Как правильно определить географические координаты. Системы координат, применяемые в топографии

Каждое место на земле может быть идентифицировано глобальной системой координат широты и долготы. Зная эти параметры, легко найти любое местоположение на планете. В этом вот уже несколько столетий подряд помогает людям система координат.

Исторические предпосылки возникновения географических координат

Когда люди стали путешествовать на большие расстояния по пустыням и морями, им нужен был способ зафиксировать свое положение и знать, в каком направлении двигаться, чтобы не заблудиться. Прежде чем появились широта и долгота на карте, финикийцы (600 г. до н. э.) и полинезийцы (400 г. н. э.) использовали звездное небо для вычисления широты.

На протяжении веков были разработаны довольно сложные устройства, такие как квадрант, астролябия, гномон и арабский камаль. Все они использовались для измерения высоты солнца и звезд над горизонтом и тем самым измерения широты. И если гномон — это всего лишь вертикальная палка, которая бросает тень от солнца, то камаль - очень своеобразное приспособление.

Он состоял из прямоугольной деревянной дощечки размером 5,1 на 2,5 см, к которой через отверстие в середине была прикреплена веревка с несколькими одинаково расположенными узлами.

Этими инструментами определяли широту даже после изобретения до того времени, пока не изобрели надежный метод определения широты и долготы на карте.

Навигаторы на протяжении сотен лет не имели точного представления о местоположении из-за отсутствия понятия значения долготы. В мире не существовало точного устройства времени, такого как хронометр, поэтому расчет долготы был просто невозможным. Не удивительно, что ранняя навигация была проблематичной и часто приводила к кораблекрушениям.

Без сомнения, пионером революционной навигации был капитан Джеймс Кук, который путешествовал по просторам Тихого океана благодаря техническому гению Генри Томасу Харрисону. В 1759 году Харрисон разработал первые навигационные часы. Сохраняя точное среднее время по Гринвичу, часы Харрисона позволяли морякам определить, сколько часов было в точке и в точке нахождения, после чего стало возможным определить долготу от востока до запада.

Географическая система координат

Географическая система координат определяет двумерные координаты, основанные на поверхности Земли. Он имеет угловую единицу измерения, первичный меридиан и экватор с нулевой широтой. Земной шар условно разделен на 180 градусов широты и 360 градусов долготы. Линии широты размещаются параллельно экватору, на карте они горизонтальные. Линии долготы соединяют Северный и Южный полюса, на карте они вертикальные. В результате наложения образовываются географические координаты на карте - широта и долгота, с помощью которых можно определить положение на поверхности Земли.

Эта географическая сетка дает уникальную широту и долготу для каждой позиции на Земле. Чтобы повысить точность измерений, они дополнительно подразделяются на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.

Экватор расположен под прямым углом к оси Земли, примерно посередине между Северным и Южным полюсами. При угле 0 градусов он используется в географической системе координат как отправная точка для вычисления широты и долготы на карте.

Широта определяется как угол между экваториальной линией центра Земли и местоположением ее центра. Северный и Южный полюс имеют угол ширины 90. Чтобы отличить места в Северном полушарии от Южного полушария, ширина дополнительно предоставляется в традиционном написании с N для севера или S для юга.

Земля наклонена примерно на 23,4 градуса, поэтому, чтобы найти широту в летнее солнцестояние, нужно добавить 23,4 градуса к углу, который измеряют.

Как определить широту и долготу на карте во время зимнего солнцестояния? Для этого нужно вычесть 23,4 градуса от угла, который измеряется. А в любой другой промежуток времени нужно определить угол, зная, что он изменяется на 23,4 градуса каждые шесть месяцев и, следовательно, около 0,13 градуса в день.

В северном полушарии можно рассчитать угол наклона Земли и, следовательно, широту, взглянув на угол Полярной звезды. На Северном полюсе он будет на 90 от горизонта, а на экваторе он будет прямо впереди наблюдателя, 0 градусов от линии горизонта.

