Как вычислить географические координаты. Как определить координаты на карте
Географические долгота и широта используются для точного определения физического расположения любого объекта на земном шаре. Самым простым способом нахождения географических координат является использование географической карты. Этот способ требует для его реализации наличия некоторых теоретических знаний. Как определить долготу и широту, описано в статье.
Географические координаты
Координаты в географии представляют собой систему, в рамках которой каждой точке на поверхности нашей планеты присваивается набор чисел и символов, позволяющий точно определить положение этой точки. Географические координаты выражаются тремя числами - это широта, долгота и высота над уровнем моря. Первые две координаты, то есть широта и долгота, чаще всего используются в различных географических задачах. Начало отчета в географической системе координат находится в центре Земли. Для представления широты и долготы используют сферические координаты, которые выражаются в градусах.
Прежде чем рассмотреть вопрос, как определить долготу и широту по географии, следует разобраться с этими понятиями подробнее.
Понятие о широте
Под широтой конкретной точки на поверхности Земли понимается угол между экваториальной плоскостью и линией, соединяющей эту точку с центром Земли. Через все точки на имеющие одинаковую широту, можно провести плоскость, которая будет параллельна плоскости экватора.
Плоскость экватора - это нулевая параллель, то есть ее широта равна 0°, и она делит весь земной шар на южное и северное полушария. Соответственно, северный полюс лежит на параллели 90° северной широты, а южный полюс лежит на параллели 90° южной широты. Расстояние, которое соответствует 1° при движении вдоль конкретной параллели, зависит от того, какая это параллель. С увеличением широты при движении на север или на юг это расстояние уменьшается. Таким образом, является 0°. Зная, что окружность Земли на широте экватора имеет длину 40075,017 км, получаем длину 1° вдоль этой параллели равную 111,319 км.
Широта показывает, насколько далеко на север или на юг от экватора лежит данная точка на поверхности Земли.
Понятие о долготе
Под долготой конкретной точки на поверхности Земли понимается угол между плоскостью, проходящей через эту точку и ось вращения Земли, и плоскостью нулевого меридиана. По мировому соглашению нулевым полагается меридиан, который проходит через Королевскую Обсерваторию в Гринвиче, находящуюся на юго-востоке в Англии. Гринвичский меридиан разделяет земной шар на восточное и
Таким образом, каждая линия долготы проходит через северный и южный полюса. Длины всех меридианов равны и составляют 40007,161 км. Если сравнить эту цифру с длиной нулевой параллели, то можно сказать, что геометрическая форма планеты Земля является приплюснутым с полюсов шаром.
Долгота показывает, насколько к западу или к востоку от нулевого (гринвичского) меридиана лежит конкретная точка на Земле. Если широта имеет максимальное значение 90° (широта полюсов), то максимальное значение долготы равно 180° к западу или востоку от нулевого меридиана. Меридиан 180° известен под названием международной линии смены дат.
Можно задаться интересным вопросом, долготу каких точек нельзя определить. Исходя из определения меридиана, получаем, что через две точки на поверхности нашей планеты проходят все 360 меридианов, этими точками являются южный и северный полюса.
Географический градус
Из приведенных выше цифр видно, что 1° на поверхности Земли соответствует расстоянию более 100 км, что вдоль параллели, что вдоль меридиана. Для более точного координат объекта градус разделяют на десятые и сотые доли, например, говорят о 35,79 северной широты. В таком виде информацию предоставляют спутниковые системы навигации такие, как GPS.
Обычные географические и топографические карты доли градуса представляют в виде минут и секунд. Так, каждый градус делится на 60 минут (обозначается 60"), а каждая минуты делится на 60 секунд (обозначается 60""). Здесь можно провести аналогию с представлением измерения времени.
Знакомство с географической картой
Чтобы понять, как определить географическую широту и долготу на карте, необходимо сначала с ней ознакомиться. В частности, нужно разобраться, как представляются на ней координаты долготы и широты. Во-первых, верхняя часть карты показывает северное полушарие, нижняя часть - южное. Числа, которые находятся слева и справа на краю карты обозначают широту, а числа, расположенные в верхней и в нижней частях карты - это координаты долготы.
Перед тем как определить координаты широты и долготы, необходимо помнить, они на карте представлены в градусах, минутах и секундах. Не следует путать эту систему единиц с десятичными долями градуса. Например, 15" = 0,25°, 30" = 0,5°, 45"" = 0,75".
