Каждое место на земле может быть идентифицировано глобальной системой координат широты и долготы. Зная эти параметры, легко найти любое местоположение на планете. В этом вот уже несколько столетий подряд помогает людям система координат.
Исторические предпосылки возникновения географических координат
Когда люди стали путешествовать на большие расстояния по пустыням и морями, им нужен был способ зафиксировать свое положение и знать, в каком направлении двигаться, чтобы не заблудиться. Прежде чем появились широта и долгота на карте, финикийцы (600 г. до н. э.) и полинезийцы (400 г. н. э.) использовали звездное небо для вычисления широты.
На протяжении веков были разработаны довольно сложные устройства, такие как квадрант, астролябия, гномон и арабский камаль. Все они использовались для измерения высоты солнца и звезд над горизонтом и тем самым измерения широты. И если гномон — это всего лишь вертикальная палка, которая бросает тень от солнца, то камаль - очень своеобразное приспособление.
Он состоял из прямоугольной деревянной дощечки размером 5,1 на 2,5 см, к которой через отверстие в середине была прикреплена веревка с несколькими одинаково расположенными узлами.
Этими инструментами определяли широту даже после изобретения до того времени, пока не изобрели надежный метод определения широты и долготы на карте.
Навигаторы на протяжении сотен лет не имели точного представления о местоположении из-за отсутствия понятия значения долготы. В мире не существовало точного устройства времени, такого как хронометр, поэтому расчет долготы был просто невозможным. Не удивительно, что ранняя навигация была проблематичной и часто приводила к кораблекрушениям.
Без сомнения, пионером революционной навигации был капитан Джеймс Кук, который путешествовал по просторам Тихого океана благодаря техническому гению Генри Томасу Харрисону. В 1759 году Харрисон разработал первые навигационные часы. Сохраняя точное среднее время по Гринвичу, часы Харрисона позволяли морякам определить, сколько часов было в точке и в точке нахождения, после чего стало возможным определить долготу от востока до запада.
Географическая система координат
Географическая система координат определяет двумерные координаты, основанные на поверхности Земли. Он имеет угловую единицу измерения, первичный меридиан и экватор с нулевой широтой. Земной шар условно разделен на 180 градусов широты и 360 градусов долготы. Линии широты размещаются параллельно экватору, на карте они горизонтальные. Линии долготы соединяют Северный и Южный полюса, на карте они вертикальные. В результате наложения образовываются географические координаты на карте - широта и долгота, с помощью которых можно определить положение на поверхности Земли.
Эта географическая сетка дает уникальную широту и долготу для каждой позиции на Земле. Чтобы повысить точность измерений, они дополнительно подразделяются на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.
Экватор расположен под прямым углом к оси Земли, примерно посередине между Северным и Южным полюсами. При угле 0 градусов он используется в географической системе координат как отправная точка для вычисления широты и долготы на карте.
Широта определяется как угол между экваториальной линией центра Земли и местоположением ее центра. Северный и Южный полюс имеют угол ширины 90. Чтобы отличить места в Северном полушарии от Южного полушария, ширина дополнительно предоставляется в традиционном написании с N для севера или S для юга.
Земля наклонена примерно на 23,4 градуса, поэтому, чтобы найти широту в летнее солнцестояние, нужно добавить 23,4 градуса к углу, который измеряют.
Как определить широту и долготу на карте во время зимнего солнцестояния? Для этого нужно вычесть 23,4 градуса от угла, который измеряется. А в любой другой промежуток времени нужно определить угол, зная, что он изменяется на 23,4 градуса каждые шесть месяцев и, следовательно, около 0,13 градуса в день.
В северном полушарии можно рассчитать угол наклона Земли и, следовательно, широту, взглянув на угол Полярной звезды. На Северном полюсе он будет на 90 от горизонта, а на экваторе он будет прямо впереди наблюдателя, 0 градусов от линии горизонта.
Важные широты:
- Северный и Южный полярные круги, каждый находится на 66 градусе 34 минуты северной и, соответственно, южной широты. Эти широты ограничивают области вокруг полюсов, где солнце не устанавливается в летнее солнцестояние, поэтому там преобладает полуночное солнце. В зимнее солнцестояние солнце здесь не поднимается, наступает полярная ночь.
- Тропики находятся на 23 градусе 26 минуте в северной и южной широтах. Эти широтные круги отмечают солнечный зенит летним солнцестоянием северного и южного полушария.
- Экватор лежит на широте 0 градусов. Экваториальная плоскость проходит примерно в середине оси Земли между северным и южным полюсами. Экватор - это единственный круг широты, соответствующий окружности Земли.
