Как прочитать координаты GPS. Прежде чем мы углубимся в чтение координат GPS, важно, чтобы вы хорошо разбирались в системе GPS и имели базовые знания о географических линиях широты и долготы. Как только вы это поймете, и прочитаете свои координаты, вы сможете попрактиковаться с онлайн-инструментами.
Введение в GPS
GPS расшифровывается как Глобальная система определения местоположения; система, которая используется во всем мире для навигации и геодезии. Она широко используется для точного определения своего местоположение в любой точке на поверхности Земли и получения текущего времени в определенном месте.
Это стало возможным благодаря сети из 24 искусственных спутников, называемых спутниками GPS, которые движутся вокруг Земли с большой скоростью и точностью. Используя маломощные радиоволны, устройства могут связываться со спутниками, чтобы точно определять свое местоположение на земном шаре.
Первоначально система использовалась только военными, система GPS стала доступной для использования в гражданских целях почти 30 лет назад. Она поддерживается Министерством обороны США.
Широта и долгота
Система GPS использует географические линии широта и долгота, чтобы обеспечить координаты местоположения человека или места объекта. Чтение и понимание GPS координат требует базового понимание навигации с использованием линии широты и долготы. Используя оба набора линий обеспечивается координата для различных мест по всему миру.
Линии широты
Линии широты — это горизонтальные линии, которые тянутся с востока на запад по всему земному шару. Самая длинная и главная линия широты называется экватором. Экватор представлен в виде 0 ° широты.
Двигаясь к северу от экватора, каждая линия широты увеличивается на 1 °. Таким образом, будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 °, и так далее до 90 °. Изображение выше отображает только 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 ° и 90 ° линии широты над экватором. Вы заметите, что 90 ° линия широты изображается точкой на Северном полюсе.
Все линии широты над экватором обозначены буквой «N» для обозначения к северу от экватора. Таким образом, мы имеем 15 ° с.ш., 30 ° с.ш., 45 ° с.ш., и так далее.
Двигаясь к югу от экватора, каждая линия широты также увеличивается на 1 °. Будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 90 °. На изображении выше показаны только линии широты 15 °, 30 ° и 45 ° ниже экватора. Линия 90 ° широты представлена точкой на Южном полюсе.
Все линии широты ниже экватора обозначается буквой ‘S’, чтобы обозначаться к югу от экватора. Таким образом, мы имеем 15 ° ю.ш, 30 ° ю.ш, 45 ° ю.ш, и так далее.
Линии Долготы
Линии долготы представляют собой вертикальные линии, которые простираются от Северного полюса до Южного полюса. Основная линия долготы называется нулевой
меридиан. Меридиан представлен как 0 ° долготы.
Двигаясь к востоку от нулевого меридиана каждая линия широты увеличивается на 1 °. Таким образом, будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 °, и так далее до 180 °. Изображение показывает только 20 °, 40 °, 60 °, 80 ° и 90 ° линии долготы к востоку от меридиана.
Все линии долготы к востоку от меридиана обозначены буквой «Е» для обозначения к востоку от Главного Меридиана. Таким образом, мы имеем 15 ° в.д., 30 ° в.д., 45 ° в.д., и так далее.
Двигаясь к западу от меридиана, каждая широта также увеличивается на 1 °. Там будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. д. до 180 °. На изображении выше показаны только линии 20 °, 40 ° 60 °, 80 ° и 90 ° к западу от нулевого-меридиана.
Все линии долготы к западу от меридиана обозначены буквой «W» для обозначения к западу от меридиана. Таким образом, мы имеем 15 ° з.д, 30 ° з.д, 45 ° з.д, и так далее.
Вы можете просмотреть более подробную информацию о линии широты и долготы, наблюдая это видео на YouTube по ссылке ниже:
Чтение Географических координат
Глобальная навигация использует линии широты и долготы, чтобы точно определить конкретное место расположения на поверхности Земли. Оно дается в качестве географических координат.
Пусть Место находится вдоль линии широты 10 ° N и вдоль линии долготы 70 ° W. При изложении координаты местоположения, линии широты всегда указывается первой, а потом линии долготы. Таким образом, координаты этого места будет: 10 ° северной широты, 70 ° западной долготы.
Координаты можно просто записать как 10 ° N, 70 ° W (10 ° с.ш., 70 ° з.д.)
Однако большинство мест на Земле располагаются не вдоль линий широты или долготы, а внутри фигур, созданных из-за пересечения горизонтальных и вертикальных линий. Чтобы точно определить человека на поверхности Земли, линии широты и долготы дополнительно разделены и выражены в одном из трех общих форматов:
1 / градусы, минуты и секунды (DMS)
Пространство между каждой линией широте или долготе, представляющей 1 ° делится на 60 минут, а каждая минута делится на 60 секунд. Пример такого формата:
41 ° 24’12.2 «N 2 ° 10’26.5» E Линия широты читается как 41 градусов (41 °), 24 минут (24 ‘), 12.2 секунд (12.2 «) на север. Линия долготы читается как 2 градуса (2 °), 10 минут (10 ‘), 26,5 секунды (12,2 «) к востоку.
