1.3. Географические системы координат

На картах и планах обычно изображают контуры различных объектов местности. Для этого выбирают характерные точки контуров, определяют их взаимное положение и наносят на карту или план.

Взаимное положение точек местности определяется путем измерения расстояний между точками и углов между направлениями линий, соединяющих соответствующие точки.

Для определения положения точек земная поверхность условно делится линиями, которые получили называние параллели и меридианы, образующие систему географических координат. Различают астрономические и геодезические системы координат. В астрономической системе координаты определяют относительно отвесных линий, совпадающих с направлением силы тяжести и проходящих через определяемую точку поверхности Земли. В геодезической системе координаты определяют относительно нормали к касательной в точке, лежащей на поверхности эллипсоида (рис. 1.1) Следовательно, в геодезической системе координат за основную координатную поверхность принимается поверхность референц-эллипсоида.

Плоскость, проходящая через данную точку поверхности и ось вращения Земли РР₁ (рис. 1.1), называется плоскостью географического меридиана, а линия пересечения этой плоскости с поверхностью – географическим меридианом. Соответственно, плоскость, проходящая через центр Земли и перпендикулярная ее оси вращения, называется экваториальной плоскостью, а линия пересечения этой плоскости с земной поверхностью – экватор. Линии поверхности, расположенные к северу и югу параллельно линии экватора, называются параллелями. Положение точки на поверхности определяется пересечением меридианов и параллелей, проходящих через данную точку.

Угол между отвесной линией, проходящей через данную точку, и плоскостью экватора называется астрономической широтой φ. Широты отсчитываются от линии экватора, относительно которой различают северную и южную, и изменяются от 0˚ до 90˚.

В международной системе координат за начальный меридиан принят гринвичский, тогда положение меридиана, проходящего через данную точку, определяется географической долготой (λ) точки, за которую принимается линейный угол двугранного угла между меридианными плоскостями, проходящими через начальный меридиан и данную точку. Долготы отсчитываются к западу и востоку от начального меридиана и изменяются от 0˚ до 180˚ (на тихоокеанской ветви гринвичского меридиана).

Геодезической широтой В точки называется угол между нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора.

Плоскость, проходящая через отвесную линию в данной точке и ось вращения эллипсоида, называется плоскостью геодезического меридиана, а линия пересечения этой плоскости с поверхностью эллипсоида – геодезическим меридианом.

Геодезическая долгота L – двухгранный угол между плоскостью геодезического меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана.

Следовательно, астрономические и геодезические широты различаются на величину, возникающую из-за несовпадения направления нормали к эллипсоиду и линии силы тяжести. Различие в среднем составляет 3-4", а в отдельных районах – до десятков секунд. Линейное расстояние между двумя точками, разность широт которых равна одной секунде, составляет около 31 м. Следовательно, координаты данной точки в рассматриваемых двух системах могут различаться до 100 м, а в аномальных районах и значительно больше.

Более общее название астрономической и геодезической систем – географическая система координат.