Важные широты:

• Северный и Южный полярные круги, каждый находится на 66 градусе 34 минуты северной и, соответственно, южной широты. Эти широты ограничивают области вокруг полюсов, где солнце не устанавливается в летнее солнцестояние, поэтому там преобладает полуночное солнце. В зимнее солнцестояние солнце здесь не поднимается, наступает полярная ночь.
• Тропики находятся на 23 градусе 26 минуте в северной и южной широтах. Эти широтные круги отмечают солнечный зенит летним солнцестоянием северного и южного полушария.
• Экватор лежит на широте 0 градусов. Экваториальная плоскость проходит примерно в середине оси Земли между северным и южным полюсами. Экватор - это единственный круг широты, соответствующий окружности Земли.

Широта и долгота на карте - важные географические координаты. Долготу намного сложнее рассчитать, чем широту. Земля вращается на 360 градусов в день, или 15 градусов в час, поэтому существует прямая связь между долготой и временем, когда солнце поднимается и опускается. Гринвичский меридиан обозначается 0 градусом долготы. Солнце устанавливает час раньше каждые 15 градусов к востоку от этого и на час позже через каждые 15 градусов на запад. Если знать разницу между временем заката местоположения и другим известным местом, то можно понять, как далеко от него находится восток или запад.

Линии долготы проходят с севера на юг. Они сходятся на полюсах. И координаты долготы находятся между -180 и +180 градусами. Гринвичский меридиан является нулевой линией долготы, которой измеряют направление «восток-запад» в системе географических координат (таких как широта и долгота на карте). Фактически нулевая линия проходит через Королевскую обсерваторию в Гринвиче (Англия). Гринвичский меридиан как нулевой является отправной точкой для расчета долготы. Долгота задается как угол между центром нулевого меридиана центра Земли и центром центра Земли. Гринвичский меридиан имеет угол 0, а противоположная долгота, вдоль которой проходит линия даты, имеет угол 180 градусов.

Как найти широту и долготу на карте?

Определение точного географического положения на карте зависит от ее масштаба. Для этого достаточно иметь карту с масштабом 1/100000, или лучше - 1/25000.

Вначале определяют долготу D по формуле:

D =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,

где G1, G2 - величина правого и левого ближайших меридианов в градусах;

L1 - расстояние между этими двумя меридианами;

Расчет долготы, например, для г. Москвы:

G1 = 36°,

G2 = 42°,

L1 = 252,5 мм,

L2 = 57,0 мм.

Искомая долгота = 36 + (6) * 57,0 / 252,0 = 37° 36".

Определяем широту L, она определяется по формуле:

L =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,

где G1, G2 - величина нижней и верхней ближайшей широты в градусах;

L1 - расстояние между этими двумя широтами, мм;

L2 - расстояние от точки определения к левому ближайшему.

Например, для г. Москвы:

L1 = 371,0 мм,

L2 = 320,5 мм.

Искомая ширина L = 52 "+ (4) * 273,5 / 371,0 = 55 ° 45.

Проверяем правильность вычисления, для этого надо по онлайн-сервисам в интернете найти координаты широты, долготы по карте.

Устанавливаем, что географические координаты для г. Москвы соответствуют проведенным вычислениям:

1. 55° 45" 07" (55° 45" 13) северной широты;
2. 37° 36" 59" (37° 36" 93) восточной долготы.

Определение координат местонахождения с помощью iPhone

Ускорение темпа научно-технического прогресса на современном этапе привело к революционным открытиям мобильной техники, с помощью которой стало доступным быстрое и более точное определение географических координат.

Для этого существуют различные мобильные приложения. В телефонах iPhone это очень легко сделать с использованием приложения Compass.

Порядок определения:

1. Для этого нажмите «Настройки», а затем - «Конфиденциальность».
2. Теперь нажмите «Службы местоположения» на самом верху.
3. Прокрутите вниз до тех пор, пока вы не увидите компас и не коснетесь его.
4. Если вы видите, что он сообщает «При использовании на правой стороне», можно начинать определение.
5. Если нет, коснитесь его и выберите «При использовании приложения».
6. Откройте приложение Compass, и вы увидите свое текущее местоположение и текущие координаты GPS в нижней части экрана.