Широта и долгота на карте - важные географические координаты. Долготу намного сложнее рассчитать, чем широту. Земля вращается на 360 градусов в день, или 15 градусов в час, поэтому существует прямая связь между долготой и временем, когда солнце поднимается и опускается. Гринвичский меридиан обозначается 0 градусом долготы. Солнце устанавливает час раньше каждые 15 градусов к востоку от этого и на час позже через каждые 15 градусов на запад. Если знать разницу между временем заката местоположения и другим известным местом, то можно понять, как далеко от него находится восток или запад.
Линии долготы проходят с севера на юг. Они сходятся на полюсах. И координаты долготы находятся между -180 и +180 градусами. Гринвичский меридиан является нулевой линией долготы, которой измеряют направление «восток-запад» в системе географических координат (таких как широта и долгота на карте). Фактически нулевая линия проходит через Королевскую обсерваторию в Гринвиче (Англия). Гринвичский меридиан как нулевой является отправной точкой для расчета долготы. Долгота задается как угол между центром нулевого меридиана центра Земли и центром центра Земли. Гринвичский меридиан имеет угол 0, а противоположная долгота, вдоль которой проходит линия даты, имеет угол 180 градусов.
Как найти широту и долготу на карте?
Определение точного географического положения на карте зависит от ее масштаба. Для этого достаточно иметь карту с масштабом 1/100000, или лучше - 1/25000.
Вначале определяют долготу D по формуле:
D =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,
где G1, G2 - величина правого и левого ближайших меридианов в градусах;
L1 - расстояние между этими двумя меридианами;
Расчет долготы, например, для г. Москвы:
G1 = 36°,
G2 = 42°,
L1 = 252,5 мм,
L2 = 57,0 мм.
Искомая долгота = 36 + (6) * 57,0 / 252,0 = 37° 36".
Определяем широту L, она определяется по формуле:
L =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,
где G1, G2 - величина нижней и верхней ближайшей широты в градусах;
L1 - расстояние между этими двумя широтами, мм;
L2 - расстояние от точки определения к левому ближайшему.
Например, для г. Москвы:
L1 = 371,0 мм,
L2 = 320,5 мм.
Искомая ширина L = 52 "+ (4) * 273,5 / 371,0 = 55 ° 45.
Проверяем правильность вычисления, для этого надо по онлайн-сервисам в интернете найти координаты широты, долготы по карте.
Устанавливаем, что географические координаты для г. Москвы соответствуют проведенным вычислениям:
- 55° 45" 07" (55° 45" 13) северной широты;
- 37° 36" 59" (37° 36" 93) восточной долготы.
Определение координат местонахождения с помощью iPhone
Ускорение темпа научно-технического прогресса на современном этапе привело к революционным открытиям мобильной техники, с помощью которой стало доступным быстрое и более точное определение географических координат.
Для этого существуют различные мобильные приложения. В телефонах iPhone это очень легко сделать с использованием приложения Compass.
Порядок определения:
- Для этого нажмите «Настройки», а затем - «Конфиденциальность».
- Теперь нажмите «Службы местоположения» на самом верху.
- Прокрутите вниз до тех пор, пока вы не увидите компас и не коснетесь его.
- Если вы видите, что он сообщает «При использовании на правой стороне», можно начинать определение.
- Если нет, коснитесь его и выберите «При использовании приложения».
- Откройте приложение Compass, и вы увидите свое текущее местоположение и текущие координаты GPS в нижней части экрана.
Определение координат в телефоне Android
К сожалению, Android не имеет официального встроенного способа получить GPS-координаты. Тем не менее есть возможность получить координаты Google Maps, что требует некоторых дополнительных шагов:
- Откройте Google Maps на устройстве Android и найдите необходимую точку определения.
- Нажмите и удерживайте ее в любом месте экрана и перенесите на Карты Google.
- В нижней части появится информационная или подробная карта.
- Найти опцию Share на информационной карте в верхнем правом углу. Это вызовет меню с опцией Share.
Такую настройку можно выполнить в Google Maps на iOS.
Это отличный способ получить координаты, который не требует устанавливать какие-либо дополнительные приложения.
Определить местоположение точки на планете Земля, как и на любой другой планете сферической формы, возможно с помощью географических координат – широты и долготы. Пересечения под прямым углом кругов и дуг создают соответствующую сетку, что позволяет однозначно определить координаты. Наглядный пример – обыкновенный школьный глобус, разлинованный горизонтальными кругами и вертикальными дугами. О том, как пользоваться глобусом будет рассказано ниже.
