Földrajzi koordinátarendszer

Geodézia
alapjai Geodézia Geodinamika Geomatics Történelem
fogalmak Földrajzi távolság geoid A Föld figurája (sugár és a körméret) Geodéziai koordináták Geodéziai adat Geodéziai Vízszintes helyzetábrázolás Szélesség / Hosszúság Térkép vetítés Referencia ellipszoid Műholdas geodézia Térbeli vonatkoztatási rendszer Térbeli viszonyok Függőleges pozíciók
Technologies Globális Nav. Ült. Rendszerek (GNSS-ek) Globális poz. Rendszer (GPS) GLONASS (Oroszország) BeiDou (BDS) (Kína) Galileo (Európa) Navíc (India) Kvázi Zenith Szo. Sys. (QZSS) (Japán) Diszkrét globális rács és geokódolás
Szabványok (előzmények) NGVD 29 Tengerszint dátuma 1929 OSGB36 Ordnance Survey Great Britain, 1936 SK-42 Systema Koordinat 1942 goda ED50 Európai dátum 1950 SAD69 Dél-amerikai dátum 1969 GRS 80 Geodéziai Referencia Rendszer 1980 ISO 6709 Földrajzi pontkoordináció. 1983 NAD 83 Észak-amerikai dátum 1983 WGS 84 Világgeodéziai rendszer 1984 NAVD 88 N. American Vertical Datum 1988 ETRS89 Európai Földi Ref. Sys. 1989 GCJ-02 Kínai homályos dátum 2002 Földrajzi URI Internetes hivatkozás egy ponthoz 2010 Nemzetközi Földi Referencia Rendszer Spatial Reference System Identifier (SRID) Univerzális keresztirányú Mercator (UTM)
v t e

A hosszúsági vonalak merőlegesek, a szélességi vonalak pedig párhuzamosak az Egyenlítőre.

A földrajzi koordináta-rendszer (GCS) egy gömbölyű or geodéziai koordináták mérési és kommunikációs rendszer pozíciók közvetlenül a Föld as szélesség és a hosszúság. Ez a legegyszerűbb, legrégebbi és legszélesebb körben használt különféle térbeli referenciarendszerek amelyek használatban vannak, és a legtöbb más alapját képezik. Bár a szélesség és hosszúság koordinátát alkotnak kettős mint egy derékszögű koordinátarendszer, a földrajzi koordinátarendszer nem derékszögű, mert a mérések szögek, és nem sík felületen vannak.^{[saját kiadású forrás?]}

Teljes GCS-specifikáció, például a EPSG és ISO 19111 szabványok, szintén választható geodéziai adat (beleértve egy Föld ellipszoid), mivel a különböző adatok különböző szélességi és hosszúsági értékeket adnak ugyanarra a helyre.

Történelem

A találmány egy földrajzi koordináta-rendszert általában jóváírnak Eratoszthenész of Cyrene, aki komponálta a most elveszett Földrajz a Alexandria könyvtára a Kr.e. 3. században. Egy évszázaddal később, Hipparkhosz of Nicaea továbbfejlesztették ezt a rendszert azáltal, hogy a szélességi fokot csillagmérések alapján határozták meg a napmagasság helyett, és a hosszúságot az időzítések alapján határozták meg. holdfogyasztások, Ahelyett halott számonkérés. Az 1. vagy 2. században Tire Marinus kiterjedt közlönyt állított össze és matematikailag ábrázolt világtérkép a-tól keletre mért koordináták segítségével kiinduló meridián a legnyugatibb ismert vidéken, kijelölt a Szerencsés szigetek, Nyugat-Afrika partjainál körül a Kanári or Zöld-foki-szigetek, és a szigettől északra vagy délre mérve Rodosz kedvezmény Kisázsia. Ptolemaiosz neki tulajdonította a hosszúsági és szélességi fokok teljes átvételét, ahelyett, hogy a szélességi fokot a hosszúság hosszában mérte volna. nyár közepe nap.

