ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ, ОСНОВНЫЕ ЛИНИИ И ПЛОСКОСТИ. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ
ФОРМА ЗЕМЛИ
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ. В результате исследований установлено, что действительной формой Земли является геоид - неправильное геометрическое тело, близкое по форме к эллипсоиду вращения (сфероиду). Эллипсоид вращения образуется при вращении эллипса PnQPsQ / вокруг его малой оси PnPs
Размеры полуосей и величина полярного сжатия сфероида вычислялась в разных странах различными способами. В России для всех картографических вычислений принят сфероид, элементы которого были вычислены в результате решения системы из 1363 уравнений в СССР профессором Ф. И. Красовским. Такой сфероид носит название референц- эллипсоид. Разность между длинами большой и малой полуосей земного сфероида составляет 21 382 м, т. е. всего 0,3 % длины большой полуоси. Поэтому при решении большинства навигационных задач допустимо для упрощения всех расчетов принимать Землю за шар с радиусом 6371,1 км., имеющий поверхность и объем почти одинаковые с земным эллипсоидом.
Эллипсоид Большая полуось a, м Обратное сжатие 1/f Номер в OziExplorer Airy 1830 6377563.396 299.324964600 Нет Australian National 6378160.000 298.250000000 2 Bessel 1841 6377397.155 299.152812800 3 Bessel 1841 (Namibia) 6377483.865 299.152812800 21 Bessel 1841 (Norway) 6377492.018 299.152800000 27 Clarke 1858 6378350.870 294.260000000 26 Clarke 1866 6378206.400 294.978698200 4 Clarke 1880 IGN 6378249.200 293.466021000 24 Clarke 1880 Palestine 6378300.789 293.466000000 23 Clarke 1880 6378249.145 293.465000000 5 Everest (India 1830) 6377276.345 300.801700000 6 Everest (India 1956) 6377301.243 300.801700000 22 Everest (Malay. & Sing ) (1948) 6377304.063 300.801700000 7 Everest (Malaysia 1969) 6377295.664 300.801700000 17 Everest (Pakistan) 6377309.613 300.801700000 9 Everest (Sabah Sarawak) 6377298.556 300.801700000 18 GRS 80 6378137.000 298.257222101 11 Hayford 1909 6378388.000 296.959263000 25 Hayford 1924 6378388.000 297.000000000 29 Helmert 1906 6378200.000 298.300000000 12 Hough 1960 6378270.000 297.000000000 13 Indonesian 1974 6378160.000 298.247000000 10 International 1924 6378388.000 297.000000000 14 Krassovsky 1940 6378245.000 298.300000000 15 Modified Airy 6377340.189 299.324964600 1 Modified Fischer 1960 6378155.000 298.300000000 8 Plessis 1817 (France) 6376523.000 308.640997100 28 PZ-90 6378136.000 298.257839303 Нет South American 1969 6378160.000 298.250000000 16 Tenner 1844 6377096.000 302.500000000 33 * Walbeck 1819 6376896.000 302.782156500 31 * Walbeck 1819 (2) ** 6377016.7608 302.782156500 32 * WGS 72 6378135.000 298.260000000 19 WGS 84 6378137.000 298.257223563 20 Wyrownywujaca (Polska) 6380879.979 263.590000000 Нет Номер нужного эллипсоида можно узнать в справке к программе или из этой таблицы:
Земной эллипсоид ориентируют в теле Земли так, чтобы его поверхность в наибольшей мере соответствовала поверхности геоида. Отклонения геоида от эллипсоида в отдельных местах составляет не более 100-150 м. В тех случаях, когда при решении практических задач фигуру Земли принимают за шар, то радиус шара, равновеликого по объёму эллипсоиду Красовского, составляет: R = 6 371, 11 км. Такие отступления от действительной фигуры Земли целесообразны, т. к. упрощается проведение геодезических работ. Но эти отступления приводят к искажениям при отображении физической поверхности Земли тем методом, который принят в геодезии – методом проекций.
