что заданные вручную параметры проекции необходимо будет использовать многократно. Для того, чтобы не прописывать эти параметры каждый раз заново, Вы можете сохранить свою проекцию в папку Favorites. Для этого необходимо нажать кнопку Add To Favorites

    Теперь для того, чтобы задать эту проекцию фрейму данных его нужно будет просто выбрать из списка в папке Favorites и нажать Apply.
    Подробнее о добавлении проекций в ArcGIS >>>

Упражнение 2. Смена географической системы координат

  1. В созданный на предыдущем шаге проект с заданной проекцией загрузите растровую карту Висимского заповедника File\Add Data\…\chapt08\o40-24.tif (путь к папке определяется тем, куда вы распаковали архив с упражнением)
  2. Ответьте “нет” на вопрос о создании пирамидных слоев. Данные слои помогают ускорить отображение больших растров, в данном случае они нам не понадобятся.
  3. Нажмите правой кнопкой мыши на слое с картой, обратите внимание на проекцию карты. Топографическая карта имеет ту же проекцию и систему координат, что и набор данных (Data Frame)
  4. Нажав правой кнопкой мыши в любом месте окна карты, также проверьте проекцию и систему координат фрейма данных (Properties\Coordinate System). Если система координат набора данных не установлена, то, после загрузки первого слоя, набор данных приобретает систему координат и проекцию первого загруженного слоя. Это является особенностью ArcGIS.
  5. Загрузите векторный слой границ Висимского заповедника File\Add Data\…\chapt08\zp-bcc.lyr (именно zp-bcc.lyr, а не zp-bcc.shp)
  6. Увеличьте правый верхний угол заповедника и измерьте расстояние от просеки (черная пунктирная линия на карте), по которой реально проходит граница заповедника, до векторной линии ее представляющей в данный момент. Хорошо видно, что граница заповедника смещена на расстояние порядка 150 метров.
  7. Допустим, что мы знаем, что слой границы заповедника получен из точечного слоя измерений GPS на вынесенных в натуру границ и, также, что точность привязки топографических карт также гораздо лучше 150 метров. В этом случае, мы можем предположить, что сдвиг связан с тем, что перехода из одной системы координат (тема zp-bcc, система координат WGS84, см. предыдущее упражнение) в другую (тема o40-24.tif, система координат Pulkovo 1942, см. предыдущее упражнение) автоматически не произошло, несмотря на то, что проекцией фрейма данных является проекция Albers-Europe и система координат Pulkovo 1942. Это также является особенностью ArcGIS, которую необходимо учитывать, при использовании данных в разных системах координат. Подробнее про настройку системы координат и различия в измерениях >>>
  8. Наша задача состоит в том, что бы такой переход все таки был осуществлен. Для этого откроем еще раз настройки системы координат в свойствах вида View\Data Frame Properties\Coordinate System и укажем явным образом трансформацию нажатием на кнопку Transformations…
  9. В пункте “трансформировать из” (Convert from:) укажем систему координат GCS_WGS_1984, а в пункте “трансформировать в” (Into:) – GCS_Pulkovo_1942. После этого станет доступна опция “трансформировать используя” (Using:), где нужно выбрать Pulkovo_1942_To_WGS_1984. Нажмите Ок.
  10. Как видно из нижеследующей иллюстрации, граница “встала” на место. Данный пример иллюстрирует особенности работы в ArcGIS с данными, находящимися в разных системах координат и особенности “поведения” ПО, необходимые при этом учитывать.

Упражнение 3. Экспорт данных в другой системе координат (перепроектировка)

  1. В результате предыдущего упражнения, на экране мы фактически получили все слои в одной системе координат – Pulkovo 1942. Однако, это сохраняется только в проекте, загрузив эти же данные в другой проект, нам придется заново устанавливать необходимые настройки. Для хранения данных в определенной системе координат постоянно может возникнуть необходимость для этих слоев навсегда задать эту систему координат.
  2. Используя результаты предыдущего проекта, щелкните правой кнопкой на теме, которую вы хотите сохранить в текущей проекции и системе координат фрейма данных.
  3. Выберите Data\Export Data… (Данные\Экспорт данных).
  4. В открывшемся окне, установите переключатель в положение Use the same Coordinate System as the data frame (для экспортируемого слоя использовать систему систему координат равную системе координат фрейма данных).
  5. После экспорта будет предложено добавить экспортированный и сконвертированный слой добавить в проект – сделайте это.
  6. Удалите предыдущую тему в системе координат WGS84.
  7. Отмените проектирование фрейма данных, выбрав его свойства, систему координат и нажав кнопку Clear (Очистить). При этом, так как система координат фрейму данных не задается, все слои будут показываться в той системе координат, в которой они находятся изначально, без проектирования “на лету” ArcGIS.
  8. Как мы видим, слой границ все так же хорошо соответствует топографической карте и в свойствах этих двух слоев значится одинаковая спроектированная система координат.