Ptolemaiosz 2. századi Földrajz ugyanazt a kezdőmeridiánt használta, de a szélességi fokot a Egyenlítő helyette. Miután munkájukat lefordították arab században, Al-Khwarizmī's A Föld leírásának könyve kijavította Marinus és Ptolemaiosz hibáit a hossza tekintetében Földközi-tenger,^{[Megjegyzés: 1]} okozó középkori arab térképészet hogy a Ptolemaiosz-vonaltól keletre 10° körüli kezdőmeridiánt használjunk. A matematikai térképészet ezt követően újraindult Európában Maximus PlanudesPtolemaiosz szövegének visszaállítása valamivel 1300 előtt; a szöveget lefordították latin at Firenze by Jacopo d'Angelo körül 1407.

A 1884, a Egyesült Államok házigazdája a Nemzetközi Meridián Konferencia, amelyen huszonöt nemzet képviselői vettek részt. Közülük huszonketten beleegyeztek abba, hogy elfogadják a hosszúsági fokot Királyi Obszervatórium in Greenwich, Anglia mint a nulla referenciavonal. A Dominikai Köztársaság az indítvány ellen szavazott, míg Franciaország és Brazília tartózkodott. Franciaország elfogadta Greenwichi idő a helyi elhatározások helyett a Párizsi Obszervatórium A 1911.

Szélesség és hosszúság

A szélesség diagramja ϕ és hosszúság λ szögmérés a Föld gömbmodelljéhez.

A "szélesség" (rövidítés: Lat., ϕ, vagy phi) az egyenlítői sík és az azon a ponton átmenő egyenes és a Föld középpontján átmenő egyenes közötti szög.^{[Megjegyzés: 2]} Azonos szélességi körök pontjait összekötő vonalak a Föld felszínén lévő köröket ún párhuzamok, mivel párhuzamosak az Egyenlítővel és egymással. A Északi-sark 90° é. a Déli-sark a déli szélesség 90°. A szélességi 0°-os párhuzamost a Egyenlítő, a alapsík az összes földrajzi koordinátarendszerből. Az Egyenlítő felosztja a Földet Északi és a Déli féltekén.

A "hosszúság" (rövidítés: Long., λ, vagy lambda) a Föld felszínén lévő pont szöge a referencia keleti vagy nyugati szöge délkör egy másik meridiánra, amely áthalad ezen a ponton. Minden meridián a nagyok fele ellipszisek (gyakran hívják nagy körök), amelyek az Északi- és a Déli-sarkon futnak össze. A meridián a Brit Királyi Obszervatórium in Greenwich, Délkelet-Londonban, Angliában, a nemzetközi kiinduló meridián, bár egyes szervezetek – mint például a franciák Institut national de l'information geographique et forestière— továbbra is használjon más meridiánokat belső célokra. Az elsődleges meridián határozza meg a megfelelőt Keleti és a Nyugati féltekék, bár a térképek gyakran osztják fel ezeket a féltekéket nyugatabbra annak érdekében, hogy a Régi világ egyetlen oldalon. A ellenlábas Greenwich meridiánja 180° ny. és 180. kelet. Ezt nem szabad összekeverni a Nemzetközi dátumvonal, amely politikai és kényelmi okokból több helyen eltér tőle, többek között a távol-keleti Oroszország és a távol-nyugat között Aleut-szigetek.

E két komponens kombinációja meghatározza bármely hely helyzetét a Föld felszínén, figyelmen kívül hagyva magasság vagy mélység. A térképen a szélességi és hosszúsági vonalakból alkotott vizuális rácsot a néven ismerjük fokhálózat. Ennek a rendszernek a kezdőpontja/nullapontja a A Guinea-öböl körülbelül 625 km-re (390 mérföldre) délre Téma, Ghána, egy olyan hely, amelyet gyakran szemérmesen hívnak Null-sziget.

Geodéziai adat

Annak érdekében, hogy egyértelmű legyen a "függőleges" és a "vízszintes" felület iránya, amely felett mérnek, a térképkészítők választanak egy referencia ellipszoid adott eredettel és tájolással, amely a legjobban illeszkedik a feltérképezendő terület igényeihez. Ezután kiválasztják a legmegfelelőbb leképezést gömbkoordináta-rendszer arra az ellipszoidra, amelyet földi vonatkoztatási rendszernek neveznek, ill geodéziai adat.

