Географические координаты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Координатная сфера

Географи́ческие координа́ты определяют положение точки на земной поверхности или, более широко, в географической оболочке. Задают один из видов географического положения.

Географические координаты строятся по принципу сферических. Аналогичные координаты применяются на других планетах, а также на небесной сфере[1].

Широта[править | править вики-текст]

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.

От широты места, как и от времени года, зависит продолжительность дня.

Из-за отличия формы Земли от шара географическая широта точек несколько отличается от их геоцентрической широты, т. е. 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 ГЛОНАСС или GPS (косвенное измерение).

Долгота[править | править вики-текст]

Долгота́ — угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы. Долготы от 0° до 180° к востоку от нулевого меридиана называют восточными, к западу — западными. 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, Пулково и т. д.

От долготы зависит местное солнечное время.

Высота[править | править вики-текст]

Географическая система координат[править | править вики-текст]

Рис. 1

В навигации в качестве начала системы координат выбирается центр масс транспортного средства (ТС). Переход начала координат из инерциальной системы координат в географическую (т.е из O_i в O_g) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат O_g в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):

X_{og}=(R+h) cos(\varphi) cos(Ut+\lambda)
Y_{og}=(R+h) cos(\varphi) sin(Ut+\lambda)
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 (ГСК) выбирается по алгоритму.

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 ТС постоянно смещается с угловыми скоростями[2].

\omega_E=-V_N/R
\omega_N=V_E/R+U cos(\varphi)
\omega_{Up}=\frac{V_E}{R}tg(\varphi)+U sin(\varphi)

Основным недостатком в практическом применении ГСК в навигации является большие величины угловой скорости этой системы в высоких широтах, возрастающие вплоть до бесконечности на полюсе. Поэтому вместо ГСК используется полусвободная в азимуте СК.

Полусвободная в азимуте система координат[править | править вики-текст]

Полусвободная в азимуте СК отличается от ГСК только одним уравнением, которое имеет вид:

\omega_{Up}=Usin(\varphi)

Соответственно, система имеет тоже начальное положение, что ГСК и их ориентация также совпадает с одной лишь разницей, что её оси X_w и Y_w отклонены от соответствующих осей ГСК на угол \varepsilon для которого справедливо уравнение

d \varepsilon/dt=-\frac{V_E}{R}tg(\varphi)

Преобразование между ГСК и полусвободной в азимуте СК осуществляется по формуле[2]

N=Y_w cos(\varepsilon)+X_w sin(\varepsilon)
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.

Форматы записи географических координат[править | править вики-текст]

Для записи географических координат используется система WGS84. [источник не указан 395 дней]

Координаты (широта от −90° до +90°, долгота от −180° до +180°) могут записываться:

В англоязычных странах в качестве десятичного разделителя используется точка, в большинстве остальных, как и стандарт десятичного разделителя в России — запятая (,).[1] Правда, в некоторых русскоязычных научных издательствах всё же предпочитают использовать англоязычный формат десятичного разделителя.

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 знаками «-» 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 1119 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. / 55.755831° с. ш. 37.617673° в. д. / 55.755831; 37.617673 (G) (O) (Я):

  • 55.75972°, 37.61777° —- градусы
  • N55.759722°, E37.617777° —- 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[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

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

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]