Данное упражнение иллюстрирует один из способов перевода данных из одной системы координат в другую, так чтобы новая система координат была закреплена за данными постоянно, независимо от того, в какую систему координат имеет набор данных.

>

Последнее обновление: November 29 2008

Источник: https://gis-lab.info/docs/giscourse/08-coords.html

Градусная сеть и её элементы, географические координаты. Урок 5

Угловые географические координаты

Глобус пересекают регулярные линии, делящие всю его площадь на четырёхугольники — это градусная сеть.

Её впервые стали чертить на картах Эратосфен и Птолемей, а придумал Гиппарх Никейский – древнегреческий астроном, математик, механик и географ, живший во II в. до н. э.

На Земле этих линий нет, их начертили люди, чтобы легче было определять адрес объекта на поверхности планеты. Градусная сеть используется и для других целей – для расчета расстояний и площадей, для проверки верности масштаба или для его определения.

Градусная сеть – это комплекс параллелей и меридианов на глобусах и географических картах, служащий для определения географических координат (широты и долготы) точек земной поверхности. Это та же система математических координат, но перенесённая на шар. Ось Х тут заменяет экватор, ось У – нулевой меридиан, и вместо прямых линий здесь окружности и дуги.

Градусная сеть

Построение градусной сети возможно потому, что Земля вращается вокруг воображаемой оси, что обуславливает существование двух неподвижных точек – полюсов. Полюса и являются действительными точками отсчёта, именно на них опираются при построении параллелей и меридианов.

Географические полюса – Южный и Северный – это точки пересечения земной поверхности с воображаемой осью вращения Земли.

На полюсах нет сторон горизонта, точки на них не имеют долготы, у них есть только широта, поэтому все направления там точно противоположны: на Северном полюсе – южные, на Южном – северные.

Теперь вы знаете, как ответить на каверзный вопрос: где построить дом, чтобы все его окна выходили на юг?

Ось Земли и полюса

Источник изображения: http://s2.travelask.ru/system/images/files/001/200/167/wysiwyg/Ось_вращения_Земли_1.jpg?1538421478

Что ещё включает в себя градусная сеть?

Градусная сеть кроме полюсов включает экватор, параллели и меридианы.

Экватор – линия пересечения земного шара плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно оси её вращения.

Он одинаково удалён от полюсов и делит земной шар на два полушария – Южное и Северное (в переводе на русский слово «экватор» означает «уравнитель»).

От экватора начинают отсчёт первой координаты – широты, он имеет широту в 0°. Длина земного экватора равна 40 076 км.

Сечение земного шара экватором

Параллели (греч. parallelos – идущие рядом) – условные окружности на земном шаре, линии сечения его поверхности  плоскостями, параллельными плоскости экватора. Они проведёны параллельно экватору.

Длина параллелей уменьшается от экватора к полюсам, поэтому длина дуги 1° разных параллелей неодинакова. Параллели указывают направление Запад-Восток. Все точки одной параллели имеют одну широту и находятся на одинаковом расстоянии от экватора.

Источник фотографии: https://ykl-res.azureedge.net/c3cde436-73c0-4dac-b4a6-c67693389a7c/Параллели.png

Меридианы (лат. meridianus– полуденный) – линии сечения земной поверхности плоскостями, проходящими через ось вращения Земли и соответственно через оба её полюса. Полная длина земного меридиана – около 40 009 км.

Длина 1° меридиана в среднем составляет 111,1 км. Из-за сплюснутости с полюсов Земли она больше (111,7 км) у полюсов и меньше у экватора (110,6 км).

Сечение земного шара по начальному меридиану

Направление меридиана определяется в полдень по самой короткой тени вертикальных предметов, направление на север – это и есть направление местного меридиана.