В системе географических координат местоположение проекции точки на уровенной поверхности определяется двумя координатами - углами: широтой и долготой (рис. 4). Широтой точки φ называется угол, образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора. Этот угол отсчитывается от плоскости экватора на север и на юг, изменяясь от 0° до 90°. Широта бывает северная (+) и южная (-). Долготой точки λ называют двугранный угол, заключенный между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. От начального нулевого меридиана долготу отсчитывают на восток и запад, до ±180°. Соответственно, долгота называется восточной (+) и западной (-). Для непосредственного определения географических координат точки на карте используют линии меридианов и параллелей. Меридиан - линия пересечения уровенной поверхности (эллипсоида или шара) плоскостями, проходящими через ось вращения Земли. Параллель - линия пересечения уровенной поверхности плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли и параллельными экватору.
Постановление от 28 декабря 2012 г. №1463 О единых государственных системах координат Дата публикации: 4 января 2013 г. Справка к постановлению «О единых государственных системах координат»: Проект подготовлен Минэкономразвития России. Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 года №568 были установлены в качестве государственных систем координат система геодезических координат 1995 года (СК-95) – для использования при осуществлении геодезических и картографических работ и геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) – для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач. Модели этих систем используют разные параметры Земли и разные фундаментальные геодезические постоянные. В связи с этим созданные в системе геодезических координат СК-95 с учётом наличия «закрытых» территорий навигационные карты для пользователей системы ГЛОНАСС (в рамках федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» ) не обеспечивают точное позиционирование сигнала, поступающего с навигационных спутников (в системе координат ПЗ-90.2 ), что обуславливает наличие «скачков» (нестыковки карт) при переходе пользователя навигационными картами из одного региона к другому. В связи с этим созданный картографический продукт остаётся практически неиспользованным. Для обеспечения потребностей всех категорий пользователей системы ГЛОНАСС, в том числе за пределами Российской Федерации, в цифровых топографических и навигационных картах требуется создание этих карт в геоцентрической системе координат. В этих целях документом устанавливаются единые государственные системы координат: • геодезическая система координат 2011 года ( ГСК-2011 ) для использования при осуществлении геодезических и картографических работ, создание и эксплуатацию которой, а также утверждение геометрических и физических числовых геодезических параметров обеспечивает Росреестр ; • общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» ( ПЗ-90.11 ), создание и эксплуатацию которой, а также утверждение геометрических и физических числовых геодезических параметров обеспечивает Минобороны России. Постановлением предусматривается для указанных систем координат установить фундаментальные постоянные параметры общего земного эллипсоида. Документом предусматривается норма, согласно которой информация о геодезических пунктах государственных систем размещается в открытом доступе в информационно-телекоммуникационной сети Интернет. Также документом предусматривается переходный период в отношении сроков использования действующих в настоящее время систем государственных координат. Постановление направлено на обеспечение эффективного использования системы ГЛОНАСС, в том числе в зарубежных странах. Параметры устанавливаемых систем координат не уступают параметрам аналогичных международных систем и позволяют обеспечить создание полноценного картографического продукта, в том числе для целей навигации. Постановление от 28 декабря 2012 г. №1463 О единых государственных системах координат В соответствии с пунктом 1 статьи 5 Федерального закона «О геодезии и картографии» Правительство Российской Федерации постановляет: 1. Установить следующие единые государственные системы координат: • геодезическая система координат 2011 года (ГСК-2011) - для использования при осуществлении геодезических и картографических работ; • общеземная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) - для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач. 2. Установить, что система геодезических координат 1995 года (СК-95), установленная постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. № 568 в качестве единой государственной системы координат, и единая система геодезических координат 1942 года (СК-42), введенная постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. № 760, применяются до 1 января 2017 г. в отношении материалов (документов), созданных с их использованием. 