3. Система географических координат

Координатными плоскостями, относительно которых определяют положение точек земной поверхности, являются плоскость экватора земного эллипсоида и плоскость начального меридиана, проходящего через Гринвичскую обсерваторию, расположенную на окраине Лондона (рис. 2.3). За начало отсчета высот принимают средний уровень Мирового океана. В России отсчет абсолютных высот ведут от нуля Кронштадтского футштока (медная доска с горизонтальной чертой, вделанная в гранитный устой моста через обводной канал в Санкт-Петербурге).

Положение точек на поверхности Земли в зависимости от характера решаемых задач наиболее часто определяют в системах географических, плоских прямоугольных, полярных и биполярных координат.

Географические координаты (широта и долгота) точек на земной поверхности, определенные по результатам наблюдений небесных светил, называются астрономическими координатами, а по результатам геодезических измерений на местности – геодезическими координатами. При определении астрономических координат точка проектируется отвесной линией на поверхность геоида, а при определении геодезических координат – нормалью на поверхность земного эллипсоида.

Рис. 1

Географической широтой (L или φ) называют угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида, проведенной из данной точки (M). Широты, отсчитываемые от экватора к северу, называют «северными», со знаком плюс; широты, отсчитываемые от экватора к югу, называют «южными», со знаком минус. Они имеют значения от 0 до 90'.

Центральному углу, образованному плоскостью экватора и нормалью, соответствует дуга, один градус которой составляет около 111 км. Широта экватора равна 0. Если известна широта точки, то нетрудно определить расстояние по меридиану от экватора до данной точки. Например, для Санкт-Петербурга это расстояние будет равно: 60° х 111 км = 6660 км.

Географической долготой (В или λ) называют двугранный угол между плоскостью начального (нулевого Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку (М). Долготы отсчитывают от начального меридиана в направлении с запада на восток от 0 до 180' или в обе стороны с указанием соответствующего направления «западная» или «восточная». Восточная долгота имеет знак “+”, а западная – “-”.

Если известны географические координаты точек, то можно точно определить, где на земном шаре данная точка находится. Очевидно, что чем ближе к полюсам, т.е. севернее или южнее от экватора, тем короче параллели. И, разумеется, тем короче дуга, соответствующая 1° долготы. Существуют специальная таблица длин дуг в 1° всех параллелей.

Если 2 точки лежат на одной параллели (имеют одинаковую широту), и известна разница долгот между ними, то зная из таблиц длину дуги в 1° на этой параллели, можно легко вычислить расстояние между ними, решая прямоугольный треугольник: один его катет - разница долгот, другой - разница широт.

Географическую долготу измеряют, опираясь на знание угловой скорости вращения Земли. Это величина постоянная. За 24 часа планета оборачивается на 360° (за 1 час - 15°). Если разницу во времени перевести в угловую величину, то можно определить долготу данной точки. Например, В городе М. в 12 ч. По Московскому времени 18 ч. Местного времени. Для определения долготы г. М. надо 6 ч. разницы умножить на 15° (6 х 15=90). Долгота Москвы 37°40′. Таким образом, долгота г. М. будет 37°40′ + 90°00′=127°40′.

Географической высотой точки M называют расстояние по нормали от этой точки до поверхности земного эллипсоида.

Географические координаты позволяют обрабатывать результаты геодезических измерений в единой для всей поверхности Земли системе координат.

Геодезическая и астрономическая системы координат различаются при определении местоположения объектов с точностью до 1" (20-30 м). Если эти расхождения не принимают во внимание, иногда пользуются обобщенным термином “географические координаты”.

Определение геодезических координат объектов по карте.

Внутренними рамками топографических карт являются отрезки параллелей и меридианов. Их широту и долготу подписывают на углах каждого листа карты.

Уже говорилось, что параллели и меридианы ограничивают картографическое изображение на листах топографических карт и образуют внутреннюю рамку карты. Широты северной и южной рамок, долготы западной и восточной рамок подписываются в 4-х углах карты. Минутная рамка, находящаяся на небольшом расстоянии от внутренней, предназначена для определения географических координат точек на топографической карте. Для определения геодезических координат точки на карте проводят ближайшую к точке с юга параллель и ближайший с запада меридиан, соединив прямой одинаковые минутные деления на северных и южных рамках (меридиан и западной и восточной рамках (параллель). Широта точки будет складываться из широты параллели, расположенной южнее точки и приращения (дополнения) широты от этой параллели до самой точки. Так же и долгота точки будет равна сумме долготы ближайшего к точке с запада меридиана и приращения долготы (рис. 2).

Рис. 2

Итак, геодезические координаты точки определяют от ближайших к ней параллели и меридиана, широта и долгота которых известны.