Все меридианы сходятся у полюсов, и поэтому расстояние между двумя меридианами по мере их удаления от экватора уменьшается и на полюсах становится равным нулю.

Отсюда следует, что протяженность дуги в 1° географической долготы на каждой параллели будет разной.

Чтобы найти для любой параллели длину дуги в 1°, нужно умножить 111,3 км (длину дуги экватора в 1°) на косинус угла, соответствующего географической широте искомой параллели. Зная это, можно высчитывать расстояния по карте.

График для определения протяженности дуги параллели в 1°

Определяем географические координаты

Градусная сеть поможет определить географические координаты. Поскольку мы имеем дело с дугами и окружностями, то все расчеты координат следует производить в градусах, минутах и секундах. Поэтому и сеть называется градусной.

Градусная сеть позволяет определять местоположение любой точки на земной поверхности с помощью географических координат – широты и долготы. При определении географических координат Земля принимается за шар, хотя мы помним, что она геоид.

Географическая широта φ – угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке, другими словами – это угловое расстояние точки от экватора по меридиану. Измеряется от 0 (экватор) до 90° (полюса).

Различают северную (лежащую в Северном полушарии) и южную (расположенную в Южном полушарии) широту. Северную широту принято считать положительной, а южную – отрицательной.

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

Все точки, лежащие на одной параллели, имеют одинаковую широту. На глобусе параллели подписываются на 0° и 180° меридианах, на картах – на боковых рамках.

Определение географической широты

Все параллели – окружности, они содержат 360°. От экватора до каждого из полюсов градусное расстояние составляет 90°.

Ответьте на вопросы. По какой параллели можно быстрее совершить кругосветное путешествие – по 0° или по 66°?  Почему кругосветные плавания нельзя считать доказательством шарообразности Земли?

«… 7июня 1862 г. трёхмачтовое судно «Британия» … Глазго потерпело крушение …гони … южн… берег… два матроса Капитан Гр… дости… контин… пл… жесток… инд… брошен этот документ … долготы и 37° … широты.

Окажите им помощь… погибнут …» — это всё, что было известно о гибели судна капитана Гранта из романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта». Но одной широты недостаточно, чтобы определить положение объекта на Земле.

Ведь 37 параллель только в Южном полушарии пересекает и Южную Америку, и Австралию, и Новую Зеландию, и многочисленные острова.

Географическая долгота λ – двугранный угол, образованный плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, иначе – угловое расстояние точки от начального меридиана.

Все меридианы – дуги и по длине они одинаковые. Поэтому люди договорились, от какого из них вести отсчёт.

Долгое время каждая страна вела счёт долготы от своего начального меридиана, Франция – от Парижского, Россия – от Пулковского (с обсерваторией) у Санкт-Петербурга, США и Англия – от Гринвичского. С 1884 года нулевым и начальным меридианом для всех стран считается Гринвичский.

Он проходит через пригород города Лондона Гринвич, где в 1637 г была основана одна из старейших в мире астрономических обсерваторий. Выбор начального меридиана очень важен, так как с ним связан и отсчёт времени.

От нулевого меридиана ведут счёт расстояния в градусах на восток от 0° до 180° и на запад 0° до 180°. Нулевой меридиан, продолжением которого является 180°, делит Землю на Западное и Восточное полушария. Меридианы показывают направление север-юг.

К востоку от Гринвичского меридиана долгота восточная, к западу – западная. От неё зависит местное солнечное время. Все точки, лежащие на одном меридиане, имеют одинаковую долготу.

На глобусе меридианы подписываются на экваторе, на картах – на экваторе или на верхней и нижней рамках.

На практике географическую долготу определяют по разнице местного времени между нулевым меридианом и меридианом пункта наблюдения.

Определение географической долготы

Любая точка на земле имеет свой «географический адрес». Теперь мы знаем, что этот адрес состоит из двух частей. Это как при игре в «морской бой», где тоже используется адрес.

Две части географического адреса – широта и долгота, определить их нам помогает градусная сеть. Широта – место точки на определённой параллели, долгота – на меридиане.

Место их пересечения и есть географический адрес – географические координаты.

