Широта - кут φ між місцевим напрямком зеніту і площиною екватора. відлічуваний від 0 ° до 90 ° в обидві сторони від екватора. Географічну широту точок, що лежать в північній півкулі, (північну широту) прийнято вважати позитивною, широту точок в південній півкулі - негативною. Про широтах, близьких до полюсів, прийнято говорити як про високі. а про близьких до екватору - як про низькі.
Через відмінності форми Землі від кулі, географічна широта точок дещо відрізняється від їх геоцентрической широти. тобто від кута між напрямком на дану точку з центру Землі і площиною екватора.
Довгота - двогранний кут λ між площиною меридіана. що проходить через дану точку, і площиною початкового нульового меридіана, від якого ведеться відлік довготи. Довготу від 0 ° до 180 ° на схід від нульового меридіана називають східною, на захід - західною. Східні довготи прийнято вважати позитивними, західні - негативними.
Вибір нульового меридіана довільний і залежить тільки від угоди. Зараз за нульовий меридіан прийнятий Грінвічський меридіан. проходить через обсерваторію в Грінвічі. на південному сході Лондона. В якості нульового раніше вибиралися меридіани обсерваторій Парижа. Кадіса. Пулкова і т. Д.
Щоб повністю визначити положення точки тривимірного простору, необхідна третя координата - висота. Відстань до центру планети не використовується в географії: воно зручно лише при описі дуже глибоких областей планети або, навпаки, при розрахунку орбіт в космосі.
У межах географічної оболонки застосовується зазвичай висота над рівнем моря. відлічується від рівня «згладженої» поверхні - геоїда. Така система трьох координат виявляється ортогональної. що спрощує ряд обчислень. Висота над рівнем моря зручна ще тим, що пов'язана з атмосферним тиском.
Відстань від земної поверхні (вгору або вглиб) часто використовується для опису місця, проте "не 'служить координатою.
Географічна система координат
В навігації в якості початку системи координат вибирається центр мас транспортного засобу (ТЗ). Перехід початку координат з інерційної системи координат в географічну (тобто з O i> в O g>) здійснюється виходячи з значень широти і довготи. Координати центру географічної системи координат O g> в інерціальній приймають значення (при розрахунку по кулястої моделі Землі):
X og = (R + h) cos (φ) cos (U t + λ) = (R + h) \ cos (\ varphi) \ cos (Ut + \ lambda)> Y og = (R + h) cos (φ) sin (U t + λ) = (R + h) \ cos (\ varphi) \ sin (Ut + \ lambda)> Z og = (R + h) sin (φ) = (R + h ) \ sin (\ varphi)> де R - радіус землі. U - кутова швидкість обертання Землі, h - висота над рівнем моря.
Орієнтація осей в географічній системі координат (Г. С.К.) вибирається за схемою:
Ось X (інше позначення - вісь E) - вісь, спрямована на схід. Ось Y (інше позначення - вісь N) - вісь, спрямована на північ. Вісь Z (інше позначення - вісь Up) - вісь, спрямована вертикально вгору.
Орієнтація тригранників XYZ, через обертання землі і руху Т. С. постійно зміщується з кутовими швидкостями [2].
Основним недоліком в практичному застосуванні Г. С.К. в навігації є великі величини кутової швидкості цієї системи в високих широтах, зростаючі аж до нескінченності на полюсі. Тому замість Г. С.К. використовується напіввільних в азимут СК.
Напіввільних в азимут система координат
Напіввільних в азимут С. К. відрізняється від Г. С.К. тільки одним рівнянням, яке має вигляд:
Відповідно, система має теж початкове положення, здійснюється за формулою [2]
N = Y w cos (ε) + X w sin (ε) \ cos (\ varepsilon) + X_ \ sin (\ varepsilon)> E = - Y w sin (ε) + X w cos (ε) \ sin (\ varepsilon) + X_ \ cos (\ varepsilon)>
В реальності все розрахунки ведуться саме в цій системі, а потім, для видачі вихідної інформації відбувається перетворення координат в ГСК.
Формати запису географічних координат
Для запису географічних координат може використовуватися будь-який еліпсоїд (або геоид), але найчастіше використовуються WGS 84 і Красовського (на території РФ).
Координати (широта від -90 ° до + 90 °, довгота від -180 ° до + 180 °) можуть записуватися:
- в ° градусах у вигляді десяткового дробу (сучасний варіант)
- в ° градусах і 'хвилинах з десятковим дробом
- в ° градусах, 'хвилинах і "секундах з десятковим дробом (історично сформована форма запису)
Роздільником десяткового дробу може служити точка чи кома. Позитивні знаки координат представляються (в більшості випадків опускається) знаком «+» або буквами: «N» - північна широта і «E» - східна довгота. Негативні знаки координат представляються або знаком «-», або буквами: «S» - південна широта і «W» - західна довгота. Букви можуть стояти як попереду, так і ззаду.
Єдиних правил запису координат не існує.
У той же час часто використовується і споконвічний спосіб записи з градусами, хвилинами і секундами. В даний час координати можуть записуватися одним з безлічі способів або дублюватися двома основними (з градусами і з градусами, хвилинами і секундами) [3]. Як приклад, варіанти запису координат знака «Нульовий кілометр автодоріг Укаїни» - 55 ° 45'21 "пн. ш. 37 ° 37'04 "в. д. H G Я O:
- 55,755831 °, 37,617673 ° - градуси
- N55.755831 °, E37.617673 ° - градуси (+ доп. Літери)
- 55 ° 45.35'N, 37 ° 37.06'E - градуси і хвилини (+ доп. Літери)
- 55 ° 45'20.9916 "N, 37 ° 37'3.6228" E - градуси, мінути і секунди (+ доп. Літери)
При необхідності формати можна перерахувати самостійно: 1 ° = 60 '(хвилинах), 1' (хвилина) = 60 "(секундам). Також можна використовувати спеціалізовані сервіси. Див. Посилання.