2 / Градусы и десятичные минуты (DMM)
Пространство между каждой линией широты или долготы, представляющей 1 °, делится на 60 минут, а каждая минута делится далее и выражается в десятичных дробях. Пример этого формата:
41 24,2028, 10,4418 2 Линия широты читается как 41 градус (41), 24.2028 минут (24.2028) северной широты. Координата для линии широты представляет север от экватора, потому что она положительна. Если число отрицательное, оно представляет юг от экватора.
Линия долготы читается как 2 градуса (2), 10,4418 минут (10,4418) к востоку. Координата для линии долготы представляет восток Главного меридиана, потому что это положительно. Если число отрицательное, оно представляет запад от меридиана
3 / Десятичные градусы (DD)
Пространство между каждой линией широты или долготы, представляющей 1 °, делится и выражается в десятичных дробях. Пример этого формата:
41,40338, 2,17403
Линия широты читается как 41.40338 градусов на север. Координата для линии широты представляет север от экватора, потому что она положительна. Если число отрицательное, оно представляет юг от экватора.
Линия долготы читается как 2.17403 градуса восточной долготы. Координата для линии долготы представляет восток Главного меридиана, потому что оно положительно. Если число отрицательное, оно представляет запад от меридиана.
Чтение координаты на Google Maps
Большинство устройств GPS предоставляют координаты в формате градусов, минут и секунд (DMS) или чаще всего в формате десятичных градусов (DD). Популярные Google Карты предоставляют свои координаты в форматах DMS и DD.
На рисунке выше показано расположение статуи Свободы на Google Maps. Координаты его расположения являются:
40° 41′ 21.4” N 74° 02′ 40.2” W (DMS)
Это читается как:
«40 градусов, 41 минут, 21,4 секунды северной широты и 74 градуса, 2 минуты, 40,2 секунды восточной долготы»
40.689263 -74.044505 (DD) Напомним, что координаты десятичной степени (DD) не имеют букв N или S, указывающих, находится ли координата широты над или ниже экватора. Если нет букв W или E, чтобы указать, является ли долгота координатой к западу или востоку от Первого меридиана.
Это делается с помощью положительных и отрицательных чисел. Поскольку координата широты положительна, координата находится выше экватора. Поскольку координата долготы отрицательна, она находится к западу от нулевого меридиана.
Проверка GPS координаты
Google Maps является отличным инструментом Интернет для проверки координаты мест, представляющих интерес.
Нахождение координат для конкретного места
1 / Открыть Google Maps в https://maps.google.com/ и найти местоположение вашего места интереса.
2 / Щелкните правой кнопкой мыши местоположение и выберите «Что здесь?» В появившемся небольшом меню.
3 / Внизу появится небольшой прямоугольник с указанием названия местоположения и координат в формате десятичных градусов (DD).
Проверка координаты конкретного места
Доступны веб-сайты, которые обеспечивают быстрое преобразование между DMS и DD. Вот ссылка на веб-сайт , который предоставляет координаты DMS и DD для любого конкретного местоположения с помощью Google Maps.
Устройства с поддержкой GPS
Чтобы воспользоваться точной точностью системы GPS, вам необходимо устройство с поддержкой GPS. Эти устройства обмениваются данными напрямую со спутниками GPS, используя маломощные радиоволны. Общаясь по крайней мере с тремя спутниками GPS, устройство может точно определить ваше местоположение на Земле.
GPS навигационные устройства
Такие компании, как Garmin и Magellan, производят специальные GPS-навигационные устройства. Они бывают разных размеров и могут напоминать смартфон или планшет. Эти устройства имеют специальное встроенное программное обеспечение, которое использует систему GPS, чтобы помочь людям найти кратчайший путь к определенному месту, найти интересные места и многое другое. Они обычно используются в транспортных средствах, походах и определенных спортивных состязаниях.
Вверху — изображение навигационного устройства GPS; Магеллан RoadMate 2255T-LMB.
Смартфоны
Большинство смартфонов, особенно телефонов высокого класса, поддерживают GPS и могут использоваться в качестве навигационного устройства, если у вас установлены правильные приложения.
Мобильные компьютеры
Некоторые ноутбуки и нетбуки поддерживают GPS и предоставляют навигационную информацию в пути.
Компьютерные периферийные устройства
Устройства, подключающиеся к компьютеру через USB, Bluetooth или слоты расширения, позволяют компьютеру использовать систему GPS.
Широта́ - угол φ между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ - широта и долгота, определяют положение точки на земной поверхности. На картах поисковых систем по умолчанию показываются координаты в градусах с десятичной дробью со знаками «-» для отрицательной долготы.
Восточные долготы принято считать положительными, западные - отрицательными. Чтобы полностью определить положение точки трёхмерного пространства, необходима третья координата - высота. 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.