Определение координат в телефоне Android

К сожалению, Android не имеет официального встроенного способа получить GPS-координаты. Тем не менее есть возможность получить координаты Google Maps, что требует некоторых дополнительных шагов:

1. Откройте Google Maps на устройстве Android и найдите необходимую точку определения.
2. Нажмите и удерживайте ее в любом месте экрана и перенесите на Карты Google.
3. В нижней части появится информационная или подробная карта.
4. Найти опцию Share на информационной карте в верхнем правом углу. Это вызовет меню с опцией Share.

Такую настройку можно выполнить в Google Maps на iOS.

Это отличный способ получить координаты, который не требует устанавливать какие-либо дополнительные приложения.

Географические координаты состоят из двух составляющих: широты и долготы, угловых величин, используя которые каждый человек может определить месторасположение любого объекта на карте мира. Изучением широты и долготы земного шара занимались еще в древние времена.

Понятие географической широты

Широта представляет собой географическую координату в числе систем сферических координат, которая определяет точки, расположенные на поверхности Земли относительно экватора. Географическую широту объектов, которые расположены в северном полушарии считают положительной, в южном полушарии – отрицательной.

В географии существует понятие южных и северных широт. Определить какая широта является южной, а какая северной просто: если точка двигается от экватора в сторону Северного полюса, она попадает в зону северных широт.

Широты на карте изображают линиями, идущими параллельно экватору и друг другу, отсюда и название этих линий – параллели. Расстояние между параллелями измеряется не в километрах, а в градусах, в минутах и секундах.

Каждый градус состоит из 60 минут, 1 минута – из 60 секунд. Экватор является нулевой широтой, Северный и Южный полюс расположен на 90 градусе северной и 90 градусе южной широты соответственно.

Один градус географической долготы равен 1/360 длины экватора.

Понятие географической долготы

Долгота – это координата в системе географических координат, которая определяет месторасположение точки относительно нулевого меридиана. Благодаря долготе мы можем узнать положение предмета относительно запада и востока.

В географической науке нулевой точкой отсчета географической долготы принято считать Гринвичскую лабораторию, которая расположена на востоке Лондона (Гринвичский меридиан).

Линии, которые определяют долготу, называются меридианами. Все меридианы пролегают перпендикулярно линии экватора. Все меридианы пересекаются в двух точках – на Северном и Южном полюсе.

Территории, которые расположены на востоке от Гринвичского меридиана называются областью восточных долгот, территории в западном направлении – область западных долгот.

ольшинство материков находится в области восточных долгот, исключением являются только два континента – Южная и Северная Америка. Точки, которые располагаются на меридианах, имеют одинаковую долготу, но разную широту.

1/ 180 часть меридиана является одним градусом широты. Средняя длина одного градуса широты становит примерно 111 км. Показатели восточной долготы считают положительными, показатели западной долготы – отрицательными.

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. 3.11. 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

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

Со времен выхода человека в моря потребность в определении долготы и широты было жизненно необходимым навыком человека. Менялись эпохи, и человек стал способен определять стороны света в любую погоду. Требовались все новые методы определения своего положения.

Капитан испанского галеона в восемнадцатом веке знал точно, где находится корабль, благодаря положению звезд на ночном небосводе. Путешественник 19-го века мог определить отклонение от установленного маршрута в лесу по природным подсказкам.

Сейчас на дворе двадцать первый век и многие утратили знания, почерпнутые на уроках географии. Смартфоны на базе Android или iPhone могут служить инструментом, но никогда не заменят знаний и способностей определить свое местоположение.

Что такое широта и долгота в географии

Определение географических координат

Приложения, которые пользователи устанавливают на iPhone, считывают координаты местоположения для предоставления услуг или данных на основе того, где человек находится. Ведь если абонент в России, то ему нет причин читать сайты на английском языке. Все происходит в фоновом режиме.

В то время как средний пользователь никогда не будет иметь дело с GPS – координатами, знание того, как их получить и прочитать может быть ценным. В некоторых случаях способны спасти жизнь, когда рядом нет карты.

