Почему широта и долгота в градусах. Географические координаты

Доброго времени суток.

Все, наверное, в школе сталкивались, слышали о таких понятиях, как долгота и широта .

Чаще всего это происходило на уроках географии.

Так вот, оба этих понятия обозначают угол. Широта - это угол между экватором, а точнее его плоскостью, и и линией из этой точки; долгота же это угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью нулевого меридиана.

Долготы от 0 до 180 к востоку от того самого нулевого меридиана принято называть восточными (при этом их принято называть или считать положительными), а к западу - западными (их же называют отрицательными).

Широта и долгота - это углы. Вместе они образуют координаты, при помощи которых можно находить положение объекта на сферической поверхности, как Земля.

Широта определяется по отношению к экватору. То есть экватор - это нулевая поверхность. Положительная широта - это северная широта до +90 градусов, а отрицательная - это южная до - 90 градусов.

Долгота определяется в терминах меридианов. Есть главный меридиан, от которого начинается от которого начинается отсчет долготы - это Гринвич. Все меридианы, что находятся восточнее - это отрицательная долгота до -180 гр., а те, что западнее - это положительная долгота до + 180 гр.

Широта и долгота это георафические координаты, условные линии на поверхности Земного шара.

Широта это условная горизонтальная линия (параллель), а долгота - вертикальная. Точка отсчета широты начинается от экватора. Это нулевая широта. Широты, идущие от экватора до Северного полюса называются Северными (с.ш. или N) от 0 до 90, от экватора до Южного полюса - Южными (ю.ш. или S).

Точкой отсчета долготы считается Гринвичский меридиан. Это нулевая долгота. Долгота, идущая от Гринвича в сторону на восток (в сторону Японии) называется Восточная долгота (в.д. или E), от Гринвича на запад (в сторону Америки) - западная (з.д. или W)

Каждая широта и долгота измеряется градусами, каждый градус делится на минуты, каждая минута на секунды. 1 градус = 60 минутам, 1 минута = 60 секундам. Это геометрические и астрономические единицы измерения.

Каждый градус, каждая минута и каждая секунда равны определенному расстоянию, которое изменяется по мере приближения к полюсам: расстояние каждого градуса широты увеличивается, а каждого градуса долготы уменьшается. На полюсах сходятся все точки географических координат, поэтому там только широта (долготы нет): Северный полюс это 9000?00?северной широты, Южный - 9000?00?южной широты.

Безусловно, все будет завить от значения слова. Ведь это может быть широта души и долгота одежды. Но, берем за основу все же географические понятия. Что бы не углубляться в специфическую и заумную терминологию, попробую максимально просто объяснить эти понятия. Ведь именно доступное объяснение помогает запомнить информацию на долго. Помню, еще в школе нам говорили, чтобы мы представили себя путешественниками на корабле. И чтобы понять где находится наш корабль, мы должны научиться вычислять широту и долготу. Чтобы понять свое местонахождение по отношению к Северному и Южному полюсу нам понадобится широта.

Долгота - это двухгранный угол между начальным (Гринвичским) меридианом и местным меридианом. Долготы считаются от 0 до 180, от Гринвичского меридиана. Вообще долгота и широта - это данные необходимые для определения точки в пространстве, в плоскости, от геодезической широты и долготы производится переход к плоским координатам в проекции Гаусса-Меркатора для составления топографических планов участков.Долгота и широта бывают геодезическими, астрономическими, в зависимости от того какую систему координат рассматриваете

Для определения какого-то пункта земной поверхности используют долготу и широту.Широта это расстояние от определенного пункта до экватора,а долгота расстояние до нулевой точки меридиана,или гринвичского.Это расстояние указывается в градусах,минутах и секундах.

Широта и долгота- это координаты, с помощью которых можно определить местонахождение объекта на поверхности или нашей планеты или какого либо другого небесного тела. Долгота может быть восточной или западной. Широту возможно определить с помощью таких приспособлений, как: гномон- это старинный астрономический инструмент и секстант-измерительный, навигационный инструмент.

Для определения широты и долготы применяются современные спутниковые системы навигации, такие как GPS и ГЛОНАСС. Широта и долгота измеряются:

Из школьной географии известно, что географические координаты применяются для определения положения точек Земли на эллипсоиде (шаре). Исходными плоскостями в системе географических координат являются плоскости начального меридиана и экватора, а координатами угловые величины : долгота и широта точки. Определение положения точки при помощи широт и долгот введено Гиппархом во II в. до н. э. Географической широтой точки называется угол между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией), проведенной из данной точки. Географическая долгота точки это двугранный угол между плоскостью начального (нулевого Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку.

Долгота и широта - это понятия, используемые в обозначении географических координат.