Эти координаты видны, например, при прокладке маршрутов от произвольных точек. При поиске распознаются и другие форматы. Самый распространенный способ, чтобы найти точку на поверхности Земли (глобуса), общеизвестен — с помощью географических координат, называемые широтой и долготой. Параллели и меридианы формируют сетчатую систему координат на поверхности Земли, с помощью которой любое место на Земле может быть точно определено.
Мы можем представить себе Землю как сферу, вращающуюся вокруг собственной оси. Концы оси — это Северный и Южный полюса. Экватор является линией широты со значением 0°. Это означает, что Экватор является отправной точкой отсчёта для измерения других линий широты.
Все линии широты параллельны экватору, и их иногда также называют параллелями. Экватор делит Землю на северное и южное полушария. Северные широты имеют положительные значения, и южные широты имеют отрицательные значения. В конечном итоге было решено, что линия нулевой долготы проходит через Гринвичскую лабораторию, находящаяся в Англии на восточной окраине Лондона. Эту линию ещё называют нулевой или гринвичский меридиан.
Что такое долгота?
Каждую линию окружности можно разделить на градусы с минутами и секундами. Градусом географической долготы является 1/360 часть экватора. Интервал между 39 и 40 параллелями составляет 1° широты. Интервал между 175 и 176 меридианами составляет 1° долготы. Таким образом, полная запись географических координат вулкана Нгаурухоэ: 39° 07′ S, 175° 37′ E. 39 градусов, семь минут южной широты.
Что такое широта?
Секунда широты составляет приблизительно 0.03 километр, или примерно 30 метров. На экваторе это — приблизительно 111 километров, тоже самое расстояние, как и градус широты. Размер долготы постепенно уменьшается и стремится к нулю, поскольку меридианы сходятся на полюсах Земли. Так, на широте 45° градус долготы составляет приблизительно 79 километров. Поскольку, градус долготы изменяется по размеру, минуты и секунды долготы также изменяются, уменьшаясь по размеру к полюсам.
Практически на всех глобусах нанесены линии параллелей и меридианов. Также у многих глобусов есть, так называемая — меридианная дуга, которая служит не только для удержания сферы глобуса на подставке, но и помогает определять географические координаты. На меридианной дуге есть градусная шкала (см. фото). По этой шкале определяют широту. Если на меридианной дуге отсутствует градусная шкала, то такая шкала есть на нулевом меридиане (Гринвич) и на линии перемены дат (меридиан 180°). А вот долготу определяют по экватору.
Если эта точка находится выше экватора, то она будет северной широтой, если ниже экватора — южной широтой. Затем определите долготу. Для этого надо посмотреть, какое числовое значение имеет точка пересечения экватора и меридианной дуги. Это значение надо смотреть на шкале экватора. Здесь сочетается красота левитации и современная технология.
Электромагнитный глобус — замечательный подарок и сувенир для Вас и Ваших друзей. 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. Выбор нулевого меридиана произволен и зависит только от соглашения.
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. Ориентация осей в географической системе координат (ГСК) выбирается по алгоритму. Ориентация трёхгранника XYZ,из-за вращения земли и движения ТС постоянно смещается с угловыми скоростями.
Единых правил записи координат не существует. В этой системе координат работают все GPS навигаторы и основные картографические проекты в Интернете. Общедоступная точность при работе с географическими координатами составляет 5 — 10 метров на местности. Координаты представляют собой угловые величины и выражаются в градусах. В поисковой строке карты (а также на панели справа) появятся географические координаты.
Под строкой поиска появится панель с адресом и географическими координатами. Текущее местоположение обычно фиксируется в виде путевой точки, из которой впоследствии могут быть прочитаны координаты.
При этом числовые значения координат остаются доступными (их можно видеть в строке поиска открывшейся по ссылке карты). Обратите внимание — изображаемые на карте маркеры пунктов привязываются к дорогам, и их положение соответствует введенным координатам лишь приблизительно. Формы записи могут быть элементарно пересчитаны одна в другую (1 градус = 60 минут, 1 минута = 60 секунд).
На картах Google и картах Яндекс вначале широта, затем долгота (до октября 2012 на картах Яндекс был принят обратный порядок: сначала долгота, потом широта). Долгота́ - угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы.
В главе 1 было отмечено, что Земля имеет форму сфероида, т. е. сплюснутого шара. Так как земной сфероид весьма мало отличается от шара, то обычно этот сфероид называют земным шаром. Земля вращается вокруг воображаемой оси. Точки пересечения воображаемой оси с земным шаром называют полюсами. Северным географическим полюсом
(PN
) принято считать тот, со стороны которого собственное вращение Земли усматривается против часовой стрелки. Южный географический полюс
(PS
) - полюс, противоположный северному.
Если мысленно разрезать земной шар плоскостью, проходящей через ось (параллельной оси) вращения Земли, то получим воображаемую плоскость, которую называют плоскостью меридиана
. Линия пересечения этой плоскости с земной поверхностью называют географическим (или истинным) меридианом
.
Плоскость, перпендикулярную земной оси и проходящую через центр земного шара, называют плоскостью экватора
, а линию пересечения этой плоскости с земной поверхностью - экватором
.
