Система географических координат

Вам, конечно, в Вашей жизни уже встречались эти координаты. Вряд ли Вы их использовали по их назначению, но в школе на географических картах Вам встречались подписи меридианов и параллелей в виде численных обозначений с прибавкой слова или обозначения «градус». Да и в художественной литературе, в фильмах часто встречаются такие обозначения. Достаточно вспомнить, хотя бы, путешествия детей капитана Гранта. Они прямо запутались в этих долготах и широтах. Вам ведь известны слова долгота и широта? О них и поговорим.

Автор не стал выделять в отдельный параграф сведения о всех системах координат, применяемых в геодезии и маркшейдерии. О каждой системе координат будет рассказано отдельно. Об одной из них здесь и пойдёт речь.

Для определения положения точек земной поверхности используется поверхность референц-эллипсоида. В каждой точке поверхности референц-эллипсоида существует два основных направления: направление нормали к поверхности и фактическое направление линии силы тяжести. Координаты, которые определяют с использованием нормали, называют геодезическими, а координаты, определяемые с использованием линии направления силы тяжести, – астрономическими. В соответствии с этим существует и два вида меридианов: астрономический и геодезический.

Астрономический меридиан (или плоскость астрономического меридиана) это плоскость, проходящая через отвесную линию в данной точке параллельно оси вращения Земли.

Геодезический меридиан (или плоскость геодезического меридиана) это плоскость, проходящая через нормаль к поверхности земного эллипсоида в данной точке параллельно его малой оси.

Геодезическими координатами являются три компоненты, две из которых характеризуют направление нормали к поверхности земного эллипсоида в данной точке пространства относительно плоскостей его экватора и начального меридиана, а третья является высотой точки над поверхностью земного эллипсоида.

Астрономическими координатами являются компоненты направления отвесной линии в данной точке пространства относительно плоскости, перпендикулярной к оси вращения Земли, и плоскости начального астрономического меридиана.

Астрономические координаты (широту, долготу, азимут) получают для определения положения точки на поверхности геоида по наблюдениям небесных светил (звёзд, Солнца и др.). Геодезические координаты определяют положение точки на поверхности земного эллипсоида, при этом проектирование точек производится по нормалям к его поверхности. Для мелкомасштабных карт и карт среднего масштаба различием между астрономическими и геодезическими координатами можно пренебречь, поэтому обе системы (геодезических и астрономических координат) условно объединяют в одну – географическую систему координат (рис. 2.13). В этом случае считают, что плоскости астрономического и геодезического меридианов совпадают и проходят точно через ось вращения Земли. Таким образом, географические координаты являются обобщённым понятием геодезических и астрономических координат, когда уклонения отвесных линий не учмтывают.

Рис. 2.13. Система географических координат.

Географической долготой точки А называется двугранный угол λ в плоскости экватора, образованный плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Долгота изменяется от 0^о до 180^о на восток и запад от Гринвичского меридиана. Восточным долготам придается знак «плюс», западным – знак «минус». Иногда пользуются только восточной системой долгот – от 0^о до 360^о на восток от Гринвичского меридиана.

Вспомним, что в России до 1884 г. были свои, российские долготы, которые изменялись в тех же пределах, но были смещены относительно начальной долготы Гринвичского меридиана.

Географической широтой называют угол φ в плоскости меридиана точки А, образованный плоскостью экватора и направлением линии силы тяжести в данной точке. Широта изменяется от 0^о до 90^о на север и юг от экватора. Северным широтам приписывают знак «плюс», южным – знак «минус».

Здесь, в принятой условной (объединенной) системе географических координат, условно полагают, что линии силы тяжести направлены в одну точку, вообще говоря – в условный центр Земли.

Здесь, вероятно, уместным является для сравнения привести определения геодезических и астрономических координат.

Геодезическая долгота – это двугранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точки и начального геодезического меридиана.

Геодезическая широта – это угол, образованный нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью его экватора.

Астрономическая долгота – это двугранный угол между плоскостями астрономического меридиана данной точки и начального астрономического меридиана.

Астрономическая широта – это угол, образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли.