Определение географических координат
Содержание:
Географические координаты — это широта и долгота, характеризующие положение конкретной точки на поверхности планеты.
Широтой называют величину части меридиана между данной точкой и экватором. Он измеряется в диапазоне от 0 до 90º. В одном полушарии широты бывают северными (с. ш.), в другом – южными (ю. ш.).
Долгота – величина части параллели между данной точкой и начальным (Гринвичским) меридианом. Измеряются в диапазоне от 0 до 180º. Следование идет на восток от первого меридиана – долготы называются восточными (в. д.), в другую сторону – западными (з.д.).
Также существует географическая сетка – она состоит из линий пересечения меридианов и параллелей.
Начинают с поиска широты – для этого придется вычислить полушарие и параллель, на которой расположена точка.
Например: Город Санкт-Петербург. Географически он в северном полушарии, параллель – 60º, соответственно широта – 60ºс. ш.
Если точка расположилась посреди параллелей, нарисованных на карте/глобусе, то понадобится выявить широту ближайшей параллели со стороны экватора. Дальше число градусов меридиана от выбранной линии до места суммируется с этой ближайшей широтой.
Например: Москва – город в северном полушарии (немного в сторону от линии в 50 градусов). Число градусов по меридиану между этой параллелью и местом равняется 6. Соответственно, вычисления – 50+6= 56º.
Процесс вычисления широты:
Определения долготы
Понадобится найти полушарие и меридиан, на котором расположена точка. Если она находится между 2 меридианами, то высчитывается долгота рядом лежащей линии со стороны Гринвича, потом прибавить к ней количество градусов дуги параллели между ним и самим городом.
Процесс вычисления долготы:
Что такое географические координаты: широта и долгота
Определить местоположение точки на планете Земля, как и на любой другой планете сферической формы, возможно с помощью географических координат – широты и долготы. Пересечения под прямым углом кругов и дуг создают соответствующую сетку, что позволяет однозначно определить координаты. Наглядный пример – обыкновенный школьный глобус, разлинованный горизонтальными кругами и вертикальными дугами. О том, как пользоваться глобусом будет рассказано ниже.
Данная система измеряется в градусах (градус угла). Угол рассчитывается строго от центра сферы до точки на поверхности. Относительно оси, градус угла широты рассчитывается по вертикали, долготы – по горизонтали. Для вычисления точных координат существуют специальные формулы, где не редко встречается еще одна величина – высота, которая служит в основном для представления трехмерного пространства и позволяет производить вычисления для определения положения точки относительно уровня моря.
Широта и долгота – термины и определения
Земная сфера разделена воображаемой горизонтальной линией на две равные части света – северное и южное полушария – на положительный и отрицательный полюса соответственно. Так введены определения северной и южной широт. Широта представляется в виде параллельных относительно экватора кругов, называемых параллелями. Сам экватор со значением 0 градусов выступает отправной точкой для измерений. Чем ближе параллель к верхнему или нижнему полюсу, тем меньше ее диаметр и тем выше или ниже угловой градус. Например, город Москва расположен на 55-м градусе северной широты, что определяет местонахождение столицы как приблизительно равноудаленное и от экватора, и от северного полюса.
Меридиан – так называется долгота, представляемая в виде вертикальной дуги строго перпендикулярной кругам параллели. Сфера разделена на 360 меридианов. Точкой отсчета является нулевой меридиан (0 градусов), дуги которого проходят по вертикали через точки северного и южного полюсов и распространяются в восточном и западном направлениях. Таким образом определяется угол долготы от 0 до 180 градусов, вычисляемый значениями от центра до крайних точек к востоку или югу.
В отличие от широты, точкой отсчета которой служит экваториальная линия, любой меридиан может быть нулевым. Но для удобства, а именно удобства отсчета времени, определили гринвичский меридиан.
Географические координаты – место и время
Широта и долгота позволяют назначать тому или иному месту на планете точный географический адрес, измеряемый градусами. Градусы, в свою очередь, делятся на меньшие величины, такие как минуты и секунды. Каждый градус дробится на 60 частей (минут), а минута – на 60 секунд. На примере Москвы запись выглядит так: 55° 45′ 7″ N, 37° 36′ 56″ E или 55 градусов, 45 минут, 7 секунд северной широты и 37 градусов, 36 минут, 56 секунд южной долготы.
Интервал между меридианами составляет 15 градусов и около 111 км по линии экватора – такое расстояние Земля, вращаясь, проходит за один час. Для полного оборота, составляющего сутки, потребуется 24 часа.