Использование географической карты для определения долготы и широты
Объясним подробно, как определить долготу и широту по географии с использованием карты. Для этого сначала необходимо приобрети стандартную географическую карту. Эта карта может быть картой небольшой местности, области, страны, континента или всего мира. Чтобы понять, с какой картой предстоит иметь дело, следует прочесть ее название. Внизу под названием могут быть даны пределы широт и долгот, которые представлены на карте.
После этого необходимо выбрать некоторую точку на карте, некоторый объект, который нужно отметить каким-либо способом, например, карандашом. Как определить долготу объекта расположенного в выбранной точке, и как определить его широту? Первым делом следует найти вертикальные и горизонтальные линии, которые пролегают ближе всего к выбранной точке. Эти линии и являются широтой и долготой, численные значения которых можно посмотреть на краях карты. Предположим, что выбранная точка лежит между 10° и 11° северной широты и 67° и 68° западной долготы.
Таким образом, мы знаем, как определить географическую широту и долготу выбранного на карте объекта с точностью, которую предоставляет карта. В данном случае точность равна 0,5°, как по широте, так и по долготе.
Определение точного значения географических координат
Как определить долготу и широту точки точнее, чем 0,5°? Сначала необходимо выяснить, какой масштаб имеет карта, с которой ведется работа. Обычно в одном из углов карты указывается масштабная линейка, показывающая соответствие расстояний на карте расстояниям в географических координатах и в километрах на местности.
После того как найдена масштабная линейка, необходимо взять простую линейку с миллиметровыми делениями и измерить расстояние на масштабной линейки. Пусть в рассматриваемом примере 50 мм соответствует 1° широты и 40 мм - 1° долготы.
Теперь располагаем линейку так, чтобы она оказалась параллельной линиям долготы, нарисованным на карте, и измеряем расстояние от рассматриваемой точки до одной из ближайших параллелей, например, расстояние до параллели 11° равно 35 мм. Составляем простую пропорцию и получаем, что это расстояние соответствует 0,3° от параллели 10°. Таким образом, широта рассматриваемой точки равна +10,3° (знак плюса означает северную широту).
Аналогичные действия следует проделать для долготы. Для этого следует расположить линейку параллельно линиям широты и измерить расстояние до ближайшего меридиана от выбранной точки на карте, допустим, это расстояние равно 10 мм до меридиана 67° западной долготы. Согласно правилам пропорции получаем, что долгота рассматриваемого объекта равна -67,25° (знак минуса означает западную долготу).
Перевод полученных градусов в минуты и секунды
Как было сказано выше, 1° = 60" = 3600"". Используя эту информацию и правило пропорции получаем, что 10,3° соответствует 10°18"0"". Для значения долготы получаем: 67,25° = 67°15"0"". В данном случае для перевода использовалась пропорция один раз для долготы и широты. Однако, в общем случае, когда после использования пропорции один раз получаются дробные значения минут, следует воспользоваться второй раз пропорцией, чтобы получить значение добавочных секунд. Заметим, что точность определения координат до 1" соответствует точности на поверхности земного шара, равной 30 метрам.
Запись полученных координат
После того как вопрос, как определить долготу объекта и его широту, разобран, и определены координаты выбранной точки, их следует правильно записать. Стандартная форма записи подразумевает указание долготы вслед за широтой. Оба значения необходимо указывать с как можно большим числом знаков после запятой, поскольку от этого зависит точность расположения объекта.
Определенные координаты можно представить в двух различных форматах:
- С использованием только значка градуса, например, +10,3°, -67,25°.
- С использованием минут и секунд, например, 10°18"0"" северной широты, 67°15"0"" западной долготы.
Следует заметить, что в случае представления географических координат только с помощью градусов, слова "северная (южная) широта" и "восточная (западная) долгота" заменяются на соответствующий знак плюса или минуса.
И находить точное местоположение объектов на земной поверхности позволяет градусная сеть — система параллелей и меридианов. Она служит для определения географических координат точек земной поверхности — их долготы и широты.
Параллели (от греч.parallelos — идущий рядом) — это линии, условно проведенные на земной поверхности параллельно экватору; экватор — линия сечения земной поверхности изображаемой плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно оси ее вращения. Самая длинная параллель — экватор; длина параллелей от экватора к полюсам уменьшается.
