Географические координаты

Материал из ЕЖЕВИКИ - EJWiki.org - Академической Вики-энциклопедии по еврейским и израильским темам
Перейти к: навигация, поиск
Тип статьи: Текст унаследован из Википедии
Файл:Geographic coordinates sphere.svg
262x262px

Географи́ческие координа́ты — обобщённое понятие о геодезических и астрономических координатах, когда уклонение отвесной линии не учитывают[1]. Иными словами, при определении географических координат Земля принимается за шар. Географические координаты 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[2].

Содержание

Широта

Основная статья: Широта

Широта́ — угол φ между местным направлением и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90°

Долгота

Основная статья: Долгота

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

Основная статья: Высота над уровнем моря

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

Файл:Descartes system 3D.png
Рис. 1

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 <math>O_i</math> в <math>O_g</math>) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат <math>O_g</math> в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):

<math>X_{og}=(R+h) \cos(\varphi) \cos(U t+\lambda)</math>
<math>Y_{og}=(R+h) \cos(\varphi) \sin(U t+\lambda)</math>
<math>Z_{og}=(R+h) \sin(\varphi)</math>
где R — радиус земли , U — угловая скорость вращения Земли, h — высота над уровнем моря, <math>\varphi</math> — широта, <math>\lambda</math> — долгота, t — время.

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 вертикально вверх.

Ориентация трёхгранника XYZ,из-за вращения земли и движения Т. С. постоянно смещается с угловыми скоростями[3].

<math>\omega_E=-V_N/R</math>
<math>\omega_N=V_E/R+U \cos(\varphi)</math>
<math>\omega_{Up}=\frac{V_E}{R}tg(\varphi)+U \sin(\varphi)</math>
где R — радиус земли , U — угловая скорость вращения Земли, <math>V_N</math> — скорость транспортного средства на север, <math>V_E</math> — на восток, <math>\varphi</math> — широта, <math>\lambda</math> — долгота.

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:

<math>\omega_{Up}=U\sin(\varphi)</math>

Соответственно, система имеет тоже начальное положение, осуществляется по формуле[3]

<math>N=Y_w \cos(\varepsilon)+X_w \sin(\varepsilon)</math>
<math>E=-Y_w \sin(\varepsilon)+X_w \cos(\varepsilon)</math>

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
  • 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 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)[4]. Как пример, варианты записи координат знака «Нулевой километр автодорог Российской Федерации» — 55°45′20.99″ с. ш. 37°37′03.62″ в. д. / 55.755831, 37.617673 (G) (O) (Я):

  • 55,755831°, 037,617673° — градусы
  • N55.755831°, E037.617673° — градусы (+ доп. буквы)
  • 55°45.35′N, 037°37.06′E — градусы и минуты (+ доп. буквы)
  • 55°45′20.9916″N, 037°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.

См. также

  • Навигация

Примечания

  1. ↑ Шаблон:ГОСТ
  2. ↑ Геоцентрические координаты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб.: 1890—1907.
  3. ↑ 3,0 3,1 Salychev. O.S. Applied Inertial Navigation: problems and solutions. — Moscow:: BMSTU Press, 2004. — 304 с. — ISBN 5-7038-2395-1
  4. ↑ Пример дублирования координат

Ссылки

Источник — «http://w.ejwiki.org/w/index.php?title=Географические_координаты&oldid=336485»