Если мысленно пересечь земной шар плоскостями, параллельными экватору, то на поверхности Земли получают круги, которые называют параллелями
.
Нанесенные на глобусы и карты параллели и меридианы составляют градусную
сетку
(рис. 3.1). Градусная сетка дает возможность определить положение любой точки на земной поверхности.
За начальный меридиан при составлении топографических карт принят Гринвичский астрономический меридиан
, проходящий через бывшую Гринвичскую обсерваторию (вблизи Лондона с 1675 - 1953 гг.). В настоящее время в зданиях Гринвичской обсерватории расположен музей астрономических и навигационных инструментов. Современный нулевой меридиан проходит через замок Хёрстмонсо на 102,5 метра (5,31 секунды) к востоку от Гринвичского астрономического меридиана. Используется современный нулевой меридиан для спутниковой навигации.
Рис. 3.1. Градусная сетка земной поверхности
Координаты
- угловые или линейные величины, определяющие положение точки на плоскости, поверхности или в пространстве. Для определения координат на земной поверхности точка проектируется отвесной линией на эллипсоид. Для определения положения горизонтальных проекций точки местности в топографии применяются системы географических
, прямоугольных
и полярных
координат
.
Географические координаты
определяют положение точки относительно земного экватора и одного из меридианов, принятого за начальный. Географические координаты могут быть получены на основании астрономических наблюдений или геодезических измерений. В первом случае их называют астрономическими
, во втором - геодезическими
. При астрономических наблюдениях проектирование точек на поверхность осуществляется отвесными линиями, при геодезических измерениях - нормалями, поэтому величины астрономических и геодезических географических координат несколько отличаются. Для создания мелкомасштабных географических карт сжатием Земли пренебрегают, а эллипсоид вращения принимают за сферу. В этом случае географические координаты будут сферическими
.
Широта
- угловая величина, определяющая положение точки на Земле в направлении от экватора (0º) к Северному полюсу (+90º) или Южному полюсу (-90º). Широта измеряется центральным углом в плоскости меридиана данной точки. На глобусах и картах широту показывают при помощи параллелей.
Рис. 3.2. Географическая широта
Долгота - угловая величина, определяющая положение точки на Земле в направлении Запад-Восток от Гринвичского меридиана. Долготы отсчитывают от 0 до 180°, на восток - со знаком «плюс», на запад - со знаком «минус». На глобусах и картах широту показывают при помощи меридианов.
Рис. 3.3. Географическая долгота
3.1.1. Сферические координаты
Сферическими географическими координатами называют угловые величины (широта и долгота), определяющие положение точек местности на поверхности земной сферы относительно плоскости экватора и начального меридиана.
Сферической широтой (φ) называют угол между радиусом-вектором (линия, соединяющая центр сферы и заданную точку) и плоскостью экватора.
Сферическая долгота (λ) - это угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана заданной точки (плоскость проходит через заданную точку и ось вращения).
Рис. 3.4. Географическая сферическая система координат
В практике топографии используют сферу радиусом R = 6371 км , поверхность которой равна поверхности эллипсоида. На такой сфере длину дуги большого круга в 1 минуту (1852 м) называют морской милей .
3.1.2. Астрономические координаты
Астрономическими географическими
координатами
являются широта и долгота, определяющие положение точек на поверхности геоида
относительно плоскости экватора и плоскости одного из меридианов, принятого за начальный (рис. 3.5).
Астрономической широтой (φ) называется угол, образованный отвесной линией, проходящей через данную точку и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли.
Плоскость астрономического меридиана
- плоскость, проходящая через отвесную линию в данной точке и параллельная оси вращения Земли.
Астрономический меридиан
- линия пересечения поверхности геоида с плоскостью астрономического меридиана.
Астрономической долготой (λ) называется двугранный угол между плоскостью астрономического меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью Гринвичского меридиана, принятого за начальный.
Рис. 3.5. Астрономическая широта (φ) и астрономическая долгота (λ)
3.1.3. Геодезическая система координат
В геодезической географической системе координат
за поверхность, на которой находят положения точек, принимается поверхность референц
-эллипсоида
. Положение точки на поверхности референц-эллипсоида определяется двумя угловыми величинами - геодезической широтой (В)
и геодезической долготой (L)
.
Плоскость геодезического меридиана
- плоскость, проходящая через нормаль к поверхности земного эллипсоида в данной точке и параллельная его малой оси.
Геодезический меридиан
- линия, по которой плоскость геодезического меридиана пересекает поверхность эллипсоида.
Геодезическая параллель
-
линия пересечения поверхности эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку и перпендикулярной к малой оси.
Геодезическая широта (В) - угол, образованный нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора.
Геодезическая долгота (L) - двугранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точки и плоскостью начального геодезического меридиана.
Рис. 3.6. Геодезическая широта (B) и геодезическая долгота (L)
3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ТОЧЕК ПО КАРТЕ
Топографические карты печатаются отдельными листами, размеры которых установлены для каждого масштаба. Боковыми рамками листов служат меридианы, а верхней и нижней рамками - параллели
. (рис. 3.7). Следовательно, географические координаты можно определить по боковым рамкам топографической карты
. На всех картах верхняя рамка всегда обращена на север.