Например говорят: корабль находится в 35 градусах северной широты и 28 градусах восточной долготы.

Как же это понимать?

Чтобы понять, возьмите глобус, коснитесь пальцем в любой точке экватора. Затем крутаните глобус, не убирая пальца. Поворачивая глобус, вы меняете положение пальца по долготе.

В городе Гринвич находится точка, где долгота равна нулю градусов. Это точка, через которую проходит нулевой меридиан.

Вс что правее по карте, это называется восточная долгота, а вс, что левее - западная. Можно говорить и просто долгота, тогда смещение на запад или на восток будет определяться по знаку угла. Если угол отрицательный, то смещение на запад, а если положительный - на восток. Что является углом? Углом является угол между точкой A с координатами по X на уровне Гринвича и по Y на уровне экватора, точкой O, находящейся в центре планеты и точкой B с координатами по X искомой точки и по Y на уровне экватора.

Широта - это примерно то же самое, только откладывается по вертикали, то есть перпендикулярно долготе. То, что выше экватора - северная широта, а то, что ниже - южная. Или просто широта, тогда вниз идт уменьшение угла (отрицательные углы), а вверх - увеличение.

Вот схема:

Широта и долгота - это чисто географические показатели, которые знакомы всем школьникам. Используют широту и долготу для составления координат месторасположения какого-либо объекта.

А теперь поподробнее по отдельности на каждом понятии:

1) Вот что подразумевается под широтой:

2) Вот что подразумевается под долготой.

С такими понятиями, как долгота и широта, многие из нас познакомились еще в детстве благодаря приключенческим романам Стивенсона и Жюля Верна. Изучением этих понятий люди занимались еще в древние времена.

В ту эпоху, когда в мире не существовало совершенных навигационных приборов, именно географические координаты на карте помогали морякам определить свое местоположение в море и найти путь к нужным участкам суши. Сегодня широта и долгота по-прежнему используются во многих науках и позволяют с точностью установить положение любой точки на земной поверхности.

Что такое широта?

Широта используется для установки расположения объекта относительно полюсов. На одинаковой дистанции от и проходит главная воображаемая линия земного шара – экватор. Она имеет нулевую широту, а по обе стороны от нее тянутся параллели – аналогичные воображаемые линии, условно пересекающие планету через одинаковые промежутки. К северу от экватора находятся северные широты, к югу, соответственно, южные.

Расстояние между параллелями принято измерять не в метрах или километрах, а в градусах, что позволяет более точно установить положение объекта. Всего существует 360 градусов. Широту отсчитывают к северу от экватора, то есть точки, лежащие в Северном полушарии, имеют положительную широту, а расположенные в Южном полушарии – отрицательную.

К примеру, северный полюс лежит на широте +90°, южный полюс – -90°. Дополнительно каждый градус делят на 60 минут, а минуты – на 60 секунд.

Что такое долгота?

Чтобы выяснить расположение объекта, недостаточно знать это место на земном шаре относительно юга или севера. Помимо широты, для полного расчета используется долгота, устанавливающая положение точки относительно востока и запада. Если в случае с широтой за основу берется экватор, то долгота рассчитывается от нулевого меридиана (Гринвичского), проходящего от Северного к Южному полюсу через лондонский район Гринвич.

По правую и левую сторону от Гринвичского меридиана параллельно ему прочерчены обычные меридианы, которые встречаются друг с другом на полюсах. Положительной принято считать восточную долготу, отрицательной – западную.

Как и в широте, в долготе предусмотрено 360 градусов, разделяющихся на секунды и минуты. К востоку от Гринвича располагается Евразия, по направлению к западу – Южная и Северная Америки.

Для чего нужны широта и долгота?

Представьте, что вы плывете на корабле, затерявшемся посреди океана, или передвигаетесь по бескрайней пустыне, где полностью отсутствуют какие-либо знаки и указатели. Как бы вы могли объяснить спасателям свое местоположение? Именно широта и долгота помогают отыскать человека или другой объект в любой точке земного шара, где бы он ни находился.

Географические координаты активно используются на картах поисковых систем, в навигации, на обычных географических картах. Они присутствуют в геодезических приборах, спутниковых системах позиционирования, GPS-навигаторах и других инструментах, необходимых для определения расположения точки.

Как установить географические координаты на карте?

Для расчета координат объекта на карте необходимо сначала определить, в каком из полушарий он находится. Далее следует выяснить, между какими параллелями располагается нужная точка, и установить точное число градусов – обычно они прописываются по бокам географической карты. После этого можно переходить к определению долготы, установив сначала, в каком из полушарий расположен объект относительно Гринвича.