A pontok lehetnek globálisak, ami azt jelenti, hogy az egész Földet képviselik, vagy lehetnek lokálisak, ami azt jelenti, hogy egy ellipszoidot képviselnek, amely a legjobban illeszkedik a Föld egy részére. A Föld felszínén lévő pontok a kontinentális lemezmozgás, a süllyedés és a napi mozgás következtében egymáshoz képest elmozdulnak. Föld árapály mozgás által okozott Hold és a Nap. Ez a napi mozgás akár egy méter is lehet. Kontinentális mozgás lehet akár 10 cm egy év, ill 10 m században. A időjárási rendszer a nagynyomású terület süllyedését okozhatja 5 mm. Skandinávia mellett emelkedik 1 cm évben a jégtakarók olvadása következtében a utolsó jégkorszak, hanem a szomszédban Skócia csak emelkedik 0.2 cm. Ezek a változások jelentéktelenek, ha helyi adatot használunk, de statisztikailag szignifikánsak, ha globális adatot használunk.

Példák a globális adatokra: A világ geodéziai rendszere (WGS 84, más néven EPSG:4326), az alapértelmezett nullapont, amelyet a Global Positioning System,^{[Megjegyzés: 3]} és a Nemzetközi földi referenciarendszer és keret (ITRF), becsléshez használják kontinensvándorlás és a kéreg deformáció. A Föld középpontjától való távolság nagyon mély pozíciók és űrbeli pozíciók esetén egyaránt használható.

Az országos térképészeti szervezet által kiválasztott helyi adatok közé tartozik a Észak-Amerika Datum, az európai ED50, és a britek OSGB36. Adott helyen a nullapont adja meg a szélességi fokot ${\displaystyle \phi }$ és hosszúság ${\displaystyle \lambda }$. Az Egyesült Királyságban három közös szélességi, hosszúsági és magassági rendszert használnak. WGS 84 különbözik Greenwichben a közzétett térképeken használttól OSGB36 körülbelül 112-vel m. A katonai rendszer ED50, használva NATO, eltér a 120 körülitől m-től 180-ig m.

Előfordulhat, hogy a helyi nullaponthoz viszonyított térképen a szélességi és hosszúsági fok nem egyezik meg a GPS-vevőtől kapott adatokkal. A koordináták egyik nullpontból a másikba való konvertálásához a dátum transzformáció mint például a Helmert átalakulás, bár bizonyos helyzetekben egyszerű fordítás elegendő lehet.

A népszerű térinformatikai szoftverekben a szélességben/hosszúságban vetített adatok gyakran a Földrajzi koordinátarendszer. Például adatok szélességben/hosszúságban, ha a nullapont a Észak-amerikai dátum 1983 jelölése „GCS North American 1983”.

Egy diploma hossza

A GRS-en 80 vagy WGS 84 szferoid at tengerszint az Egyenlítőnél egy szélességi másodperc 30.715 méter, egy szélességi perc 1843 méter és egy szélességi fok 110.6 kilométer. A hosszúsági körök, a meridiánok a földrajzi pólusokon találkoznak, a nyugat-keleti szélesség egy másodperccel természetesen csökken a szélesség növekedésével. A Egyenlítő tengerszinten egy hosszanti másodperc 30.92 méter, egy hosszanti perc 1855 méter és egy hosszirányú fok 111.3 kilométer. 30°-nál egy hosszanti másodperc 26.76 méter, Greenwichnél (51°28′38″N) 19.22 méter, 60°-nál pedig 15.42 méter.

A WGS-en 84 szferoid, a szélességi fok hossza méterben ϕ (azaz hány métert kell megtennie egy észak-déli vonal mentén ahhoz, hogy 1 fokkal elmozduljon a szélességi fokon ϕ), kb

${\displaystyle 111132.92-559.82\,\cos 2\phi +1.175\,\cos 4\phi -0.0023\,\cos 6\phi }$

A visszaadott méter per szélességi fok folyamatosan változik a szélesség függvényében.

Hasonlóképpen egy hosszúsági fok méterben kifejezett hosszát úgy lehet kiszámítani

${\displaystyle 111412.84\,\cos \phi -93.5\,\cos 3\phi +0.118\,\cos 5\phi }$

(Ezek az együtthatók javíthatók, de ahogy állnak, az általuk megadott távolság egy centiméteren belül helyes.)

Mindkét képlet méterenkénti mértékegységet ad vissza.