Используем глобус
Модель Земли точно передана на глобусе с реалистичной прорисовкой всех материков, морей и океанов. В качестве вспомогательных линий проведены на карте глобуса параллели и меридианы. Практически любой глобус имеет в своей конструкции серпообразную меридиану, которая устанавливается на основании и служит вспомогательным мерилом.
Меридианная дуга оснащена специальной градусной шкалой, по которой определяется широта. Долготу можно узнать посредством еще одной шкалы – обруча, горизонтально установленного на уровне экватора. Отметив пальцем искомое место и вращая глобус вокруг своей оси к вспомогательной дуге, фиксируем значение широты (в зависимости от местонахождения объекта она окажется либо северной, либо южной). Затем отмечаем данные шкалы экватора в месте ее пересечения с меридианной дугой и определяем долготу. Узнать – восточная это или южная долгота, можно только относительно нулевого меридиана.
Географические координаты
Географи́ческие координа́ты определяют положение точки на земной поверхности или, более широко, в географической оболочке.
Содержание
Широта
Широта́ — угол φ между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии, (северную широту) принято считать положительной, широту точек в южном полушарии — отрицательной. О широтах, близких к полюсам, принято говорить как о высоких, а о близких к экватору — как о низких.
От широты места, как и от времени года, зависит продолжительность дня.
Из-за отличия формы Земли от шара географическая широта точек несколько отличается от их геоцентрической широты, т. е. от угла между направлением на данную точку из центра Земли и плоскостью экватора.
Широту места можно определить с помощью таких астрономических инструментов как секстант или гномон (прямое измерение), также можно воспользоваться системами GPS или ГЛОНАСС (косвенное измерение).
Долгота
Долгота́ — угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы. Долготы от 0° до 180° к востоку от нулевого меридиана называют восточными, к западу — западными. Восточные долготы принято считать положительными, западные — отрицательными.
Выбор нулевого меридиана произволен и зависит только от соглашения. Сейчас за нулевой меридиан принят Гринвичский меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, на юго-востоке Лондона. В качестве нулевого ранее выбирались меридианы обсерваторий Парижа, Кадиса, Пулково и т. д.
От долготы зависит местное время.
Высота
Чтобы полностью определить положение точки трёхмерного пространства, необходима третья координата — высота. Расстояние до центра планеты не используется в географии: оно удобно лишь при описании очень глубоких областей планеты или, напротив, при расчёте орбит в космосе.
В пределах географической оболочки применяется обычно ‘высота над уровнем моря’, отсчитываемая от уровня «сглаженной» поверхности — геоида. Такая система трёх координат оказывается ортогональной, что упрощает ряд вычислений. Высота над уровнем моря удобна ещё тем, что связана с атмосферным давлением.
Расстояние от земной поверхности (ввысь или вглубь) часто используется для описания места, однако не служит координатой
Географическая система координат
В навигации в качестве начала системы координат выбирается центр масс транспортного средства (ТС). Переход начала координат из инерциальной системы координат в географическую (т.е из 
в 
) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):
Ориентация осей в географической системе координат (ГСК) выбирается по алгоритму.
Ось X (другое обозначение — ось E) — ось, направленная на восток. Ось Y (другое обозначение — ось N) — ось, направленная на север. Ось Z (другое обозначение — ось Up) — ось, направленная на вертикально вверх.
Основным недостатком в практическом применении ГСК в навигации является большие величины угловой скорости этой системы в высоких широтах, возрастающие вплоть до бесконечности на полюсе. Поэтому вместо ГСК используется полусвободная в азимуте СК.
Полусвободная в азимуте система координат
Полусвободная в азимуте СК отличается от ГСК только одним уравнением, которое имеет вид:
Соответственно, система имеет тоже начальное положение, что ГСК и их ориентация также совпадает с одной лишь разницей, что её оси 
и 
отклонены от соответствующих осей ГСК на угол 
для которого справедливо уравнение
Преобразование между ГСК и полусвободной в азимуте СК осуществляется по формуле [2]
В реальности все расчёты ведутся именно в этой системе, а потом, для выдачи выходной информации происходит преобразование координат в ГСК.
Форматы записи географических координат
Для записи географических координат используется система WGS84.
Разделителем десятичной дроби всегда служит точка. Положительные знаки координат представляются (в большинстве случаев опускаемым) знаком «+», либо буквами: «N» — северная широта и «E» — восточная долгота. Отрицательные знаки координат представляются либо знаком «-», либо буквами: «S» — южная широта и «W» — западная долгота. Буквы могут стоять как впереди, так и сзади.
Единых правил записи координат не существует.
На картах поисковых систем по умолчанию показываются координаты в градусах с десятичной дробью со знаками «-» для отрицательной долготы. На картах Google и картах Яндекс вначале широта, затем долгота (до октября 2012 на картах Яндекс был принят обратный порядок: сначала долгота, потом широта). Эти координаты видны, например, при прокладке маршрутов от произвольных точек. При поиске распознаются и другие форматы.