Определение градусов долготы осуществляется аналогично широте. Если нужно выяснить расположение точки в трехмерном пространстве, дополнительно используется ее высота относительно уровня моря.

Географические долгота и широта используются для точного определения физического расположения любого объекта на земном шаре. Самым простым способом нахождения географических координат является использование географической карты. Этот способ требует для его реализации наличия некоторых теоретических знаний. Как определить долготу и широту, описано в статье.

Географические координаты

Координаты в географии представляют собой систему, в рамках которой каждой точке на поверхности нашей планеты присваивается набор чисел и символов, позволяющий точно определить положение этой точки. Географические координаты выражаются тремя числами - это широта, долгота и высота над уровнем моря. Первые две координаты, то есть широта и долгота, чаще всего используются в различных географических задачах. Начало отчета в географической системе координат находится в центре Земли. Для представления широты и долготы используют сферические координаты, которые выражаются в градусах.

Прежде чем рассмотреть вопрос, как определить долготу и широту по географии, следует разобраться с этими понятиями подробнее.

Понятие о широте

Под широтой конкретной точки на поверхности Земли понимается угол между экваториальной плоскостью и линией, соединяющей эту точку с центром Земли. Через все точки на имеющие одинаковую широту, можно провести плоскость, которая будет параллельна плоскости экватора.

Плоскость экватора - это нулевая параллель, то есть ее широта равна 0°, и она делит весь земной шар на южное и северное полушария. Соответственно, северный полюс лежит на параллели 90° северной широты, а южный полюс лежит на параллели 90° южной широты. Расстояние, которое соответствует 1° при движении вдоль конкретной параллели, зависит от того, какая это параллель. С увеличением широты при движении на север или на юг это расстояние уменьшается. Таким образом, является 0°. Зная, что окружность Земли на широте экватора имеет длину 40075,017 км, получаем длину 1° вдоль этой параллели равную 111,319 км.

Широта показывает, насколько далеко на север или на юг от экватора лежит данная точка на поверхности Земли.

Понятие о долготе

Под долготой конкретной точки на поверхности Земли понимается угол между плоскостью, проходящей через эту точку и ось вращения Земли, и плоскостью нулевого меридиана. По мировому соглашению нулевым полагается меридиан, который проходит через Королевскую Обсерваторию в Гринвиче, находящуюся на юго-востоке в Англии. Гринвичский меридиан разделяет земной шар на восточное и

Таким образом, каждая линия долготы проходит через северный и южный полюса. Длины всех меридианов равны и составляют 40007,161 км. Если сравнить эту цифру с длиной нулевой параллели, то можно сказать, что геометрическая форма планеты Земля является приплюснутым с полюсов шаром.

Долгота показывает, насколько к западу или к востоку от нулевого (гринвичского) меридиана лежит конкретная точка на Земле. Если широта имеет максимальное значение 90° (широта полюсов), то максимальное значение долготы равно 180° к западу или востоку от нулевого меридиана. Меридиан 180° известен под названием международной линии смены дат.

Можно задаться интересным вопросом, долготу каких точек нельзя определить. Исходя из определения меридиана, получаем, что через две точки на поверхности нашей планеты проходят все 360 меридианов, этими точками являются южный и северный полюса.

Географический градус

Из приведенных выше цифр видно, что 1° на поверхности Земли соответствует расстоянию более 100 км, что вдоль параллели, что вдоль меридиана. Для более точного координат объекта градус разделяют на десятые и сотые доли, например, говорят о 35,79 северной широты. В таком виде информацию предоставляют спутниковые системы навигации такие, как GPS.

Обычные географические и топографические карты доли градуса представляют в виде минут и секунд. Так, каждый градус делится на 60 минут (обозначается 60"), а каждая минуты делится на 60 секунд (обозначается 60""). Здесь можно провести аналогию с представлением измерения времени.

Знакомство с географической картой

Чтобы понять, как определить географическую широту и долготу на карте, необходимо сначала с ней ознакомиться. В частности, нужно разобраться, как представляются на ней координаты долготы и широты. Во-первых, верхняя часть карты показывает северное полушарие, нижняя часть - южное. Числа, которые находятся слева и справа на краю карты обозначают широту, а числа, расположенные в верхней и в нижней частях карты - это координаты долготы.

Перед тем как определить координаты широты и долготы, необходимо помнить, они на карте представлены в градусах, минутах и секундах. Не следует путать эту систему единиц с десятичными долями градуса. Например, 15" = 0,25°, 30" = 0,5°, 45"" = 0,75".

Использование географической карты для определения долготы и широты

Объясним подробно, как определить долготу и широту по географии с использованием карты. Для этого сначала необходимо приобрети стандартную географическую карту. Эта карта может быть картой небольшой местности, области, страны, континента или всего мира. Чтобы понять, с какой картой предстоит иметь дело, следует прочесть ее название. Внизу под названием могут быть даны пределы широт и долгот, которые представлены на карте.