Географическую широту и долготу подписывают в углах каждого листа карты. На картах Западного полушария в северо-западном углу рамки каждого листа правее значения долготы меридиана помещают надпись: «К западу от Гринвича».
На картах масштабов 1: 25 000 - 1: 200 000 стороны рамок разделены на отрезки, равные 1′ (одной минуте, рис. 3.7). Эти отрезки оттенены через один и разделены точками (кроме карты масштаба 1: 200 000) на части по 10" (десять секунд). На каждом листе карты масштабов 1: 50 000 и 1: 100 000 показывают, кроме того, пересечение среднего меридиана и средней параллели с оцифровкой в градусах и минутах, а по внутренней рамке - выходы минутных делений штрихами длиной 2 - 3 мм. Это позволяет при необходимости прочерчивать параллели и меридианы на карте, склеенной из нескольких листов.
Рис. 3.7. Боковые рамки карты
При составлении карт масштабов 1: 500 000 и 1: 1 000 000 на них наносят картографическую сетку параллелей и меридианов. Параллели проводят соответственно через 20′ и 40" (минут), а меридианы - через 30" и 1°.
Географические координаты точки определяют от ближайшей южной параллели и от ближайшего западного меридиана, широта и долгота которых известны. Например, для карты масштаба 1: 50 000 «ЗАГОРЯНИ» ближайшей параллелью, расположенной к югу от заданной точки, будет параллель 54º40′ с.ш., а ближайшим меридианом, расположенным западнее точки - меридиан 18º00′ в.д. (рис. 3.7).
Рис. 3.8. Определение географических координат
Для определения широты заданной точки необходимо:
- одну ножку циркуля-измерителя установить на заданную точку, другую ножку по кратчайшему расстоянию установить на ближайшую параллель (для нашей карты 54º40′);
- не меняя раствор циркуля-измерителя, установить его на боковую рамку с минутными и секундными делениями, одна ножка должна быть на южной параллели (для нашей карты 54º40′), а другая - между 10-секундными точками на рамке;
- посчитать количество минут и секунд от южной параллели до второй ножки циркуля-измерителя;
- добавить полученный результат к южной широте (для нашей карты 54º40′).
Для определения долготы заданной точки необходимо:
- одну ножку циркуля-измерителя установить на заданную точку, другую ножку по кратчайшему расстоянию установить на ближайший меридиан (для нашей карты 18º00′);
- не меняя раствор циркуля-измерителя, установить его на ближайшую горизонтальную рамку с минутными и секундными делениями (для нашей карты нижнюю рамку), одна ножка должна быть на ближайшем меридиане (для нашей карты 18º00′), а другая - между 10-секундными точками на горизонтальной рамке;
- посчитать количество минут и секунд от западного (левого) меридиана до второй ножки циркуля-измерителя;
- добавить полученный результат к долготе западного меридиана (для нашей карты 18º00′).
Обратите внимание
на то, что данный способ определения долготы заданной точки для карт масштаба 1:50 000 и мельче имеет погрешность за счет схождения меридианов, ограничивающих топографическую карту с востока и запада. Северная сторона рамки будет короче, чем южная. Следовательно, расхождения между измерениями долготы на северной и южной рамке могут отличаться на несколько секунд. Чтобы добиться высокой точности в результатах измерений, необходимо определить долготу и по южной и по северной стороне рамки, а затем произвести интерполяцию.
Для повышения точности определения географических координат можно использовать графический метод
. Для этого необходимо соединить прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления по широте к югу от точки и по долготе к западу от нее. Затем определить размеры отрезков по широте и долготе от прочерченных линий до положения точки и суммировать их соответственно с широтой и долготой прочерченных линий.
Точность определения географических координат по картам масштабов 1: 25 000 - 1: 200 000 составляет 2" и 10" соответственно.
3.3. ПОЛЯРНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ
Полярными координатами называют угловую и линейную величины, определяющие положение точки на плоскости относительно начала координат, принимаемого за полюс (О ), и полярной оси (ОС ) (рис. 3.1).
Местоположение любой точки (М ) определяется углом положения (α ), отсчитанным от полярной оси до направления на определяемую точку, и расстоянием (горизонтальным проложением - проекцией линии местности на горизонтальную плоскость) от полюса до этой точки (Д ). Полярные углы обычно отсчитывают от полярной оси по направлению движения часовой стрелки.
Рис. 3.9. Полярная система координат
За полярную ось могут быть приняты: истинный меридиан, магнитный меридиан, вертикальная линия сетки, направление на любой ориентир.
3.2. БИПОЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
Биполярными координатами называют две угловые или две линейные величины, определяющие местоположение точки на плоскости относительно двух исходных точек (полюсов О 1 и О 2 рис. 3.10).
Положение любой точки определяется двумя координатами. Этими координатами могут быть либо два угла положения (α 1 и α 2 рис. 3.10), либо два расстояния от полюсов до определяемой точки (Д 1 и Д 2 рис. 3.11).