В навигаторах по умолчанию чаще показываются градусы и минуты с десятичной дробью с буквенным обозначением, например, в Navitel, в iGO. Вводить координаты можно и в соответствии с другими форматами. Формат градусы и минуты рекомендуется также при радиообмене в морском деле. [источник не указан 476 дней]
При необходимости форматы можно пересчитать самостоятельно: 1° = 60′ минутам, 1′ минута = 60″ секундам. Также можно использовать специализированные сервисы. См. ссылки.
Что такое широта и долгота?
Как только человечество обнаружило, что Земля имеет форму шара, то первым вопросом, который возник, стало определение местоположения на местности. Решить его оказалось возможно благодаря совместному развитию геодезии, астрономии и техники. В статье подробно рассматриваются вопросы, что такое широта и долгота.
Понятие о широте
Для начала дадим определение, что такое широта. Под ней в географии понимают угол, который образует прямая, проходящая через данную точку на поверхности планеты и через ее центр с экваториальной плоскостью. Согласно этому определению, вершина угла, определяющего географическую широту, находится в центре нашей планеты, через который также проходит плоскость экватора. Если, не меняя этот угол, вращать прямую, соединяющую центр и точку на поверхности, вокруг оси, перпендикулярной экватору, то на поверхности Земли прямая нарисует окружность. Как можно догадаться, все точки этой окружности будут иметь одну и ту же широту. Эта окружность называется параллелью.
Как записывается широта?
Любопытно привести значение расстояния на поверхности планеты, которое соответствуют 1 o широты. Оно не является постоянной величиной, поскольку Земля сплюснута с полюсов. Так, на широте экватора 1 o = 110,57 км, вблизи полюсов 1 o = 111,70 км. Обычно пользуются средним значением этой величины, оно составляет 111,12 км. Одна минута от последнего значения равна 1852 метра и называется морской милей. Одна секунда широты в среднем равна 30 м 86 см.
Важные параллели
Из-за круглой формы нашей планеты солнечные лучи на нее падают под разными углами. Причем величина угла падения однозначно определяется географической широтой. Там, где солнечные лучи падают под прямым углом к поверхности, земля, воздух и вода прогреваются сильнее. Эта ситуация характерна для низких широт. Наоборот, маленькие углы падения лучей приводят к тому, что солнечная энергия практически не поступает в данную местность, это наблюдается в высоких широтах. Благодаря описанному факту выделяют 4 важных параллели, которые формируют 3 климатические зоны на планете:
Понятие о долготе
После знакомства с вопросом, что такое широта, перейдем к определению долготы. Под географической долготой понимают угол, который описывается следующими тремя точками:
Все названные точки лежат в одной плоскости, то есть на одной широте (две на поверхности и одна в центре Земли на ее оси). Иллюстрация в первом пункте статьи поможет разобраться с понятием долготы.
Что такое меридиан?
Говоря о широте и долготе, многие люди вспоминают параллели и меридианы. Первым уже было дано определение в статье. Что касается меридиана, то под ним понимают линию, которая соединяет точки северного и южного полюса. Таким образом, все меридианы имеют одинаковую длину, и они пересекают параллели под прямым углом.
Идея введения меридиана связана не только с понятием долготы, но и со временем суток. Его название имеет латинские корни и означает середину дня. Благодаря вращению Земли вокруг своей оси Солнце в течение суток в результате его кажущегося движения по небосводу пересекает все меридианы нашей планеты. Этот факт позволяет ввести понятие часовых поясов, каждый из которых занимает полосу шириной в 15 o (360 o /24 часа).
Запись долготы
Географические координаты
Таким образом, чтобы определить положение объекта на местности, необходимо знать его координаты широты и долготы. Приведем простую задачу: необходимо определить координаты столицы России, Москвы.
Для решения задачи воспользуемся картой, на которой изображены соответствующие меридианы и параллели. Ниже приведен пример такой карты, с помощью которой грубо можно определить широту и долготу Москвы (Moscow).
По данным карты видно, что Москва лежит ниже 60 o N, учитывая масштаб, можно сказать, что ее широта находится вблизи 56 o N. Что касается долготы, то видно, что город лежит правее 30 o E. С учетом масштаба получим около 38 o E. Таким образом, координаты столицы России приблизительно равны 56 o N 38 o E (или в русском варианте 56 o С 38 o В). Если воспользоваться более точной картой, то можно определить, что широта и долгота Москвы составляют 55 o 45’С и 37 o 37’В.