Меридианы (от лат.meridianus - полуденный) — линии, условно проведенные на земной поверхности от одного полюса до другого по кратчайшему пути. Все меридианы равны по длине.Все точки данного меридиана имеют одинаковую долготу, а все точки данной параллели — одинаковую широту.
Рис. 1. Элементы градусной сети
Географическая широта и долгота
Географическая широта точки — это величина дуги меридиана в градусах от экватора до заданной точки. Она изменяется от 0° (экватор) до 90° (полюс). Различают северную и южную широты, сокращенно с.ш. и ю.ш. (рис. 2).
К югу от экватора любая точка будет иметь южную широту, а к северу от экватора — северную. Определить географическую широту любой точки — это значит определить широту параллели, на которой она находится. На картах широту параллелей подписывают на правой и левой рамках.
Рис. 2. Географическая широта
Географическая долгота точки — это величина дуги параллели в градусах от начального меридиана до заданной точки. Начальный (нулевой, или Гринвичский) меридиан проходит через Гринвичскую обсерваторию, находящуюся недалеко от Лондона. К востоку от этого меридиана долгота всех точек восточная, к западу — западная (рис. 3). Долгота изменяется от 0 до 180°.
Рис. 3. Географическая долгота
Определить географическую долготу любой точки — это значит определить долготу меридиана, на котором она находится.
На картах долготу меридианов подписывают на верхней и нижней рамках, а на карте полушарий — на экваторе.
Широта и долгота любой точки Земли составляют ее географические координаты. Так, географические координаты г. Москвы 56° с.ш. и 38° в.д.
Географические координаты городов России и стран СНГ
| Город | Широта | Долгота |
| Абакан | 53.720976 | 91.44242300000001 |
| Архангельск | 64.539304 | 40.518735 |
| Астана (Казахстан) | 71.430564 | 51.128422 |
| Астрахань | 46.347869 | 48.033574 |
| Барнаул | 53.356132 | 83.74961999999999 |
| Белгород | 50.597467 | 36.588849 |
| Бийск | 52.541444 | 85.219686 |
| Бишкек (Киргизия) | 42.871027 | 74.59452 |
| Благовещенск | 50.290658 | 127.527173 |
| Братск | 56.151382 | 101.634152 |
| Брянск | 53.2434 | 34.364198 |
| Великий Новгород | 58.521475 | 31.275475 |
| Владивосток | 43.134019 | 131.928379 |
| Владикавказ | 43.024122 | 44.690476 |
| Владимир | 56.129042 | 40.40703 |
| Волгоград | 48.707103 | 44.516939 |
| Вологда | 59.220492 | 39.891568 |
| Воронеж | 51.661535 | 39.200287 |
| Грозный | 43.317992 | 45.698197 |
| Донецк (Украина) | 48.015877 | 37.80285 |
| Екатеринбург | 56.838002 | 60.597295 |
| Иваново | 57.000348 | 40.973921 |
| Ижевск | 56.852775 | 53.211463 |
| Иркутск | 52.286387 | 104.28066 |
| Казань | 55.795793 | 49.106585 |
| Калининград | 55.916229 | 37.854467 |
| Калуга | 54.507014 | 36.252277 |
| Каменск-Уральский | 56.414897 | 61.918905 |
| Кемерово | 55.359594 | 86.08778100000001 |
| Киев (Украина) | 50.402395 | 30.532690 |
| Киров | 54.079033 | 34.323163 |
| Комсомольск-на-Амуре | 50.54986 | 137.007867 |
| Королев | 55.916229 | 37.854467 |
| Кострома | 57.767683 | 40.926418 |
| Краснодар | 45.023877 | 38.970157 |
| Красноярск | 56.008691 | 92.870529 |
| Курск | 51.730361 | 36.192647 |
| Липецк | 52.61022 | 39.594719 |
| Магнитогорск | 53.411677 | 58.984415 |
| Махачкала | 42.984913 | 47.504646 |
| Минск (Беларусь) | 53.906077 | 27.554914 |
| Москва | 55.755773 | 37.617761 |
| Мурманск | 68.96956299999999 | 33.07454 |
| Набережные Челны | 55.743553 | 52.39582 |
| Нижний Новгород | 56.323902 | 44.002267 |
| Нижний Тагил | 57.910144 | 59.98132 |
