Географические координаты
Координатная сфера
Географи́ческие координа́ты определяют положение точки на земной поверхности или, более широко, в географической оболочке.
Географические координаты строятся по принципу сферических. Аналогичные координаты применяются на других планетах, а также на небесной сфере[1].
Широта
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 GPS или ГЛОНАСС (косвенное измерение).
Долгота
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 время.
Высота
Чтобы полностью определить положение точки трёхмерного пространства, необходима третья координата — высота. Расстояние до центра планеты не используется в географии: оно удобно лишь при описании очень глубоких областей планеты или, напротив, при расчёте орбит в космосе.
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. Высота над уровнем моря удобна ещё тем, что связана с атмосферным давлением.
Расстояние от земной поверхности (ввысь или вглубь) часто используется для описания места, однако не служит координатой
Географическая система координат
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 в 
) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):
- 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 на вертикально вверх.
Ориентация трёхгранника XYZ,из-за вращения земли и движения ТС постоянно смещается с угловыми скоростями[2].
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
Полусвободная в азимуте СК отличается от ГСК только одним уравнением, которое имеет вид:
Соответственно, система имеет тоже начальное положение, что ГСК и их ориентация также совпадает с одной лишь разницей, что её оси и отклонены от соответствующих осей ГСК на угол 
для которого справедливо уравнение
Преобразование между ГСК и полусвободной в азимуте СК осуществляется по формуле[2]
В реальности все расчёты ведутся именно в этой системе, а потом, для выдачи выходной информации происходит преобразование координат в ГСК.
Форматы записи географических координат
Для записи географических координат используется система WGS84.
Координаты (широта от -90° до +90°, долгота от -180° до +180°) могут записываться:
Разделителем десятичной дроби всегда служит точка. 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 476 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» —- 55.755831, 37.61767355°45′20.99″ с. ш.37°37′03.62″ в. д. / 55.755831, 37.617673 (G) (O) (Я):
- 55.755831°, 37.617673° —- градусы
- N55.755831°, E37.617673° —- 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.
Ссылки
См. также
Примечания
- Системы координат
- Картография
- Геокоды
Как расшифровываются и пишутся координат широты и долготы
В первый раз, когда пользователь ищет понятие GPS-координат,они могут быть немного запутанными. Так что вот небольшой путеводитель для чтения GPS-координат и что они значат.Координаты определяют положение в сети. Они указывают расстояние точки по горизонтали(x) и вертикали(y). Как правило, таким образом, два значения координат указывают две меры расстояния от опорной оси.Это касается GPS координат,которые считываются с GPS-навигатора/приемники.Два значения этого инструмента указывают на точки широту и долготу, которые у вас есть в приёмнике GPS. В следующем разделе,более подробное обсуждение GPS-координат, начиная с того, что такое широта и долгота точки на земле.
Часть путаницы состоит в том,как читать GPS-координаты и это связано с тем,что координаты часто пишутся по-разному. Однако, важно помнить,то,что все они построены по той же системе,и имеют те же самые ссылки. Поэтому понимание смысла GPS-координат позволит вам не только понять, как читать координаты, но и как интерпретировать различные системы и двигаться вперед и назад между ними.Это относится,в частности для всех широт,систем долготы,где то,что действительно имеет изменения и состоит в том,как представлена информация о координатах.
Однако,в использовании есть несколько других систем координат,которые могут сделать задачу несколько сложнее, такие, как системы UTM.В этой статье они не обсуждаются, чтобы не запутать вопросов ещё больше.То,что обсуждается здесь – представление разных широт/долготы.Несколько web-утилит помогут сделать переход от одной системы к другой, если вам это нужно. Пример такого инструмента Earth Point. На самом деле, даже для преобразования между различными широтами,представление долготы, вы можете использовать веб-утилиты, такие как конвертер FCC.
Чтение GPS-координат – широта и долгота
Широта и долгота основа системы координат – угловая система координат (что имеет смысл, потому что земля-шар). Таким образом, положения (угловые положения) всегда вычисляются относительно двух глобальных ссылок.Ссылка на широтах – на экваторе.Места, расположенные к северу и югу от экватора,приводят к относительному угловому положению, исходя из следующего.
1 градус = 69 миль; степень далее делится на 60 минут.
1 минута = 6072 шага; минута, в свою очередь,делится на 60 секунд.
1 секунда = 101.2 шаг.
Аналогичным образом, ссылка на долготу – это нулевой меридиан, проходящий через Гринвич в Лондоне, Англия. Места, на Востоке или на западе получают относительное угловое положение, исходя из следующего.
1 градус = 42 км; степень далее делится на 60 минут.
1 минута = 3696 шагов; минута, в свою очередь,делится на 60 секунд.
1 секунда = 61.6 шага.
Для каждой из этих трех систем не может быть отдельной конвенции для представления север/юг и восток/запад.Эта система используется для представления данных значений ка -N/S и E/W, или, если не имеется, то положительные значения указывают на север и восток,а отрицательные значения указывают на юг и запад. Опять же, Google Maps использует степени-десятичной системы с +/- с указанием N/S и E/W. Адреса в Северной Америке,следовательно, будет иметь положительную широту (Север) и отрицательную долготу (Запад).
”