Рис. 3.11. Определение места точки по двум расстояниям
В биполярной системе координат положение полюсов известно, т.е. известно расстояние между ними.
3.3. ВЫСОТА ТОЧКИ
Ранее были рассмотрены плановые системы координат
, определяющие положение любой точки на поверхности земного эллипсоида, либо референц-эллипсоида,
либо на плоскости. Однако эти плановые системы координат не позволяют получить однозначное положение точки на физической поверхности Земли. Географические координаты относят положение точки к поверхности референц-эллипсоида, полярные и биполярные кординаты относят положение точки к плоскости. И все эти определения никак не касаются физической поверхности Земли, которая для географа и является более интересной, чем референц-эллипсоид.
Таким образом, плановые системы координат не дают возможности однозначно определить положение данной точки. Необходимо как-то определить своё положение хотя бы словами «выше», «ниже». Только относительно чего? Для получения полной информации о положении точки на физической поверхности Земли используется третья координата - высота
.
Поэтому и возникает необходимость рассмотреть третью систему координат - систему высот
.
Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли называют высотой.
Высоты бывают абсолютные , если их отсчет ведется от уровенной поверхности Земли, и относительные (условные ), если их отсчет ведется от произвольной уровенной поверхности. Обычно за начало отсчета абсолютных высот принимают уровень океана или открытого моря в спокойном состоянии. В России и Украине за начало отсчета абсолютных высот принят нуль Кронштадтского футштока.
Футшток
- рейка с делениями, укрепленная отвесно на берегу так, чтобы обеспечивалась возможность определения по ней положения поверхности воды, находящейся в спокойном состоянии.
Кронштадтский футшток
- черта на медной пластине (доске), вмонтированной в гранитный устой Синего моста Обводного канала в г. Кронштадте.
Первый футшток был установлен во времена правления Петра 1, и с 1703 г. начались регулярные наблюдения за уровнем Балтийского моря. Вскоре футшток был разрушен и только с 1825 г. (и до настоящего времени) были возобновлены регулярные наблюдения. В 1840 г. гидрографом М.Ф.Рейнекебыла вычислена средняя высота уровня Балтийского моря и зафиксирована на гранитном устое моста в виде глубокой горизонтальной черты. С 1872 г. эта черта принята за нулевую отметку при вычислении высот всех точек на территории Российского государства. Кронштадский футшток неоднократно видоизменялся, однако положение его основной отметки при изменениях конструкции сохраняли прежней, т.е. определенной в 1840 г.
После распада Советского Союза украинские геодезисты не стали изобретать свою национальную систему высот, и в настоящее время в Украине по-прежнему используется Балтийская система высот
.
Следует отметить, что в каждом необходимом случае не ведут измерения непосредственно от уровня Балтийского моря. Существуют на местности специальные точки, высоты которых заранее были определены в Балтийской системе высот. Эти точки называют реперами
.
Абсолютные высоты H
могут быть положительными (для точек выше уровня Балтийского моря), и отрицательными (для точек ниже уровня Балтийского моря).
Разность абсолютных высот двух точек называют относительной
высотой
или превышением
(h
):
h =H А
−H В
.
Превышение одной точки над другой также может быть положительным и отрицательным. Если абсолютная высота точки А
больше абсолютной высоты точки В
, т.е. находится выше точки В
, то превышение точки А
над точкой В
будет положительным, и наоборот, превышение точки В
над точкой А
- отрицательным.
Пример
. Абсолютные высоты точек А
и В
: Н А
= +124,78 м
; Н В
= +87,45 м
. Найти взаимные превышения точек А
и В
.
Решение
. Превышение точки А
над точкой В
h А(В)
= +124,78 - (+87,45) = +37,33 м
.
Превышение точки В
над точкой А
h В(А)
= +87,45 - (+124,78) = -37,33 м
.
Пример
. Абсолютная высота точки А
равна Н А
= +124,78 м
. Превышение точки С
над точкой А
равно h С(А)
= -165,06 м
. Найти абсолютную высоту точки С
.
Решение
. Абсолютная высота точки С
равна
Н С
= Н А
+ h С(А)
= +124,78 + (-165,06) = - 40,28 м
.
Численное значение высоты называют отметкой точки
(абсолютной или условной).
Например
, Н А
=
528,752 м - абсолютная отметка точки А; Н" В
= 28,752 м - условная отметка точки В
.
Рис. 3.12. Высоты точек земной поверхности
Для перехода от условных высот к абсолютным и наоборот необходимо знать расстояние от основной уровенной поверхности до условной.
Видео
Меридианы, параллели, широты и долготы
Определение положения точек земной поверхности
Вопросы и задания для самоконтроля
- Раскройте понятия: полюс, плоскость экватора, экватор, плоскость меридиана, меридиан, параллель, градусная сетка, координаты.
- Относительно каких плоскостей на земном шаре (эллипсоиде вращения) определяют географические координаты?
- В чем отличие астрономических географических координат от геодезических?
