Долгота обозначается буквой. Географические координаты

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+Ucos(varphi )}
ω U p = V E R t g ( φ ) + U sin ⁡ ( φ ) {displaystyle omega _{Up}={frac {V_{E}}{R}}tg(varphi )+Usin(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}=Usin(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.

Читайте также:  Ориентирование на местности по местным признакам. Способы ориентирования по местным природным признакам

 

 

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.
Читайте также:  Отдых в палатках как называется. Кемпинг: как подготовиться к отдыху на природе

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

 

 

Alex-Obukhov Блог Основы GPS навигации (Часть 2)

О том, какие бывают навигаторы, для чего они предназначены и как работают, мы выяснили в первой части статьи, теперь же перейдем к практике: расскажу о некоторых подводных камнях, которые рано или поздно встретятся на пути любого владельца GPS-приемника. А начинаются они тогда, когда пользователи, уже научившиеся работать со своим устройством или программой, начинают вносить данные вручную, используя географические координаты, а не адрес или непосредственно точку на карте. Для того, чтобы не совершать ошибок необходимо понимать что представляют собой географические координаты и что кроется под набором цифр, букв и символов.

Географические координаты

Наша планета делится на два полушария Северное и Южное. Кроме того отсчет координат идет к Западу и Востоку от Гринвича (Нулевой меридиан, проходящий через Лондон), это можно представить себе как разделение на полушария, только в другой плоскости.

Географическая координата записывается в виде двух цифр, которые обозначают удаление от Экватора и Гринвичского меридиана. Удаление от экватора называется — Широтой, а от Гринвича — Долготой. К широте и долготе добавляется направление, в котором мы удаляемся. Россия, Европа и Азия лежат в Северном Полушарии, к Востоку от Гринвича и все координаты, данные в этой зоне должны быть Северной Широты и Восточной Долготы.

Если провести аналогию с декартовой системой координат, то за "0" принимается пересечение Гринвичского меридиана с экватором; широта — это X, долгота — это Y, а направление к северу/югу и востоку/западу — это знак "+" или "-".

При работе с приборами GPS длинные словосочетания долготы и широты заменяют всего лишь одной буквой — первой буквой написания на английском языке N (North) — Северное Полушарие; S (South) — Южное полушарие и E (East) — Восточная долгота; W (West) — Западная долгота.

Очень важно, чтобы при ручном вводе координат места назначения Вы не перепутали эти буквы — для России необходимо устанавливать координаты N, E! Поскольку система GPS — американская, то устройства и программы чаще всего по умолчанию настроены на Северное Полушарие к западу от Гринвича. Не забывайте проверять!

Некоторые устройства и программы имеют возможность изменить значения по умолчания для этих параметров — смотрите настройки, читайте инструкцию к своему устройству или справку по программному обеспечению.

Представление координат

Кроме направления отсчета, в координатах так же имеется непосредственное значение координаты, которые записываются в виде чисел. Но вот тут то и возникает основная проблема — координаты могут быть записаны в трех различных представлениях:

Градусы
Градусы-минуты
Градусы-минуты-секунды

Если не заметить ошибку в выборе положения относительно экватора или Гринвичского меридиана практически невозможно, то ввести неправильно представление значения координат и промахнуться на несколько десятков километров — проще простого!

С первого взгляда может показаться, что последнее более точное представление, но это не так: точность во всех представлениях одинаковая — используются десятичные значения градусов или минут.

Градусы

Координаты записываются в виде двух цифр формата XX.YYYYY°. Бывают случаи, когда знак градусов ° опускают, а точку заменяют запятой.
Пример написания: N60,04535 E30,12754
Важным является то, что в представлении присутствует всего одна точка(или запятая).

Градусы-минуты

Координаты записываются в виде двух цифр формата XX°YY.YYY’. Бывают случаи, когда знак градусов ° заменяют пробелом или даже точкой, знак минут ‘ опускают, а точку заменяют запятой. Примеры написания:
N60 04.463 E30 12.254
N60.04,463 E30.12,254
Важным является то, что в представлении присутствует два разделителя (точки, запятых, пробела, °)

Градусы-минуты-секунды

Координаты записываются в виде двух цифр формата XX°YY’YY.Y". Бывают случаи, когда знак градусов ° и минут ‘ заменяют пробелом или даже точкой, знак секунд " опускают, а точку заменяют запятой. Примеры написания:
N60 04 46.3 E30 12 25.4
N60.04.46,3 E30.12.25,4

Важным является то, что в представлении присутствует три разделителя (точки, запятых, пробела, °’)

Что же делать, если координаты в одном представлении, а Ваше устройство или программа предлагает ввести координаты в другом? Самый простой вариант — изменить настройки на нужное представление. Например в популярной программе для PND "Навител" это можно сделать в разделе "Меню-Настройки-Региональные-Единицы измерения-координаты". Большинство ПО для ноутбуков тоже имеют возможность переключения, например в OziExplorer это "Configuration-Map-Lat/Long Display"

Читайте также:  Как привязать рыболовный крючок схема. Как привязать крючок к леске

Но есть и такие устройства и программы, как например CityGuide, где такая функция отсутствует. В это случае единственным выходом из ситуации является пересчет координат в необходимое представление. Ничего сложного в этом нет, просто надо помнить, что в одном градусе содержится 60 минут, в одной минуте 60 секунд.