В любой географической системе есть два показателя: широта и долгота. Геоданные со смартфона показывают, в каком именно месте относительно экватора находится пользователь.

Как определить широту и долготу своего местонахождения

Рассмотрим два варианта определения географических координат:

1. Через «Андроид» самым простым является приложение «Карты Гугл», пожалуй, наиболее полный сборник географических карт в одном приложении. После запуска приложения Google maps будет точно определено местоположение на дорожной карте, так что пользователь может получить максимальное представление об окружающей местности. Приложение также предлагает обширный список функций, в том числе в режиме реального времени GPS-навигацию, состояние трафика и транзитную информацию, а также подробную информацию о близлежащих местах, в том числе популярных точках питания и отдыха, фотографии и обзоры.
2. Через «Айфон» не понадобится никакого стороннего приложения для просмотра данных широты и долготы. Местоположение определяется только с приложением maps. Чтобы узнать текущие координаты, достаточно запустить «карты». Коснитесь стрелки в правом верхнем углу экрана, затем нажмите на синюю точку – это есть обозначение местоположения телефона и пользователя. Далее проводим вверх по экрану, и вот пользователь может видеть координаты GPS. К сожалению, нет возможности скопировать эти координаты, но получить подобные данные можно.

Для копирования их понадобиться другое приложение «Компас». Оно уже установлено на iPhone, им можно сразу пользоваться.

Чтобы просмотреть координаты широты, долготы и высоты в приложении «Компас», достаточно просто запустить и найти данные внизу.

Определяем географические координаты Москвы

Для этого:

1. Открываем карты поисковой системы yandex.
2. В строку адреса вводите название нашей столицы «Москва».
3. Открывается центр города (Кремль) и под названием страны обнаруживаем цифры 55.753215, 37.622504 – это и есть координаты, то есть 55.753215 северной широты и 37.622504 восточной долготы.

Во всем мире координаты GPS определяются широтой и долготой согласно координатной системы wgs-84.

Во всех ситуациях координата широты является точкой относительно экватора, а долгота – это точка относительно меридиана Британской Королевской обсерватории в Гринвиче, в Великобритании. Так определяются два важных параметра географии в режиме онлайн.

Находим широту и долготу Санкт-Петербурга

Для закрепления навыка повторим тот же алгоритм действий, но уже для Северной столицы:

1. Открываем «Яндекс» карты.
2. Прописываем название северной столицы «Санкт-Петербург».
3. Результатом запроса будет панорама Дворцовой площади и искомые координаты 59.939095, 30.315868.

Координаты городов России и мировых столиц в таблице

Читаем данные GPS или откуда отрицательные числа

Система географического позиционирования объекта менялась несколько раз. Теперь благодаря ей можно достаточно точно определить расстояние до искомого объекта и узнать координаты.

Умение показать местоположение — жизненная необходимость при поисковых мероприятиях служб спасения. Разные ситуации бывают с путешественниками, туристами или экстремалами. Именно тогда важна высокая точность, когда человек находится на грани жизни, и счет идет на минуты.

Теперь, уважаемый читатель, имея подобные знания у тебя могут возникнуть вопросы. Их много, но даже из таблицы возникает один наиболее интересный — почему цифра отрицательная? Давайте разбираться.

GPS при переводе на русский язык звучит так – «глобальная позиционная система». Помним, что расстояние до искомого географического объекта (город, село, деревня и так далее) отсчитывается согласно двум ориентирам на глобусе: экватор и обсерватория в Лондоне.

В школе говорили про широту и долготу, но в yandex maps они заменены на левую и правую часть кода. Если в навигаторе положительные значения, то вы идете в северном направлении. Иначе цифры становятся отрицательными, что говорит о южной широте.

Так же и с долготой. Положительные значения – это восточная, а отрицательные – это западная долгота.

Например, координаты Ленинской библиотеки в Москве: 55°45’08.1″N 37°36’36.9″E. Читается так: «55 градусов 45 минут и 08.1 секунды северной широты и 37 градусов 36 минут и 36.9 секунды восточной долготы» (данные с «карты гугл»).

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.