Координати - це сукупність чисел визначають положення будь-якої точки на поверхні або в просторі щодо обраної системи.
- геодезичні координатні точки
- прямокутні координати точки
З наведеного прикладу видно, що в інженерної геодезії застосовуються дві основні системи координат:
- геодезична система координат,
- плоска прямокутна система координат.
У цій системі за координатну поверхню приймається поверхню еліпсоїда. а за основні координатні лінії - геодезичні меридіани і паралелі.
Меридіан - це лінія перетину поверхні еліпсоїда площиною проходить через вісь обертання.
Паралель - це лінія перетину поверхні еліпсоїда площиною проходить перпендикулярно осі обертання. Паралель, що проходить через центр еліпсоїда, називається екватором.
Меридіан задається геодезичної довготою точки, паралель - геодезичної широтою.
геодезичної широтою # 966; точки називається кут між нормаллю до поверхні еліпсоїда в даній точці і площиною екватора.
Малюнок 2 - Системи географічних (а) і плоских прямокутних (б) координат
Широти вимірюються від площини екватора на північ і на південь від 0 ° до 90 °.
геодезичної довготою # 955; точки називається двогранний кут між площиною геодезичного меридіана даної точки і площиною нульового меридіана. за який прийнятий меридіан Грінвіча. Довгота вимірюється від площини нульового меридіана на схід (с.д.) і на захід (з.д.) від 0 ° до 180 °.
Третьою координатою кожної точки фізичної поверхні Землі є її висота над поверхнею земного еліпсоїда (абсолютна висота). У Росії абсолютні висоти відміряються від рівня Балтійського моря. Рівень моря вимірюється спеціально встановленої лінійкою званої футшток. Футшток встановлений на засаді Синього мосту через Обвідний канал в Кронштадті. Від нуля Кронштадтського футштока на всій території колишнього Радянського Союзу проводять виміри абсолютних висот.
З 1898 р в Кронштадті працює автоматичний самописний прилад - мареографа, що фіксує зміни рівня моря. Спочатку він розташовувався в дерев'яній будці, потім в спеціальному павільйоні. Павільйон футштока - маленька башточка в стилі петровської архітектури - поставлений над колодязем глибиною 7 м, який сполучається з Фінською затокою. У колодязі на поверхні води лежить спеціальний поплавець, з'єднаний з самопишущим приладом. Мареографа безперервно малює криву рівня Балтійського моря. Середня величина рівня приведена до нуля Кронштадтського футштока.
Малюнок 3 - Будівля мареографа
Плоска прямокутна система координат.
Перш, ніж розглядати питання про прямокутних координатах, поговоримо про картографічної рівнокутної проекції (конформной проекції).
Щоб встановити зв'язок між геодезичними координатами будь-якої точки на сфероїді і прямокутними геодезичними координатами тієї ж точки на площині, застосовують особливий спосіб проектування всієї земної сфероїда на проектує площину частинами, або по так званих зон. Для цього всю земну кулю поділяють меридіанами на шести- або Триградусне зони, що тягнуться від північного полюса до південного (рисунок 4).
В результаті отримуємо 60 зон. Рахунок зон ведеться на схід від нульового меридіана. Кожну зону проектують на площину окремо за допомогою циліндра. Перенесення зображення місцевості з сферичної поверхні кожної зони на циліндричну виконується під умовою збереження рівності кутів на сфері і на циліндрі. Закінчивши послідовне проектування поверхні всіх зон, циліндр розгортають на площині. В результаті отримують зображення кожної зони в проекції на площину. Така проекція називається рівнокутної або конформной. Ця проекція так само називається проекцією Гауса. Іноді її називають проекцією Гауса - Крюгера.
Малюнок 5 - Поперечно циліндрична проекція Гаусса-Крюгера (а)
і зональна система координат (б):
1 - зона, 2 - координатна сітка, 3 - осьовий меридіан, 4 - вісь Y. 5 - екватор, 6 - проекція осьового меридіана, 7 - проекція екватора
У ній теоретична розробка проекції належить Гауса; Крюгер детально розробив формули для її застосування в геодезії. Кожна зона такої проекції на площині зображується таким чином, щоб осьової меридіан зони зображувався прямою лінією, другий прямий перпендикулярної осьового меридіану, є лінія екватора. Показання на малюнку лінії, паралельні зображенню осьового меридіана і екватора, утворюють прямокутну координатну сітку (рисунок 5, б).
Для точки А прямокутні геодезичні координати будуть:
Ха - відстань від екватора в метрах.
Уа - відстань від осьового меридіана в метрах.
Для того, щоб виключити негативні значення по осі У, осьової меридіан вважають не за нуль, а за 500 км. Тоді якщо Уа менше 500 км, то точка знаходиться зліва від осьового меридіана і навпаки. Прямокутні координати записуються так:
Ха = 6065700 м - відстань від екватора в м.
Необхідно відзначити, що в координаті Yа число 10 - номер зони (номер зони завжди займає місце, відповідне в загальній кількості цифрам тисяч кілометрів або мільйонів метрів, якщо координата У виражена в метрах). Наприклад: У = 10384 км, тут число 10 відповідає тисячам кілометрів, значить точка з вказаними координатами знаходиться в 10 зоні.
Якщо координата У виражена в метрах, наприклад У = 10 384 060 м, тут число 10 відповідає мільйонам метрів, значить точка з вказаними координатами також знаходиться в 10 зоні.