После этого необходимо выбрать некоторую точку на карте, некоторый объект, который нужно отметить каким-либо способом, например, карандашом. Как определить долготу объекта расположенного в выбранной точке, и как определить его широту? Первым делом следует найти вертикальные и горизонтальные линии, которые пролегают ближе всего к выбранной точке. Эти линии и являются широтой и долготой, численные значения которых можно посмотреть на краях карты. Предположим, что выбранная точка лежит между 10° и 11° северной широты и 67° и 68° западной долготы.

Таким образом, мы знаем, как определить географическую широту и долготу выбранного на карте объекта с точностью, которую предоставляет карта. В данном случае точность равна 0,5°, как по широте, так и по долготе.

Определение точного значения географических координат

Как определить долготу и широту точки точнее, чем 0,5°? Сначала необходимо выяснить, какой масштаб имеет карта, с которой ведется работа. Обычно в одном из углов карты указывается масштабная линейка, показывающая соответствие расстояний на карте расстояниям в географических координатах и в километрах на местности.

После того как найдена масштабная линейка, необходимо взять простую линейку с миллиметровыми делениями и измерить расстояние на масштабной линейки. Пусть в рассматриваемом примере 50 мм соответствует 1° широты и 40 мм - 1° долготы.

Теперь располагаем линейку так, чтобы она оказалась параллельной линиям долготы, нарисованным на карте, и измеряем расстояние от рассматриваемой точки до одной из ближайших параллелей, например, расстояние до параллели 11° равно 35 мм. Составляем простую пропорцию и получаем, что это расстояние соответствует 0,3° от параллели 10°. Таким образом, широта рассматриваемой точки равна +10,3° (знак плюса означает северную широту).

Аналогичные действия следует проделать для долготы. Для этого следует расположить линейку параллельно линиям широты и измерить расстояние до ближайшего меридиана от выбранной точки на карте, допустим, это расстояние равно 10 мм до меридиана 67° западной долготы. Согласно правилам пропорции получаем, что долгота рассматриваемого объекта равна -67,25° (знак минуса означает западную долготу).

Перевод полученных градусов в минуты и секунды

Как было сказано выше, 1° = 60" = 3600"". Используя эту информацию и правило пропорции получаем, что 10,3° соответствует 10°18"0"". Для значения долготы получаем: 67,25° = 67°15"0"". В данном случае для перевода использовалась пропорция один раз для долготы и широты. Однако, в общем случае, когда после использования пропорции один раз получаются дробные значения минут, следует воспользоваться второй раз пропорцией, чтобы получить значение добавочных секунд. Заметим, что точность определения координат до 1" соответствует точности на поверхности земного шара, равной 30 метрам.

Запись полученных координат

После того как вопрос, как определить долготу объекта и его широту, разобран, и определены координаты выбранной точки, их следует правильно записать. Стандартная форма записи подразумевает указание долготы вслед за широтой. Оба значения необходимо указывать с как можно большим числом знаков после запятой, поскольку от этого зависит точность расположения объекта.

Определенные координаты можно представить в двух различных форматах:

С использованием только значка градуса, например, +10,3°, -67,25°.
С использованием минут и секунд, например, 10°18"0"" северной широты, 67°15"0"" западной долготы.

Следует заметить, что в случае представления географических координат только с помощью градусов, слова "северная (южная) широта" и "восточная (западная) долгота" заменяются на соответствующий знак плюса или минуса.

В главе 1 было отмечено, что Земля имеет форму сфероида, т. е. сплюснутого шара. Так как земной сфероид весьма мало отличается от шара, то обычно этот сфероид называют земным шаром. Земля вращается вокруг воображаемой оси. Точки пересечения воображаемой оси с земным шаром называют полюсами. Северным географическим полюсом (PN ) принято считать тот, со стороны которого собственное вращение Земли усматривается против часовой стрелки. Южный географический полюс (PS ) - полюс, противоположный северному.
Если мысленно разрезать земной шар плоскостью, проходящей через ось (параллельной оси) вращения Земли, то получим воображаемую плоскость, которую называют плоскостью меридиана . Линия пересечения этой плоскости с земной поверхностью называют географическим (или истинным) меридианом .
Плоскость, перпендикулярную земной оси и проходящую через центр земного шара, называют плоскостью экватора , а линию пересечения этой плоскости с земной поверхностью - экватором .
Если мысленно пересечь земной шар плоскостями, параллельными экватору, то на поверхности Земли получают круги, которые называют параллелями .
Нанесенные на глобусы и карты параллели и меридианы составляют градусную сетку (рис. 3.1). Градусная сетка дает возможность определить положение любой точки на земной поверхности.
За начальный меридиан при составлении топографических карт принят Гринвичский астрономический меридиан , проходящий через бывшую Гринвичскую обсерваторию (вблизи Лондона с 1675 - 1953 гг.). В настоящее время в зданиях Гринвичской обсерватории расположен музей астрономических и навигационных инструментов. Современный нулевой меридиан проходит через замок Хёрстмонсо на 102,5 метра (5,31 секунды) к востоку от Гринвичского астрономического меридиана. Используется современный нулевой меридиан для спутниковой навигации.