- С помощью чертежа раскройте понятия «сферическая широта» и «сферическая долгота».
- На какой поверхности определяют положение точек в астрономической системе координат?
- С помощью чертежа раскройте понятия «астрономическая широта» и «астрономическая долгота».
- На какой поверхности определяют положение точек в геодезической системе координат?
- С помощью чертежа раскройте понятия «геодезическая широта» и «геодезическая долгота».
- Почему для повышения точности определения долготы необходимо соединить прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления?
- Как можно рассчитать широту точки, если определить количество минут и секунд от северной рамки топографической карты?
- Какие координаты называют полярными?
- Для каких целей в полярной системе координат служит полярная ось?
- Какие координаты называют биполярными?
- В чем сущность прямой геодезической задачи?
Широтой называется угол, образованный отвесной линией, проходящей через заданную точку на поверхности Земли, и плоскостью экватора (на рис. 3 для точки М угол МОС).
В какой бы точке на земном шаре ни находился наблюдатель, его сила тяжести всегда будет направлена к центру Земли. Такое направление называется отвесным, или вертикальным.
Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки в пределах от 0 до 90° и обозначается буквой ф. Таким образом, географическая параллель eabq является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту.
В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, широте присваивают наименование северная (N) или южная (S).
Долготой называется двугранный угол между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки (на рис. 3 для точки М угол АОС) . Долгота измеряется меньшей из дуг экватора между начальным меридианом и меридианом данной точки в пределах от 0 до 180° и обозначается буквой л. Таким образом, географический меридиан PN MCPs является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же долготу.
В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, долгота называется восточной (O st) или западной (W).
Разность широт и разность долгот
Во время плавания судно непрерывно изменяет свое место на поверхности Земли, следовательно, изменяются и его координаты. Величина изменения широты Аф, получающаяся при переходе судна из пункта отхода MI в пункт прихода С1, называется разностью широт (РШ). РШ измеряется дугой меридиана между параллелями пунктов отхода и прихода M1C1 (рис. 4).
Рис. 4
Наименование РШ зависит от расположения параллели пункта прихода относительно параллели пункта отхода. Если параллель пункта прихода располагается севернее параллели пункта отхода, то РШ считается сделанной к N, а если южнее - то к S.
Величина изменения долготы Aл, получающаяся при переходе судна из пункта отхода M1 в пункт прихода С2, называется разностью долгот (РД). РД измеряется меньшей дугой экватора между меридианами пункта отхода и пункта прихода МСN (см. рис. 4). Если при переходе судна восточная долгота увеличивается или западная уменьшается, то РД считается сделанной к O st , а если восточная долгота уменьшается или западная увеличивается, то - к W. Для определения РШ и РД пользуются формулами:
РШ = φ1 - φ2; (1)
РД = λ1 - λ2 (2)
Где φ1 - широта пункта отхода;
φ2 - широта пункта прихода;
λ1 - долгота пункта отхода;
λ2 - долгота пункта прихода.
При этом северные широты и восточные долготы считаются положительными и им приписывается знак плюс, а южные широты и западные долготы - отрицательными и им приписывается знак минус. При решении задач по формулам (1) и (2) в случае положительных результатов РШ она будет сделана к N, а РД - к O st (см. пример 1), а в случае отрицательных результатов РШ она будет к S, а РД - к W (см. пример 2). При получении результата РД более 180° с отрицательным знаком нужно прибавить 360° (см. пример 3), а если результат РД больше 180° с положительным знаком, надо вычесть 360° (см. пример 4).
Пример 1. Известны: φ1 = 62°49" N; λ1 = 34°49" O st ; φ2 = 72°50"N; λ2 = 80°56" O st .
Найти РШ и РД.
Решение.
Пример 2. Известны: φ1 = 72°50" N; λ1 = :80°56"O st: φ2 = 62 O st 49"N;
Найти РШ и РД.
1.10. ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ НА КАРТАХ
Прямоугольные координаты (плоские) - линейные величины: абсцисса Х и ордината Y , определяющие положение точек на плоскости (на карте) относительно двух взаимно перпендикулярных осей Х и Y (рис. 14). Абсцисса Х и ордината Y точки А- расстояния от начала координат до оснований перпендикуляров, опущенных из точки А на соответствующие оси, с указанием знака.
Рис. 14. Прямоугольные координаты
В топографии и геодезии, а также на топографических картах ориентирование производится по северу со счетом углов по ходу часовой стрелки, поэтому для сохранения знаков тригонометрических функций положение осей координат, принятое в математике, повернуто на 90°.
Прямоугольные координаты на топографических картах СССР применяются по координатным зонам. Координатные зоны - части земной поверхности, ограниченные меридианами с долготой, кратной 6°. Первая зона ограничена меридианами 0° и 6°, вторая-б" и 12°, третья-12° и 18° и т.д.
Счет зон идет от Гринвичского меридиана с запада на восток. Территория СССР располагается в 29 зонах: от 4-й до 32-й включительно. Протяженность каждой зоны с севера на юг порядка 20000 км. Ширина зоны на экваторе около 670 км, на широте 40°- 510 км, т широте 50°-430 км, на широте 60°-340 км.