Пересчет координат

Для преобразования из градусов в градусы-минуты:
Целая часть градусов переписывается как есть; дробная часть градусов (она всегда меньше 1) умножается на 60, получается значение минут.
Пример: Имеются координаты N60.5643 E30.7543.
Широта: Целая часть 60, дробная часть 0.5643.
Записываем целую часть N60°;
умножаем 0.5643*60=33.858;
Получается N60°33.858′.
То же самое с со второй координатой, долготой:
E30°;
0.7543*60=45.258
Итоговые координаты: N60°33.858′ E30° 45.258′

Для преобразования из градусы-минуты в градусы :
Целая часть градусов переписывается как есть;
минуты (они всегда меньше 60) делятся на 60, и получается значение сотых долей градуса.
Пример: Имеются координаты N60°33.858′ E30° 45.258′
Широта: Целая часть 60, минуты 33.858
Записываем целую часть N60°;
Делим значение минут 33.858/60=0.5643;
Получается N60.5643°
То же самое с со второй координатой, долготой:
E30°;
45.258/60=0.7543
Итоговые координаты: N60.5643° E30.7543°

Для преобразования из градусы-минуты в градусы-минуты-секунды:
Значение градусов переписывается как есть;
Целая часть минут переписывается как есть;
Дробная часть минут (она всегда меньше 1) умножается на 60, получается значение секунд.
Пример: Имеются координаты N60°33.858′ E30° 45.258′.
Широта: Целая часть градусов 60, целая часть минут 33, дробная часть минут 0.858
Записываем целые часть N60° 33′;
умножаем 0.858*60=51.48;
Получается N60°33′ 51.48".
То же самое с со второй координатой, долготой:
E30° 45′;
0.258*60=15.48
Итоговые координаты: N60°33′ 51.48" E30° 45′ 15.48"

Для преобразования из градусы-минуты-секунды в градусы-минуты:
Значение градусов переписывается как есть;
Значение минут переписывается как есть;
Значение секунд (оно всегда меньше 60) делится на 60, получается дробная часть минут.
Пример: Имеются координаты N60°33′ 51.48" E30° 45′ 15.48"
Широта: значение градусов 60, значение минут 33, значение секунд 51.48
Записываем целые часть N60° 33′;
делим 51.48/60=0.858;
Получается N60°33.858′.
То же самое с со второй координатой, долготой:
E30° 45′;
15.48 /60=0.258;
Итоговые координаты: N60°33.858′ E30° 45.258′.

Преобразование градусы в градусы-минуты-секунды и обратно производится через преобразование в градусы-минуты (т.е необходимо произвести два пересчета). Точность координат при любом пересчете не изменяется.

Датум

Существует еще один параметр в географических координатах: ДАТУМ — это, если выражаться понятным языком, некая точка отсчета координат. Наша планета — далеко не шар, и даже не эллипс, а предмет сложной формы, который называется Геоид. Для того, чтобы более точно определять позицию на планете и были придуманы датумы. Если ошибиться в выборе датума, то на местности координаты могут разойтись в несколько сотен метров.

Как правило большинство современных приборов и программ используют датум WGS-84 (усредненный для всей планеты). Если в вашем приборе или программе нет возможности изменить этот параметр, то он настроен именно на WGS-84. Ровно как и координаты, для которых не указан датум, тоже принято считать в WGS-84. Но в большинстве функциональных программ, таких как OziExplorer, возможность работы с датумами реализована полноценно и следует быть внимательным при вводе координат. Еще более внимательными при сообщении координат другим людям!

Одна из самых распространенных ошибок происходит, когда один пользователь, передает координаты в письменном виде другому пользователю, забывая при этом о датуме. Очень часто программное обеспечение, работающего с ноутбуками и персональными компьютерами, такое как программа OziExplorer, использует локальные датумы, а не общий WGS84. Это связано с тем, что большинство топографических карт, имеют именно локальную привязку, в отличии от карт для PND и других GPS-навигаторов.

Как же поступить, если датумы не совпадают? Конечно лучше всего попросить того, кто предоставил вам координаты предоставить их в другом датуме, но если это не представляется возможным — можно внести данные как есть, просто надо помнить, что точность составляет несколько сот метров — обычно такой точности достаточно, чтобы найти необходимое место на земном шаре. Если же нужна исключительная точность, то необходимо воспользоваться программами пересчета координат из одного датума в другой.

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here