Рис. 3.1. Градусная сетка земной поверхности

Координаты - угловые или линейные величины, определяющие положение точки на плоскости, поверхности или в пространстве. Для определения координат на земной поверхности точка проектируется отвесной линией на эллипсоид. Для определения положения горизонтальных проекций точки местности в топографии применяются системы географических , прямоугольных и полярных координат .
Географические координаты определяют положение точки относительно земного экватора и одного из меридианов, принятого за начальный. Географические координаты могут быть получены на основании астрономических наблюдений или геодезических измерений. В первом случае их называют астрономическими , во втором - геодезическими . При астрономических наблюдениях проектирование точек на поверхность осуществляется отвесными линиями, при геодезических измерениях - нормалями, поэтому величины астрономических и геодезических географических координат несколько отличаются. Для создания мелкомасштабных географических карт сжатием Земли пренебрегают, а эллипсоид вращения принимают за сферу. В этом случае географические координаты будут сферическими .
Широта - угловая величина, определяющая положение точки на Земле в направлении от экватора (0º) к Северному полюсу (+90º) или Южному полюсу (-90º). Широта измеряется центральным углом в плоскости меридиана данной точки. На глобусах и картах широту показывают при помощи параллелей.

Рис. 3.2. Географическая широта

Долгота - угловая величина, определяющая положение точки на Земле в направлении Запад-Восток от Гринвичского меридиана. Долготы отсчитывают от 0 до 180°, на восток - со знаком «плюс», на запад - со знаком «минус». На глобусах и картах широту показывают при помощи меридианов.

Рис. 3.3. Географическая долгота

3.1.1. Сферические координаты

Сферическими географическими координатами называют угловые величины (широта и долгота), определяющие положение точек местности на поверхности земной сферы относительно плоскости экватора и начального меридиана.

Сферической широтой (φ) называют угол между радиусом-вектором (линия, соединяющая центр сферы и заданную точку) и плоскостью экватора.

Сферическая долгота (λ) - это угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана заданной точки (плоскость проходит через заданную точку и ось вращения).

Рис. 3.4. Географическая сферическая система координат

В практике топографии используют сферу радиусом R = 6371 км , поверхность которой равна поверхности эллипсоида. На такой сфере длину дуги большого круга в 1 минуту (1852 м) называют морской милей .

3.1.2. Астрономические координаты

Астрономическими географическими координатами являются широта и долгота, определяющие положение точек на поверхности геоида относительно плоскости экватора и плоскости одного из меридианов, принятого за начальный (рис. 3.5).

Астрономической широтой (φ) называется угол, образованный отвесной линией, проходящей через данную точку и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли.

Плоскость астрономического меридиана - плоскость, проходящая через отвесную линию в данной точке и параллельная оси вращения Земли.
Астрономический меридиан - линия пересечения поверхности геоида с плоскостью астрономического меридиана.

Астрономической долготой (λ) называется двугранный угол между плоскостью астрономического меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью Гринвичского меридиана, принятого за начальный.

Рис. 3.5. Астрономическая широта (φ) и астрономическая долгота (λ)

3.1.3. Геодезическая система координат

В геодезической географической системе координат за поверхность, на которой находят положения точек, принимается поверхность референц -эллипсоида . Положение точки на поверхности референц-эллипсоида определяется двумя угловыми величинами - геодезической широтой (В) и геодезической долготой (L) .
Плоскость геодезического меридиана - плоскость, проходящая через нормаль к поверхности земного эллипсоида в данной точке и параллельная его малой оси.
Геодезический меридиан - линия, по которой плоскость геодезического меридиана пересекает поверхность эллипсоида.
Геодезическая параллель - линия пересечения поверхности эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку и перпендикулярной к малой оси.

Геодезическая широта (В) - угол, образованный нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора.

Геодезическая долгота (L) - двугранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точки и плоскостью начального геодезического меридиана.