Данная система измеряется в градусах (градус угла). Угол рассчитывается строго от центра сферы до точки на поверхности. Относительно оси, градус угла широты рассчитывается по вертикали, долготы – по горизонтали. Для вычисления точных координат существуют специальные формулы, где не редко встречается еще одна величина – высота, которая служит в основном для представления трехмерного пространства и позволяет производить вычисления для определения положения точки относительно уровня моря.
Широта и долгота – термины и определения
Земная сфера разделена воображаемой горизонтальной линией на две равные части света – северное и южное полушария – на положительный и отрицательный полюса соответственно. Так введены определения северной и южной широт. Широта представляется в виде параллельных относительно экватора кругов, называемых параллелями. Сам экватор со значением 0 градусов выступает отправной точкой для измерений. Чем ближе параллель к верхнему или нижнему полюсу, тем меньше ее диаметр и тем выше или ниже угловой градус. Например, город Москва расположен на 55-м градусе северной широты, что определяет местонахождение столицы как приблизительно равноудаленное и от экватора, и от северного полюса.
Меридиан – так называется долгота, представляемая в виде вертикальной дуги строго перпендикулярной кругам параллели. Сфера разделена на 360 меридианов. Точкой отсчета является нулевой меридиан (0 градусов), дуги которого проходят по вертикали через точки северного и южного полюсов и распространяются в восточном и западном направлениях. Таким образом определяется угол долготы от 0 до 180 градусов, вычисляемый значениями от центра до крайних точек к востоку или югу.
В отличие от широты, точкой отсчета которой служит экваториальная линия, любой меридиан может быть нулевым. Но для удобства, а именно удобства отсчета времени, определили гринвичский меридиан.
Географические координаты – место и время
Широта и долгота позволяют назначать тому или иному месту на планете точный географический адрес, измеряемый градусами. Градусы, в свою очередь, делятся на меньшие величины, такие как минуты и секунды. Каждый градус дробится на 60 частей (минут), а минута – на 60 секунд. На примере Москвы запись выглядит так: 55° 45′ 7″ N, 37° 36′ 56″ E или 55 градусов, 45 минут, 7 секунд северной широты и 37 градусов, 36 минут, 56 секунд южной долготы.
Интервал между меридианами составляет 15 градусов и около 111 км по линии экватора – такое расстояние Земля, вращаясь, проходит за один час. Для полного оборота, составляющего сутки, потребуется 24 часа.
Используем глобус
Модель Земли точно передана на глобусе с реалистичной прорисовкой всех материков, морей и океанов. В качестве вспомогательных линий проведены на карте глобуса параллели и меридианы. Практически любой глобус имеет в своей конструкции серпообразную меридиану, которая устанавливается на основании и служит вспомогательным мерилом.
Меридианная дуга оснащена специальной градусной шкалой, по которой определяется широта. Долготу можно узнать посредством еще одной шкалы – обруча, горизонтально установленного на уровне экватора. Отметив пальцем искомое место и вращая глобус вокруг своей оси к вспомогательной дуге, фиксируем значение широты (в зависимости от местонахождения объекта она окажется либо северной, либо южной). Затем отмечаем данные шкалы экватора в месте ее пересечения с меридианной дугой и определяем долготу. Узнать – восточная это или южная долгота, можно только относительно нулевого меридиана.
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. 3.10. Определение места точки по двум углам (α 1 и α 2 )
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?
Безусловно, все будет завить от значения слова. Ведь это может быть широта души и долгота одежды. Но, берем за основу все же географические понятия. Что бы не углубляться в специфическую и заумную терминологию, попробую максимально просто объяснить эти понятия. Ведь именно доступное объяснение помогает запомнить информацию на долго. Помню, еще в школе нам говорили, чтобы мы представили себя путешественниками на корабле. И чтобы понять где находится наш корабль, мы должны научиться вычислять широту и долготу. Чтобы понять свое местонахождение по отношению к Северному и Южному полюсу нам понадобится широта.
Долгота - это двухгранный угол между начальным (Гринвичским) меридианом и местным меридианом. Долготы считаются от 0 до 180, от Гринвичского меридиана. Вообще долгота и широта - это данные необходимые для определения точки в пространстве, в плоскости, от геодезической широты и долготы производится переход к плоским координатам в проекции Гаусса-Меркатора для составления топографических планов участков.Долгота и широта бывают геодезическими, астрономическими, в зависимости от того какую систему координат рассматриваете
Для определения какого-то пункта земной поверхности используют долготу и широту.Широта это расстояние от определенного пункта до экватора,а долгота расстояние до нулевой точки меридиана,или гринвичского.Это расстояние указывается в градусах,минутах и секундах.
Широта и долгота- это координаты, с помощью которых можно определить местонахождение объекта на поверхности или нашей планеты или какого либо другого небесного тела. Долгота может быть восточной или западной. Широту возможно определить с помощью таких приспособлений, как: гномон- это старинный астрономический инструмент и секстант-измерительный, навигационный инструмент.
