Налаштування Datum і відображення метричних координат
Налаштовувати датум потрібно для того, щоб навігатор показував місце розташування в координатах плоскою прямокутної сітки. Орієнтуватися по прямокутній сітці зручніше, ніж по градусним координатами, оскільки кожна лінія має кілометрову відмітку. Наприклад, на малюнку показаний вузол сітки з координатами N6190 E7407.
Якщо навігатор видає поточну координату на сітці, по ній можна знайти відповідну точку на паперовій карті. Причому навігатор повідомляє координату з точністю до метра. Так, координата з попереднього абзацу була б показана у вигляді N06190000 E07407000. Завдяки цій здатності навігатора можна шукати точки на місцевості, координати яких виражені в кілометрах і метрах прямокутної сітки.
У більшості випадків зазначеними завданнями вичерпується необхідність настройки датум. Якщо висока точність не потрібно, припустимо досить визначити, на якому острові ви перебуваєте, можна обійтися без датум. Максимальне відхилення на території Росії не перевищить 140 метрів. Якщо задати датум, також будуть коригуватися кутові координати. Однак, я знаю мало людей, які цим користуються.
З Dakota 20 поставляється векторна карта "Дороги Росії. ТОПО ". Для її використання налаштовувати датум не потрібно, оскільки він не впливає на позицію графічного символу, що позначає місце розташування.
Проекції, проекції.
Напевно, мало хто вивчали геодезію і знають різницю між проекцією Гауса-Крюгера і проекцією Universal Transverse Mercator. Я теж не належу до числа знавців. Спроба відразу вникнути в суть проекцій і координатних систем мало не довела до мігрені. Зате перед очима промайнули цікаві факти. Виявляється, Меркатор - це прізвище середньовічного географа, що склав карти Європи, а звичне слово "атлас" - ім'я давньогрецького персонажа, якого боги прирекли тримати небосхил на плечах.
Все це цікаво, але яке відношення має до Dakota? Справа в тому, що датум впливає на точність визначення координат, як геодезичних, вимірюваних в градусах - хвилинах - секундах, так і кілометрових, відображених на плоскій прямокутній сітці. Строго кажучи, датум служить для перерахунку координат з одних координатних систем в інші. Але вся ця математика реалізована всередині Dakota і знати її нема чого. Нас цікавить кінцевий результат, який можна побачити і помацати. Він втілений в цифрах на екрані. Заради них ми і будемо налаштовувати датум. Але спочатку трохи про проекціях.
Більшого поширення набули карти в проекції Universal Transverse Mercator (UTM). Її відмінність від попередньої в тому, що уявний циліндр спрямований не вздовж осі землі, а поперек. Тобто, якщо вісь землі йде зверху вниз, то циліндр лежить на боці і стикається з землею по меридіану. Циліндр повертають і через кожні 6 ° знімають проекцію поверхні в місці зіткнення з сфероїдом. Виходить, що вся земля поділена на сектори по 6 °, як апельсин на часточки, і поверхня кожного сектора проектується на площину.
Паралельно з картографією вирішувалося завдання про присвоєння координат кожній точці на планеті і кожній точці на картах. Її вирішували багато вчених по всьому світу, включаючи і нашу країну. У 1984 році була прийнята світова система координат World Geodetic System (WGS-84), яка дозволяє визначати широту і довготу будь-якої точки на поверхні Землі, над землею або під землею (водою). Легко здогадатися, що третім параметром точки є висота над поверхнею океану або глибина. Якщо не налаштовувати датум, GPS-приймач показує координати саме в системі WGS-84.
У нашій країні і в інших країнах йшли розробки власних координатних систем, причому задовго до появи WGS-84. В результаті були отримані системи, які охоплювали локальні території держав або навіть всю земну кулю і були зміщені відносно один-одного і щодо більш пізньої WGS-84. На основі національних систем були проставлені координати на національних картах. Все б нічого, але в добу глобалізації хочеться прийти до єдиних стандартів, при цьому не відмовляючись від результатів титанічної праці наших геодезистів і картографів. На допомогу прийшов датум.
Датум служить для перерахунку координат з будь-якої національної системи в WGS-84 і назад. По суті це набір коригувальних коефіцієнтів до загальносвітових координатами WGS-84.
А навіщо приводити загальносвітові координати до національної системи? Вище згадувалася завдання орієнтуватися по паперовим Генштабівська картками. Для цього потрібно знати поточне місце розташування в координатах метричної сітки. За метричними координатами легко знайти точку на карті, в якій ви зараз перебуваєте.