Egy alternatív módszer egy longitudinális fok hosszának becslésére a szélességi fokon ${\displaystyle \phi }$ egy gömb alakú Földet feltételez (a percenkénti és másodpercenkénti szélesség kiszámításához osszuk el 60-zal, illetve 3600-zal):

${\displaystyle {\frac {\pi }{180}}M_{r}\cos \phi \!}$

ahol A Föld átlagos meridionális sugara ${\displaystyle \textstyle {M_{r}}\,\!}$ is 6,367,449 m. Mivel a Föld egy elsimul gömb, nem gömb alakú, ez az eredmény több tized százalékkal is csökkenhet; a szélességi fok hosszirányú fokának jobb közelítése ${\displaystyle \phi }$ is

${\displaystyle {\frac {\pi }{180}}a\cos \beta \,\!}$

ahol a Föld egyenlítői sugara ${\displaystyle a}$ egyenlő 6,378,137 m és a ${\displaystyle \textstyle {\tan \beta ={\frac {b}{a}}\tan \phi }\,\!}$; a GRS számára 80 és WGS 84 szferoid, a b/a számítások szerint 0.99664719. (${\displaystyle \textstyle {\beta }\,\!}$ az úgynevezett csökkentett (vagy parametrikus) szélesség). A kerekítéstől eltekintve ez a pontos távolság egy szélességi párhuzamos mentén; A távolság megszerzése a legrövidebb útvonalon több munka lesz, de ez a két távolság mindig 0.6 méteren belül van egymástól, ha a két pont egy hosszúsági fokra van egymástól.

Alternatív kódolások

Mint minden többjegyű számsorozat, a szélesség-hosszúság párok kommunikációja és emlékezése is kihívást jelenthet. Ezért alternatív sémákat fejlesztettek ki a GCS koordináták alfanumerikus karakterláncokba vagy szavakba való kódolására:

• a Maidenhead lokátor rendszer, népszerű a rádiósok körében.
• a Világföldrajzi Referenciarendszer (GEOREF), amelyet globális katonai műveletekre fejlesztettek ki, a jelenlegi váltotta fel Globális Területi Referencia Rendszer (GARS).
• Nyissa meg a Helykódot vagy "plusz kódok", amelyeket a Google fejlesztett ki és tette közzé a nyilvánosság számára.
• Geohash, a Mortonon alapuló nyilvános rendszer Z-rendű görbe.
• Térképkód, egy nyílt forráskódú rendszer, amelyet eredetileg a TomTom fejlesztett ki.
• Milyen szavak, egy szabadalmaztatott rendszer, amely a GCS koordinátákat pszeudovéletlen szavak halmazaként kódolja úgy, hogy a koordinátákat három számra osztja, és szavakat keres egy indexelt szótárban.

Ezek nem különálló koordinátarendszerek, csak alternatív módszerek a szélességi és hosszúsági mérések kifejezésére.

Lásd még:

• Tizedes fok – Szögmérés, jellemzően szélességi és hosszúsági fokra
• Földrajzi távolság – Föld felszíne mentén mért távolság
• Földrajzi információs rendszer – Rendszer a földrajzi adatok rögzítésére, kezelésére és bemutatására
• Geo URI séma – URI-séma a földrajzi helyekhezA wikidata leírásokat tartalékként megjelenítő oldalak
• ISO 6709, a földrajzi pontok elhelyezkedésének szabványos ábrázolása koordinátákkal
• Lineáris hivatkozás – a térbeli hivatkozás módszereA wikidata leírásokat tartalékként megjelenítő oldalak
• Elsődleges irány – Égi koordinátarendszer, amely az égi objektumok helyzetének meghatározására szolgálAz átirányítási célok rövid leírását megjelenítő oldalak
• Bolygókoordináta-rendszer
  • Szelenográf koordinátarendszer
• Térbeli vonatkoztatási rendszer – Földi helyek meghatározására szolgáló rendszer
• Jan Smits (2015). Matematikai adatok térképészeti anyagok bibliográfiai leírásához és térbeli adatokhoz. Földrajzi koordináták. ICA Térkép-előrejelzések Bizottsága.

Megjegyzések

Referenciák

Források

Külső hivatkozások

• Média kapcsolatos Földrajzi koordinátarendszer a Wikimedia Commonsnál