Рис. 3.6. Геодезическая широта (B) и геодезическая долгота (L)

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ТОЧЕК ПО КАРТЕ

Топографические карты печатаются отдельными листами, размеры которых установлены для каждого масштаба. Боковыми рамками листов служат меридианы, а верхней и нижней рамками - параллели . (рис. 3.7). Следовательно, географические координаты можно определить по боковым рамкам топографической карты . На всех картах верхняя рамка всегда обращена на север.
Географическую широту и долготу подписывают в углах каждого листа карты. На картах Западного полушария в северо-западном углу рамки каждого листа правее значения долготы меридиана помещают надпись: «К западу от Гринвича».
На картах масштабов 1: 25 000 - 1: 200 000 стороны рамок разделены на отрезки, равные 1′ (одной минуте, рис. 3.7). Эти отрезки оттенены через один и разделены точками (кроме карты масштаба 1: 200 000) на части по 10" (десять секунд). На каждом листе карты масштабов 1: 50 000 и 1: 100 000 показывают, кроме того, пересечение среднего меридиана и средней параллели с оцифровкой в градусах и минутах, а по внутренней рамке - выходы минутных делений штрихами длиной 2 - 3 мм. Это позволяет при необходимости прочерчивать параллели и меридианы на карте, склеенной из нескольких листов.

Рис. 3.7. Боковые рамки карты

При составлении карт масштабов 1: 500 000 и 1: 1 000 000 на них наносят картографическую сетку параллелей и меридианов. Параллели проводят соответственно через 20′ и 40" (минут), а меридианы - через 30" и 1°.
Географические координаты точки определяют от ближайшей южной параллели и от ближайшего западного меридиана, широта и долгота которых известны. Например, для карты масштаба 1: 50 000 «ЗАГОРЯНИ» ближайшей параллелью, расположенной к югу от заданной точки, будет параллель 54º40′ с.ш., а ближайшим меридианом, расположенным западнее точки - меридиан 18º00′ в.д. (рис. 3.7).

Рис. 3.8. Определение географических координат

Для определения широты заданной точки необходимо:

одну ножку циркуля-измерителя установить на заданную точку, другую ножку по кратчайшему расстоянию установить на ближайшую параллель (для нашей карты 54º40′);
не меняя раствор циркуля-измерителя, установить его на боковую рамку с минутными и секундными делениями, одна ножка должна быть на южной параллели (для нашей карты 54º40′), а другая - между 10-секундными точками на рамке;
посчитать количество минут и секунд от южной параллели до второй ножки циркуля-измерителя;
добавить полученный результат к южной широте (для нашей карты 54º40′).

Для определения долготы заданной точки необходимо:

одну ножку циркуля-измерителя установить на заданную точку, другую ножку по кратчайшему расстоянию установить на ближайший меридиан (для нашей карты 18º00′);
не меняя раствор циркуля-измерителя, установить его на ближайшую горизонтальную рамку с минутными и секундными делениями (для нашей карты нижнюю рамку), одна ножка должна быть на ближайшем меридиане (для нашей карты 18º00′), а другая - между 10-секундными точками на горизонтальной рамке;
посчитать количество минут и секунд от западного (левого) меридиана до второй ножки циркуля-измерителя;
добавить полученный результат к долготе западного меридиана (для нашей карты 18º00′).

Обратите внимание на то, что данный способ определения долготы заданной точки для карт масштаба 1:50 000 и мельче имеет погрешность за счет схождения меридианов, ограничивающих топографическую карту с востока и запада. Северная сторона рамки будет короче, чем южная. Следовательно, расхождения между измерениями долготы на северной и южной рамке могут отличаться на несколько секунд. Чтобы добиться высокой точности в результатах измерений, необходимо определить долготу и по южной и по северной стороне рамки, а затем произвести интерполяцию.
Для повышения точности определения географических координат можно использовать графический метод . Для этого необходимо соединить прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления по широте к югу от точки и по долготе к западу от нее. Затем определить размеры отрезков по широте и долготе от прочерченных линий до положения точки и суммировать их соответственно с широтой и долготой прочерченных линий.
Точность определения географических координат по картам масштабов 1: 25 000 - 1: 200 000 составляет 2" и 10" соответственно.

3.3. ПОЛЯРНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ

Полярными координатами называют угловую и линейную величины, определяющие положение точки на плоскости относительно начала координат, принимаемого за полюс (О ), и полярной оси (ОС ) (рис. 3.1).

Местоположение любой точки (М ) определяется углом положения (α ), отсчитанным от полярной оси до направления на определяемую точку, и расстоянием (горизонтальным проложением - проекцией линии местности на горизонтальную плоскость) от полюса до этой точки (Д ). Полярные углы обычно отсчитывают от полярной оси по направлению движения часовой стрелки.

