Географические координаты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Geographic coordinates sphere.svg
У этого термина существуют и другие значения, см. Координаты.


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<ref>Шаблон:ВТ-ЭСБЕ</ref>.

Широта

Основная статья: Широта 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).

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

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(Ut+\lambda)</math>
<math>Y_{og}=(R+h) \cos(\varphi) \sin(Ut+\lambda)</math>
<math>Z_{og}=(R+h) \sin(\varphi)</math>
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<ref name="AppINS">{{#if:Salychev. O.S.|{{#ifeq:{{#invoke:String|sub|Salychev. O.S.|-1}}| |Salychev. O.S.|{{#ifeq:{{#invoke:String|sub|Salychev. O.S.|-6|-2}}|&nbsp|Salychev. O.S.|{{#ifeq:{{#invoke:String|sub|Salychev. O.S.|-6|-2}}|/span|Шаблон:±.</span>|Шаблон:±.}}}}}} }}{{#if: |{{#if: |[{{{ссылка часть}}} {{{часть}}}]| {{{часть}}}}} // }}{{#if:|[[:s:{{{викитека}}}|Applied Inertial Navigation: problems and solutions]]|{{#if: |Applied Inertial Navigation: problems and solutions |{{#if:|[{{{ссылка}}} Applied Inertial Navigation: problems and solutions]|Applied Inertial Navigation: problems and solutions}}}}}}{{#if:| = {{{оригинал}}} }}{{#if:| / {{{ответственный}}}.|{{#if:||.}}}}{{#if:Applied Inertial Navigation: problems and solutions|{{#if:| {{#if:| = {{{оригинал2}}} }}{{#if:| / {{{ответственный2}}}.|{{#if:||.}}}}}}}}{{#if:| — {{{издание}}}.}}{{#switch:{{#if:Moscow:|м}}{{#if:BMSTU Press|и}}{{#if:2004|г}}

 |миг= — Шаблон:Указание места в библиоссылке: BMSTU Press, 2004.
 |ми= — Шаблон:Указание места в библиоссылке: BMSTU Press.
 |мг= — Шаблон:Указание места в библиоссылке, 2004.
 |иг= — BMSTU Press, 2004.
 |м= — Шаблон:Указание места в библиоссылке
 |и= — BMSTU Press.
 |г= — 2004.

}}{{#if:| — {{{том как есть}}}.}}{{#if:|{{#if: | [{{{ссылка том}}} — Т. {{{том}}}.]| — Т. {{{том}}}.}}}}{{#if:| — Vol. {{{volume}}}.}}{{#if:| — Bd. {{{band}}}.}}{{#if:| — {{{страницы как есть}}}.}}{{#if:| — С. {{#if:|[{{{страницы}}}] (стб. {{{столбцы}}}).|{{{страницы}}}.}}}}{{#if:| — {{{страниц как есть}}}.}}{{#if:304| — 304 с.}}{{#if:| — P. {{#if:|[{{{pages}}}] (col. {{{columns}}}).|{{{pages}}}.}}}}{{#if:| — S. {{#if:|[{{{seite}}}] (Kol. {{{kolonnen}}}).|{{{seite}}}.}}}}{{#if:| —  p.}}{{#if:| —  S.}}{{#if:| — ({{{серия}}}).}}{{#if:| — {{{тираж}}} экз.}}{{#if:5-7038-2395-1| — ISBN 5-7038-2395-1.}}{{#if:| — ISBN {{{isbn2}}}.}}{{#if:| — ISBN {{{isbn3}}}.}}{{#if:| — ISBN {{{isbn4}}}.}}{{#if:| — ISBN {{{isbn5}}}.}}{{#if:| — DOI:{{{doi}}}{{#ifeq:Шаблон:Str left|10.||[Ошибка: Неверный DOI!]{{#if:||}}}}}}</ref>.

<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>

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<ref name="AppINS" />

<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:

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. {{#if:||

                  {{#if:
                       ||[[Категория:Википедия:Нет источников с {{#time:xg Y|2011-08-8}}]]{{#ifexpr:{{#expr:((( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) * ( (( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) > 0) ) round 0}}>14|}}Шаблон:Нет источника (сортировка по типу)
                  }}
                }}{{#ifexpr:{{#expr:((( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) * ( (( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) > 0) ) round 0}}>14
                    |[источник не указан {{#expr:((( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) * ( (( {{ #time: U}} - {{ #time: U | 2011-08-8 }} )/86400 - 0.5 round 0) > 0) ) round 0}} дня]
                    |[источник?]
                  }}

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)<ref name="Пример дублирования координат">Пример дублирования координат</ref>. Как пример, варианты записи координат знака «Нулевой километр автодорог Российской Федерации» — {{#invoke:Coordinates|coord}}{{#coordinates:55.755831|37.617673||||||| |{{#switch:

|inline,title
|title,inline
|title={{#if:||primary}}
|#default=
}}

|name=Знак нулевого километра }}:

  • 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.

См. также

Примечания

Неизвестный тег расширения «references»

Ссылки