3. Установить, что в единых государственных системах координат, указанных в пункте 1 настоящего постановления, применяются следующие числовые геодезические параметры: • фундаментальные геодезические постоянные, а также параметры общего земного эллипсоида согласно приложению; • геометрические и физические числовые геодезические параметры, утверждаемые Федеральной службой государственной регистрации, кадастра и картографии (в отношении геодезической системы координат Российской Федерации 2011 года (ГСК-2011)) и Министерством обороны Российской Федерации (в отношении общеземной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11)). При этом ориентации координатных осей и угловая скорость единых государственных систем координат в составе числовых геодезических параметров единых государственных систем координат должны соответствовать рекомендациям Международной службы вращения Земли и Международного бюро времени. 4. Федеральной службе государственной регистрации, кадастра и картографии обеспечить создание и эксплуатацию геодезических пунктов геодезической системы координат 2011 года (ГСК-2011) и размещать на своем официальном сайте в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» информацию о составе, техническом оснащении и местоположении таких пунктов, за исключением информации, относящейся к государственной тайне. 5. Министерству обороны Российской Федерации обеспечить создание и эксплуатацию геодезических пунктов общеземной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11) и размещать на своем официальном сайте в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» информацию о составе, техническом оснащении и местоположении таких пунктов, за исключением информации, относящейся к государственной тайне. 6. Министерству обороны Российской Федерации совместно с Федеральным космическим агентством при эксплуатации глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС обеспечить до 1 января 2014 г. переход к использованию общеземной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11). 7. Признать утратившим силу с 1 января 2017 г. абзац второй пункта 1 постановления Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. № 568 «Об установлении единых государственных систем координат» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, № 33, ст. 3389). Председатель Правительства Российской Федерации Д.Медведев
Разность широт и разность долгот. Географические координаты судна в результате движения изменяются. Изменения широты и долготы судна называются разностями широт и долгот. Разность широт (РШ) двух точек на земной поверхности измеряется дугой меридиана, заключенной между параллелями этих точек. Наибольшее значение РШ может составить 180°, что соответствовало бы перемещению судна из одного полюса в другой. Если судно перемещалось по какой-либо одной параллели, то РШ равна 0°. Вычисленной РШ приписывается наименование “к N” или “к S” в зависимости от того, в каком направлении перемещалось судно. Разность долгот (РД) двух точек на земной поверхности измеряется меньшей из дуг экватора, заключенных между меридианами этих точек. Так как за разность долгот принимается всегда меньшая из дуг экватора, то ее значение не может превышать 180°. Если при сложении разноименных долгот получено значение, большее 180°, то за РД принимается дополнение до 360°. Такой случай может возникнуть при пересечении судном меридиана 180°. Вычисленному значению РД приписывается наименование к Е или W в зависимости от того, в каком направлении перемещалось судно. Если северной широте и восточной долготе условно приписать знак "плюс" (+), а южной широте знак "минус" и западной долготе (-), то значение РШ и РД можно вычислить по алгебраическим формулам: РШ = 2 - 1 ; РД = 2 - 1 (Здесь 1 и 1 - начальной точки плавания, а 2 и 2 - координаты конечной).
Для ориентирования в море принята система условных линий и плоскостей наблюдателя. На рис. 4 изображен земной шар, на поверхности которого в точке М располагается наблюдатель. Его глаз находится в точке А. Буквой е обозначена высота глаза наблюдателя над уровнем моря. Линия ZMn, проведенная через место наблюдателя и центр земного шара, называется отвесной или вертикальной линией. Все плоскости, проведенные через эту линию, называются вертикальными, а перпендикулярные ей - горизонтальными. Горизонтальная плоскость НН /, проходящая через глаз наблюдателя, называется плоскостью истинного горизонта. Вертикальная плоскость VV /, проходящая через место наблюдателя М и земную ось, называется плоскостью истинного меридиана. В пересечении этой плоскости с поверхностью Земли образуется большой круг РnQPsQ /, называемый истинным меридианом наблюдателя. Прямая, полученная от пересечения плоскости истинного горизонта с плоскостью истинного меридиана, называется линией истинного меридиана или полуденной линией N-S. Этой линией определяется направление на северную и южную точки горизонта. Вертикальная плоскость FF /, перпендикулярная плоскости истинного меридиана, называется плоскостью первого вертикала. В пересечении с плоскостью истинного горизонта она образует линию Е-W, перпендикулярную линии N-S и определяющую направления на восточную и западную точки горизонта. Линии N-S и Е-W делят плоскость истинного горизонта на четверти: NE, SE, SW и NW.