Рис. 3.9. Полярная система координат

За полярную ось могут быть приняты: истинный меридиан, магнитный меридиан, вертикальная линия сетки, направление на любой ориентир.

3.2. БИПОЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

Биполярными координатами называют две угловые или две линейные величины, определяющие местоположение точки на плоскости относительно двух исходных точек (полюсов О 1 и О 2 рис. 3.10).

Положение любой точки определяется двумя координатами. Этими координатами могут быть либо два угла положения (α 1 и α 2 рис. 3.10), либо два расстояния от полюсов до определяемой точки (Д 1 и Д 2 рис. 3.11).

Рис. 3.10. Определение места точки по двум углам (α 1 и α 2 )

Рис. 3.11. Определение места точки по двум расстояниям

В биполярной системе координат положение полюсов известно, т.е. известно расстояние между ними.

3.3. ВЫСОТА ТОЧКИ

Ранее были рассмотрены плановые системы координат , определяющие положение любой точки на поверхности земного эллипсоида, либо референц-эллипсоида, либо на плоскости. Однако эти плановые системы координат не позволяют получить однозначное положение точки на физической поверхности Земли. Географические координаты относят положение точки к поверхности референц-эллипсоида, полярные и биполярные кординаты относят положение точки к плоскости. И все эти определения никак не касаются физической поверхности Земли, которая для географа и является более интересной, чем референц-эллипсоид.
Таким образом, плановые системы координат не дают возможности однозначно определить положение данной точки. Необходимо как-то определить своё положение хотя бы словами «выше», «ниже». Только относительно чего? Для получения полной информации о положении точки на физической поверхности Земли используется третья координата - высота . Поэтому и возникает необходимость рассмотреть третью систему координат - систему высот .

Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли называют высотой.

Высоты бывают абсолютные , если их отсчет ведется от уровенной поверхности Земли, и относительные (условные ), если их отсчет ведется от произвольной уровенной поверхности. Обычно за начало отсчета абсолютных высот принимают уровень океана или открытого моря в спокойном состоянии. В России и Украине за начало отсчета абсолютных высот принят нуль Кронштадтского футштока.

Футшток - рейка с делениями, укрепленная отвесно на берегу так, чтобы обеспечивалась возможность определения по ней положения поверхности воды, находящейся в спокойном состоянии.
Кронштадтский футшток - черта на медной пластине (доске), вмонтированной в гранитный устой Синего моста Обводного канала в г. Кронштадте.
Первый футшток был установлен во времена правления Петра 1, и с 1703 г. начались регулярные наблюдения за уровнем Балтийского моря. Вскоре футшток был разрушен и только с 1825 г. (и до настоящего времени) были возобновлены регулярные наблюдения. В 1840 г. гидрографом М.Ф.Рейнекебыла вычислена средняя высота уровня Балтийского моря и зафиксирована на гранитном устое моста в виде глубокой горизонтальной черты. С 1872 г. эта черта принята за нулевую отметку при вычислении высот всех точек на территории Российского государства. Кронштадский футшток неоднократно видоизменялся, однако положение его основной отметки при изменениях конструкции сохраняли прежней, т.е. определенной в 1840 г.
После распада Советского Союза украинские геодезисты не стали изобретать свою национальную систему высот, и в настоящее время в Украине по-прежнему используется Балтийская система высот .

Следует отметить, что в каждом необходимом случае не ведут измерения непосредственно от уровня Балтийского моря. Существуют на местности специальные точки, высоты которых заранее были определены в Балтийской системе высот. Эти точки называют реперами .
Абсолютные высоты H могут быть положительными (для точек выше уровня Балтийского моря), и отрицательными (для точек ниже уровня Балтийского моря).
Разность абсолютных высот двух точек называют относительной высотой или превышением (h ):
h =H А −H В .
Превышение одной точки над другой также может быть положительным и отрицательным. Если абсолютная высота точки А больше абсолютной высоты точки В , т.е. находится выше точки В , то превышение точки А над точкой В будет положительным, и наоборот, превышение точки В над точкой А - отрицательным.

Пример . Абсолютные высоты точек А и В : Н А = +124,78 м ; Н В = +87,45 м . Найти взаимные превышения точек А и В .

Решение . Превышение точки А над точкой В
h А(В) = +124,78 - (+87,45) = +37,33 м .
Превышение точки В над точкой А
h В(А) = +87,45 - (+124,78) = -37,33 м .

Пример . Абсолютная высота точки А равна Н А = +124,78 м . Превышение точки С над точкой А равно h С(А) = -165,06 м . Найти абсолютную высоту точки С .

Решение . Абсолютная высота точки С равна
Н С = Н А + h С(А) = +124,78 + (-165,06) = - 40,28 м .