Однак, прямокутна сітка розрахована на основі нашої національної градусної системи. Тому навігатор повинен привести світові координати до національної системи і вже потім розрахувати положення на метричній сітці. Наша національна система називається Pulkovo-42 і також відома під ім'ям СК-42. Прийнята вона в 1942 році, а умовний центр початку розрахунків координат знаходиться в районі Пулково.
На малюнку ліворуч показано екран навігатора Dakota. Булавка встановлена на перетині ліній прямокутної сітки. Як можна бачити, точність визначення метричних координат дуже висока.
Налаштування Datum
Щоб задати датум в Dakota, перейдіть в меню Налаштування> Формат коорд.> Датум карти> User і введіть коефіцієнти:
DX = + 00024m (NIMA + 00028m)
DY = -00141m (NIMA -00130m)
DZ = -00081m (NIMA -00095m)
Зазначені параметри задають зсув між центрами еліпсоїдів в системах WGS-84 і Pulkovo-42. Еліпсоїди - це математичні моделі Землі. Наша планета має форми не кулі, а плескатої груші, еліпс точніше відповідає цій формі. Центри еліпсоїдів обох систем розташовані в умовному центрі мас планети, але з невеликим зсувом. В системі Pulkovo-42 еліпсоїд носить ім'я вченого Красовського, який вирахував його параметри.
Перейдіть в меню Налаштування> Формат коорд.> Сфероїд карти> User Spheroid і введіть ще два коефіцієнта (однакові для NIMA і ГОСТ):
Параметри DA і DF визначають різницю між формами еліпсоїдів. Параметр DA показує різницю між довжинами великих піввісь, а DF - різницю між коефіцієнтами стиснення.
Прим. Істинне значення DF це 4,80795х10 -7. але частіше значення призводять помноженим на 10 4.
Тепер потрібно задати параметри для перерахунку кутових координат в прямокутні. Для цього перейдіть в меню Налаштування> Формат коорд.> Формат коорд.> Сітка користувача> UTM і введіть параметри:
Ум. зміщення по довготі = 7500000.0m (див. пояснення нижче)
Ум. зміщення по широті = 0.0m
Початок відліку довготи = 39 ° 00.000 '(для Москви)
Вихідна широта = 00 ° 00.000 '
Тепер можна отримувати розташування в координатах прямокутної сітки Генштабівська карт. Тільки пам'ятайте, що при переході в іншу зону (інший шестіградусний сектор), буде потрібно змінити координату центрального меридіана зони. Для Москви вона дорівнює 39 °, а, скажімо, для Петербурга - 33 °, а для Виборга - 27 °.
Дізнатися центральний меридіан зони можна за індексом листа Генштабівська карти. Індекс включає букву і число, наприклад N-37. Тут число 37 - номер зони. Якщо позначити його через X, то формула центрального меридіана зони буде такою
Ось приклад обчислення центрального меридіана зони, в якій розташована Москва
Також номери зон можна дізнатися з цієї карти-схеми. Карта розділена по вертикалі на зони: один стовпець - одна зона. Номери зон наведені над стовпцями.
І ще зауваження стосується параметра Ум. зміщення по довготі. У мене він дорівнює 7500000. Часто в мережі зустрічається значення 500000. Воно правильне, як правильно і 4500000 і 9500000. Головне, щоб значення було кратно 500000. Умовне зміщення просто додається до метричної координаті довготи після її розрахунку. Для чого, розповідається далі.
Кожна зона має власну прямокутну сітку, початок якої знаходиться на перетині центрального меридіана зони з екватором. Правіше цього меридіана довгота точок виражається позитивними числами, лівіше - негативними. Щоб зробити все довготи позитивними, ввели постійну поправку - 500000 м, або 500 км. Вона просто додається до довготі кожної точки. Навіть самі левоудаленние точки зони ближче до центрального меридіану, ніж 500 км, тому й їх довготи виражаються позитивними числами.
Але що відбувається, якщо картами потрібно покрити кілька зон? Оскільки у кожної зони незалежна прямокутна сітка, точки в різних зонах мають однакові довготи. Щоб цього не було, на Генштабівська картах в різних зонах застосовуються різні умовні зміщення по довготі. Зміщення збільшуються від зони до зони з заходу на схід. Таким чином в різних зонах виключаються однакові значення довготи.
Вгорі сторінки є фрагмент карти з вертикальною лінією сітки 74 07, що означає координату 7407000 метрів. Якщо задати в Dakota умовне зміщення по довготі рівне 500000, навігатор видасть координату E0407000, тобто не покаже сімку в старшому розряді. Якщо ж задати зсув 7500000 м, буде показана координата E7407000, яка повністю відповідає Генштабівська. Таку координату зручніше шукати на карті.