Историческая справка
Мореплаватели до XVIII века более-менее точно могли определить только широту, благодаря измерению угла над горизонтом Полярной звезды. Что касается долготы, то ее определяли лишь приблизительно, используя примитивные инструменты, например, веревку с узлами для расчета скорости движения корабля и песочные часы. Только с изобретением хронометра в конце XVIII века мореплаватели смогли с хорошей точностью определять долготу своего местонахождения.
Как определять широту и долготу по карте
Широта и долгота — это выраженные в градусах географические координаты, которые достаточно точно отражают местоположение объекта.
Умение определять широту с долготой актуально в навигации, в путешествиях, при ориентировании на местности. Чтобы им овладеть, нужно разобраться в устройстве градусной сетки, нанесенной на карту.
Как определить широту
Географическая широта — это длина дуги в градусах от экватора до заданной точки.
На карте широту определяют, ориентируясь на горизонтальные линии — параллели. Роль нулевой параллели отведена экватору. Он делит Землю на северное и южное полушария, его широта — 0 °.
Величина растет равномерно в обе стороны по направлению к полюсам, где достигает максимального значения в 90°. Объекты выше экватора считаются расположенными на северной широте, ниже — на южной. Градусные значения параллелей нанесены на карту справа, слева либо с обеих ее сторон.
Если объект находится непосредственно на параллели, то его широта будет равна указанной величине.
Например, Санкт-Петербург расположен на 60-й параллели севернее экватора, значит, искомое значение — 60° с. ш.
Если объект расположен между параллелями, то нужно найти ближайшую от экватора параллель к объекту и прибавить число градусов от этой параллели до объекта по меридиану.
Например, Москва находится севернее 50-й параллели, по меридиану до нее 6 градусов, значит, искомое значение — 56° с. ш.
Стоит запомнить: чем крупномасштабнее карта, тем подробнее нанесена градусная сетка, тем проще определить широту.
Как определить долготу
Географическая долгота — длина дуги экватора в градусах от начального меридиана до меридиана заданной точки.
На карте долготу определяют, соотнося местоположение с вертикальными линиями — меридианами. Нулевым меридианом считают тот, который проходит через старейшую Гринвичскую королевскую обсерваторию в лондонском предместье. Его так и называют — Гринвичский.
Он делит Землю на западное и восточное полушарие. Объекты слева от Гринвича считаются расположенными на западной долготе, справа — на восточной.
Градусные значения меридианов подписаны в точках, где они пересекают экватор, их величины имеют диапазон от 0 ° до 180 °.
Если объект расположен на меридиане, то его долгота будет равна указанной величине. Например, Санкт-Петербург находится на 30-м меридиане к востоку от Гринвича, значит, искомое значение — 30° в. д.
Если объект находится между меридианами, то к ближайшему меридиану прибавляют количество градусов от него к объекту по параллели.
Например, Москва расположена восточнее 30-го меридиана, по параллели до нее 8 градусов, значит, искомое значение — 38° в. д.
Интересно, что еще столетие назад в Санкт-Петербурге отсчет велся не от Гринвичской обсерватории, а от Пулковской.
📌 Чтобы вычислить географические координаты объекта, нужно :
Например, Владивосток находится севернее экватора на 43-й параллели и восточнее Гринвича на 132-м меридиане, значит, его координаты — 43 ° с. ш. и 132 ° в. д.
Для того, чтобы определить координаты менее масштабных объектов, нужна подробная карта, где можно оперировать не только градусами, но и минутами с секундами. Детализация координат до географических секунд конкретизирует местоположение объекта с точностью до 30 метров.
В углу карты обычно есть масштабная линейка, где указано соотношение расстояний на карте к расстояниям в географических координатах и километрах.
Тогда приложением обыкновенной миллиметровой линейки к масштабной можно выяснить, что, к примеру, 1 ° широты равен 30 мм, 1 ° долготы — 40 мм. Далее при помощи простых измерений на карте и математических пропорций легко вычислить точные координаты.
Если вычисления потребуются в походе, лучше заранее потренироваться дома.
📹 Видео-пример определения координат на топографической карте
Определение широты и долготы на онлайн-картах Google и Яндекс
Для определения координат в онлайн-картах Google и Яндекс используют два основных варианта.
Если нужно определить собственные точные координаты, а название местности и точное местонахождение неизвестно, то необходимо дать разрешение приложению на отслеживание вашего геоположения.
Затем нажать на кнопку «Мое местоположение»: у Яндекса это треугольная стрелка в правом части экрана, у Google — значок, похожий на прицел, тоже справа. Приложение проставит метку, и можно будет узнать свои координаты.
Умение определять координаты не сложный, но очень полезный навык, особенно для самостоятельных путешественников.