Численное значение высоты называют отметкой точки (абсолютной или условной).
Например , Н А = 528,752 м - абсолютная отметка точки А; Н" В = 28,752 м - условная отметка точки В .

Рис. 3.12. Высоты точек земной поверхности

Для перехода от условных высот к абсолютным и наоборот необходимо знать расстояние от основной уровенной поверхности до условной.

Видео
Меридианы, параллели, широты и долготы
Определение положения точек земной поверхности

Вопросы и задания для самоконтроля

Раскройте понятия: полюс, плоскость экватора, экватор, плоскость меридиана, меридиан, параллель, градусная сетка, координаты.
Относительно каких плоскостей на земном шаре (эллипсоиде вращения) определяют географические координаты?
В чем отличие астрономических географических координат от геодезических?
С помощью чертежа раскройте понятия «сферическая широта» и «сферическая долгота».
На какой поверхности определяют положение точек в астрономической системе координат?
С помощью чертежа раскройте понятия «астрономическая широта» и «астрономическая долгота».
На какой поверхности определяют положение точек в геодезической системе координат?
С помощью чертежа раскройте понятия «геодезическая широта» и «геодезическая долгота».
Почему для повышения точности определения долготы необходимо соединить прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления?
Как можно рассчитать широту точки, если определить количество минут и секунд от северной рамки топографической карты?
Какие координаты называют полярными?
Для каких целей в полярной системе координат служит полярная ось?
Какие координаты называют биполярными?
В чем сущность прямой геодезической задачи?

Положение каждой точки на земной поверхности определяют ее координатами: широтой и долготой (рис. 3).

Широтой называется угол, образованный отвесной линией, проходящей через заданную точку на поверхности Земли, и плоскостью экватора (на рис. 3 для точки М угол МОС).

В какой бы точке на земном шаре ни находился наблюдатель, его сила тяжести всегда будет направлена к центру Земли. Такое направление называется отвесным, или вертикальным.

Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки в пределах от 0 до 90° и обозначается буквой ф. Таким образом, географическая параллель eabq является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту.

В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, широте присваивают наименование северная (N) или южная (S).

Долготой называется двугранный угол между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки (на рис. 3 для точки М угол АОС) . Долгота измеряется меньшей из дуг экватора между начальным меридианом и меридианом данной точки в пределах от 0 до 180° и обозначается буквой л. Таким образом, географический меридиан PN MCPs является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же долготу.

В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, долгота называется восточной (O st) или западной (W).

Разность широт и разность долгот

Во время плавания судно непрерывно изменяет свое место на поверхности Земли, следовательно, изменяются и его координаты. Величина изменения широты Аф, получающаяся при переходе судна из пункта отхода MI в пункт прихода С1, называется разностью широт (РШ). РШ измеряется дугой меридиана между параллелями пунктов отхода и прихода M1C1 (рис. 4).

Рис. 4

Наименование РШ зависит от расположения параллели пункта прихода относительно параллели пункта отхода. Если параллель пункта прихода располагается севернее параллели пункта отхода, то РШ считается сделанной к N, а если южнее - то к S.

Величина изменения долготы Aл, получающаяся при переходе судна из пункта отхода M1 в пункт прихода С2, называется разностью долгот (РД). РД измеряется меньшей дугой экватора между меридианами пункта отхода и пункта прихода МСN (см. рис. 4). Если при переходе судна восточная долгота увеличивается или западная уменьшается, то РД считается сделанной к O st , а если восточная долгота уменьшается или западная увеличивается, то - к W. Для определения РШ и РД пользуются формулами:

РШ = φ1 - φ2; (1)

РД = λ1 - λ2 (2)

Где φ1 - широта пункта отхода;

φ2 - широта пункта прихода;

λ1 - долгота пункта отхода;

λ2 - долгота пункта прихода.

При этом северные широты и восточные долготы считаются положительными и им приписывается знак плюс, а южные широты и западные долготы - отрицательными и им приписывается знак минус. При решении задач по формулам (1) и (2) в случае положительных результатов РШ она будет сделана к N, а РД - к O st (см. пример 1), а в случае отрицательных результатов РШ она будет к S, а РД - к W (см. пример 2). При получении результата РД более 180° с отрицательным знаком нужно прибавить 360° (см. пример 3), а если результат РД больше 180° с положительным знаком, надо вычесть 360° (см. пример 4).

Пример 1. Известны: φ1 = 62°49" N; λ1 = 34°49" O st ; φ2 = 72°50"N; λ2 = 80°56" O st .

Найти РШ и РД.

Решение.

Пример 2. Известны: φ1 = 72°50" N; λ1 = :80°56"O st: φ2 = 62 O st 49"N;

Найти РШ и РД.