Географические координаты
Географи́ческие координа́ты — угловые величины: широта (р и долгота К, определяющие положение объектов на земной поверхности и на карте, 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 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).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.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 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 на 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 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.Для записи географических координат используется система WGS84.
Координаты (широта от -90° до +90°, долгота от -180° до +180°) могут записываться:
в ° градусах в виде десятичной дроби (современный вариант) в ° градусах и ' минутах с десятичной дробью в ° градусах, ' минутах и " секундах с десятичной дробью (исторически сложившаяся форма записи) 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 1281 день]
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. (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.