Зная географические координаты можно найти любой объект на карте. И, наоборот, можно нанести новый объект на карту, определив его географические координаты, как это делали все первооткрыватели. Ошибки в этом стоили многих жизней.

До времени существования навигаторов, географические координаты в открытом море определяли сначала с помощью такого прибора, как астролябия, а затем его заменил секстант.

АстролябияСекстант

Градусная сеть: географическая широта

Определить географическую широту – это значит показать расстояние от экватора по меридиану до заданной точки; измеряется она в градусах, от 0° до 90°, бывает северной и южной.

Для того, чтобы узнать широту заданной точки, нужно найти параллель, на которой она расположена. Отсчёт начинается от экватора, следуя строго вдоль меридиана на север или на юг. Расстояние от экватора по меридиану до полюса составляет 90°, чем больше мы будем удаляться от экватора, тем больше будет длина меридиана до нужной нам параллели, тем больше будет её широта.

Некоторые параллели специально подписывают и обозначают на картах. Это тропики и полярные круги. Северный тропик ещё называют Тропиком Рака, а южный – тропиком Козерога. Задание: определите широту каждой из этих условных линий.

Алгоритм определения широты объекта, расположенного на обозначенной на карте параллели:

  1. Найти объект на карте.
  2. Найти экватор.
  3. Определить, в каком направлении нужно двигаться к определяемому объекту – на север или на юг (так мы узнаём, какой будет широта северной или южной).
  4. Определяем широту параллели, на которой расположен объект. Например, Санкт-Петербург расположен на параллели, отстоящей от экватора на 60° к северу от экватора, значит его широта 60° северной широты (с. ш.).

Если объект расположен между параллелями:

  1. Определить широту ближайшей к объекту параллели со стороны экватора (действуя по алгоритму, описанному выше).
  2. Определить количество градусов от этой параллели до нужного нам объекта. Делать это нужно при помощи линейки. Расстояние между соседними параллелями на карте равно 10°, значит 1° — это 1/10 часть этого расстояния.
  3. Прибавить полученное число к широте найденной ближайшей параллели. (Например, ближайшая к Москве параллель со стороны экватора – 50° с.ш. Расстояние от этой параллели до Москвы равно 6°. Широта Москвы равна 56°, так как если мы к 50 +6 получится именно столько).

А теперь покажите на карте место катастрофы корабля, если в сообщении сказано, что оно произошло на 12 параллели. Чего нам не хватает для точного нахождения места? Данных о долготе.

Определение координат: географическая долгота

Меридианы называют линиями долготы. На одном меридиане все точки имеют одинаковую долготу. Для того, чтобы узнать долготу заданной точки, нужно найти меридиан, на котором она расположена.

Параллели и меридианы на местности

Географическая долгота – это расстояние в градусах от нулевого меридиана до меридиана, проведённого через заданную точку.

Если следовать строго вдоль параллели от Гринвичского меридиана к западу – то это западная долгота (з.д.), к востоку – восточная долгота (в.д.).

Россия расположена в западном и восточном полушариях, поскольку территорию страны пересекает 180 меридиан.

Определим долготу Москвы и Санкт-Петербурга. Для того, чтобы определить долготу объекта, необходимо:

  1. Найти на карте начальный меридиан.
  2. Найти на карте определяемый объект, например город Санкт-Петербург.
  3. Определить долготу меридиана, на котором расположен объект (Санкт-Петербург находится на меридиане, удалённом от начального к востоку на 30°, его долгота 30° в. д.).

Если объект располагается между меридианами, то нужно:

  1. Определить долготу ближайшего меридиана к объекту со стороны Гринвичского (нулевого) меридиана, следуя прежнему алгоритму.
  2. Определить количество градусов между этим меридианом и объектом, помня, что между соседними меридианами, как и между параллелями, расстояние равно 10°.
  3. Прибавить получившееся число к долготе ближайшего меридиана. Ближайший к Москве меридиан со стороны нулевого меридиана 30° в. д.. Расстояние от этого меридиана до Москвы 7,5°, значит, долготу Москвы высчитываем следующим образом: 30°+7,5°=37,5°. Долгота Москвы – 37,5° в.д.

Так мы установили координаты Санкт-Петербурга – 60° с.ш., 30°в. д. и Москвы – 56° с. ш., 37,5° в. д.

Источник: https://tvoiklas.ru/gradusn-setca/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

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