Все топографические карты в пределах данной зоны имеют общую систему прямоугольных координат. Началом координат в каждой зоне служит точка пересечения среднего (осевого) меридиана зоны с экватором (рис. 15), средний меридиан зоны соответствует
|
|
Рис. 15. Система прямоугольных координат на топографических картах: а-одной зоны; б-части зоны
оси абсцисс, а экватор - оси ординат. При таком расположении координатных осей абсциссы точек, расположенных южнее экватора, и ординаты точек, расположенных западнее среднего меридиана, будут иметь отрицательные значения. Для удобства пользования координатами на топографических картах принят условный счет ординат, исключающий отрицательные значения ординат. Это достигнуто тем, что отсчет ординат идет не от нуля, а от величины 500 км, Т. е. начало координат в каждой зоне как бы перенесено на 500 км влево вдоль оси Y . Кроме того, для однозначного определения положение точки по прямоугольным координатам на земном шаре к значению координаты Y слева приписывается номер зоны (однозначное или двузначное число).
Зависимость между условными координатами и их действительными значениями выражается формулами:
X " = Х-, У = У- 500 000,
где X " и Y "- действительные значения ординат; X , Y - условные значения ординат. Например, если точка имеет координаты
Х = 5 650 450: Y = 3 620 840,
то это значит, что точка расположена в третьей зоне на удалении 120 км 840 м от среднего меридиана зоны (620840-500000) и к северу от экватора на удалении 5650 км 450 м.
Полные координаты - прямоугольные координаты, записанные (названные) полностью, без каких-либо сокращений. В примере, приведенном выше, даны полные координаты объекта:
Х = 5 650 450; Y = 3620 840.
Сокращенные координаты применяются для ускорения целеука-зания по топографической карте, в этом случае указываются только десятки и единицы километров и метры. Например, сокращенные координаты данного объекта будут:
Х = 50 450; Y = 20 840.
Сокращенные координаты нельзя применять при целеуказании на стыке координатных зон и если район действий охватывает пространство протяженностью более 100 км по широте или долготе.
Координатная (километровая) сетка -сетка квадратов на топографических картах, образованная горизонтальными и вертикальными линиями, проведенными параллельно осям прямоугольных координат через определенные интервалы (табл. 5). Эти линии называются километровыми. Координатная сетка предназначается для определения координат объектов и нанесения на карту объек тов по их координатам, для целеуказания, ориентирования карты, измерения дирекционных углов и для приближенного определения расстояний и площадей.
Таблица 5 Координатные сетки на картах
|
Масштабы карт |
Размеры сторон квадратов |
Площади квадратов, кв. km |
|
|
на карте, см |
на местности, км |
||
|
1:25 000 |
1 |
||
|
1:50 000 |
|||
|
1:100 000 |
|||
|
1:200 000 |
|||
На карте масштаба 1:500 000 координатная сетка полностью не показывается; наносятся только выходы километровых линий по сторонам рамки (через 2 см). При необходимости по этим выходам координатная сетка может быть прочерчена на карте.
Километровые линии на картах подписываются у их зарамочных выходов и у нескольких пересечений внутри листа (рис. 16). Крайние на листе карты километровые линии подписываются полностью, остальные-сокращенно, двумя цифрами (т. е. указываются только десятки и единицы километров). Подписи у горизонтальных линий соответствуют расстояниям от оси ординат (экватора) в километрах. Например, подпись 6082 в правом верхнем углу показывает, что данная линия отстоит от экватора на удалении 6082 км.
Подписи вертикальных линий обозначают номер зоны (одна или две первых цифры) и расстояние в километрах (всегда три цифры) от начала координат, условно перенесенного к западу от среднего меридиана на 500 км. Например, подпись 4308 в левом нижнем углу означает: 4 - номер зоны, 308 - расстояние от условного начала координат в километрах.
Дополнительная координатная (километровая) сетка может быть нанесена на топографических картах масштаба 1:25 000, 1:50000, 1:100000 и 1:200000 по выходам километровых линий в смежной западной или восточной зоне. Выходы километровых линий в виде черточек с соответствующими подписями даются на картах, расположенных на протяжении 2° к востоку и западу от граничных меридианов зоны.
|
|
рис. 16. Координатная (километровая) сетка на листе карты
Дополнительная координатная сетка предназначается для преобразования координат одной зоны в систему координат другой, соседней, зоны.
На рис. 17 черточки на внешней стороне западной рамки с подписями 81,6082 и на северной стороне рамки с подписями 3693, 94, 95 и т.д. обозначают выходы километровых линий в системе координат смежной (третьей) зоны. При необходимости дополнительная координатная сетка прочерчивается на листе карты путем соединения одноименных черточек на противоположных сторонах рамки. Вновь построенная сетка является продолжением километровой сетки листа карты смежной зоны и должна полностью совпадать (смыкаться) с ней при склейке карты.
Координатная сетка западной (3-й) зоны
Рис. 17. Дополнительная координатная сетка