Для определения широты и долготы применяются современные спутниковые системы навигации, такие как GPS и ГЛОНАСС. Широта и долгота измеряются:
Из школьной географии известно, что географические координаты применяются для определения положения точек Земли на эллипсоиде (шаре). Исходными плоскостями в системе географических координат являются плоскости начального меридиана и экватора, а координатами угловые величины : долгота и широта точки. Определение положения точки при помощи широт и долгот введено Гиппархом во II в. до н. э. Географической широтой точки называется угол между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией), проведенной из данной точки. Географическая долгота точки это двугранный угол между плоскостью начального (нулевого Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку.
Долгота и широта - это понятия, используемые в обозначении географических координат.
Например говорят: корабль находится в 35 градусах северной широты и 28 градусах восточной долготы.
Как же это понимать?
Чтобы понять, возьмите глобус, коснитесь пальцем в любой точке экватора. Затем крутаните глобус, не убирая пальца. Поворачивая глобус, вы меняете положение пальца по долготе.
В городе Гринвич находится точка, где долгота равна нулю градусов. Это точка, через которую проходит нулевой меридиан.
Вс что правее по карте, это называется восточная долгота, а вс, что левее - западная. Можно говорить и просто долгота, тогда смещение на запад или на восток будет определяться по знаку угла. Если угол отрицательный, то смещение на запад, а если положительный - на восток. Что является углом? Углом является угол между точкой A с координатами по X на уровне Гринвича и по Y на уровне экватора, точкой O, находящейся в центре планеты и точкой B с координатами по X искомой точки и по Y на уровне экватора.
Широта - это примерно то же самое, только откладывается по вертикали, то есть перпендикулярно долготе. То, что выше экватора - северная широта, а то, что ниже - южная. Или просто широта, тогда вниз идт уменьшение угла (отрицательные углы), а вверх - увеличение.
Вот схема:
Широта и долгота - это чисто географические показатели, которые знакомы всем школьникам. Используют широту и долготу для составления координат месторасположения какого-либо объекта.
А теперь поподробнее по отдельности на каждом понятии:
1) Вот что подразумевается под широтой:
2) Вот что подразумевается под долготой.
Доброго времени суток.
Все, наверное, в школе сталкивались, слышали о таких понятиях, как долгота и широта .
Чаще всего это происходило на уроках географии.
Так вот, оба этих понятия обозначают угол. Широта - это угол между экватором, а точнее его плоскостью, и и линией из этой точки; долгота же это угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью нулевого меридиана.
Долготы от 0 до 180 к востоку от того самого нулевого меридиана принято называть восточными (при этом их принято называть или считать положительными), а к западу - западными (их же называют отрицательными).
Широта и долгота - это углы. Вместе они образуют координаты, при помощи которых можно находить положение объекта на сферической поверхности, как Земля.
Широта определяется по отношению к экватору. То есть экватор - это нулевая поверхность. Положительная широта - это северная широта до +90 градусов, а отрицательная - это южная до - 90 градусов.
Долгота определяется в терминах меридианов. Есть главный меридиан, от которого начинается от которого начинается отсчет долготы - это Гринвич. Все меридианы, что находятся восточнее - это отрицательная долгота до -180 гр., а те, что западнее - это положительная долгота до + 180 гр.
Широта и долгота это георафические координаты, условные линии на поверхности Земного шара.
Широта это условная горизонтальная линия (параллель), а долгота - вертикальная. Точка отсчета широты начинается от экватора. Это нулевая широта. Широты, идущие от экватора до Северного полюса называются Северными (с.ш. или N) от 0 до 90, от экватора до Южного полюса - Южными (ю.ш. или S).
Точкой отсчета долготы считается Гринвичский меридиан. Это нулевая долгота. Долгота, идущая от Гринвича в сторону на восток (в сторону Японии) называется Восточная долгота (в.д. или E), от Гринвича на запад (в сторону Америки) - западная (з.д. или W)
Каждая широта и долгота измеряется градусами, каждый градус делится на минуты, каждая минута на секунды. 1 градус = 60 минутам, 1 минута = 60 секундам. Это геометрические и астрономические единицы измерения.
Каждый градус, каждая минута и каждая секунда равны определенному расстоянию, которое изменяется по мере приближения к полюсам: расстояние каждого градуса широты увеличивается, а каждого градуса долготы уменьшается. На полюсах сходятся все точки географических координат, поэтому там только широта (долготы нет): Северный полюс это 9000?00?северной широты, Южный - 9000?00?южной широты.
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).
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.