| Новокузнецк | 53.786502 | 87.155205 |
| Новороссийск | 44.723489 | 37.76866 |
| Новосибирск | 55.028739 | 82.90692799999999 |
| Норильск | 69.349039 | 88.201014 |
| Омск | 54.989342 | 73.368212 |
| Орел | 52.970306 | 36.063514 |
| Оренбург | 51.76806 | 55.097449 |
| Пенза | 53.194546 | 45.019529 |
| Первоуральск | 56.908099 | 59.942935 |
| Пермь | 58.004785 | 56.237654 |
| Прокопьевск | 53.895355 | 86.744657 |
| Псков | 57.819365 | 28.331786 |
| Ростов-на-Дону | 47.227151 | 39.744972 |
| Рыбинск | 58.13853 | 38.573586 |
| Рязань | 54.619886 | 39.744954 |
| Самара | 53.195533 | 50.101801 |
| Санкт-Петербург | 59.938806 | 30.314278 |
| Саратов | 51.531528 | 46.03582 |
| Севастополь | 44.616649 | 33.52536 |
| Северодвинск | 64.55818600000001 | 39.82962 |
| Северодвинск | 64.558186 | 39.82962 |
| Симферополь | 44.952116 | 34.102411 |
| Сочи | 43.581509 | 39.722882 |
| Ставрополь | 45.044502 | 41.969065 |
| Сухум | 43.015679 | 41.025071 |
| Тамбов | 52.721246 | 41.452238 |
| Ташкент (Узбекистан) | 41.314321 | 69.267295 |
| Тверь | 56.859611 | 35.911896 |
| Тольятти | 53.511311 | 49.418084 |
| Томск | 56.495116 | 84.972128 |
| Тула | 54.193033 | 37.617752 |
| Тюмень | 57.153033 | 65.534328 |
| Улан-Удэ | 51.833507 | 107.584125 |
| Ульяновск | 54.317002 | 48.402243 |
| Уфа | 54.734768 | 55.957838 |
| Хабаровск | 48.472584 | 135.057732 |
| Харьков (Украина) | 49.993499 | 36.230376 |
| Чебоксары | 56.1439 | 47.248887 |
| Челябинск | 55.159774 | 61.402455 |
| Шахты | 47.708485 | 40.215958 |
| Энгельс | 51.498891 | 46.125121 |
| Южно-Сахалинск | 46.959118 | 142.738068 |
| Якутск | 62.027833 | 129.704151 |
| Ярославль | 57.626569 | 39.893822 |
Иногда может понадобиться точно вычислить географические координаты своего местопребывания либо какого-то объекта, а с собой ничего, кроме карты, нет. Научиться, как можно определить широту и долготу на карте, несложно, нужно лишь получить ясное понимание, что представляет собой система координат, как нужно с ней работать.
Система координат - это своеобразная географическая «прописка», которую имеет любая точка планеты. Определять по карте широту и долготу искомого объекта помогает сетка из меридианов и параллелей, нанесенная поверх полотна любого изображения местности. Рассмотрим, как её можно применить для поиска географического положения.
Что собой представляет система координат
Систему, считывающую координаты любого пункта, люди придумали давно. Эта система состоит из параллелей, обозначающих широту, а также меридианов, обозначающих долготу.
Так как определить на глаз широту и долготу было затруднительно, сетку из продольных и поперечных дуг, обозначенных цифрами, стали наносить поверх всех видов географических изображений.
Что обозначает широта
Число, отвечающее за широту места по карте, обозначает её удалённость относительно экватора - чем дальше пункт от него и ближе к полюсу, тем её цифровое значение возрастает.
- На плоских изображениях, а также глобусах, за широту отвечают нанесенные горизонтально и параллельно экватору сферические линии - параллели.
- На экваторе располагается нулевая параллель, к полюсам значение в цифрах растёт.
- Обозначаются параллельные дуги в градусах, минутах, секундах, как угловые измерения.
- От экватора по направлению к северному полюсу значение будет иметь положительные величины от 0º до 90º, обозначается символами «с.ш.», то есть - «северной широты».
- А от экватора по направлению к южному - отрицательные, от 0º до -90º,обозначается символами «ю.ш.», то есть - «южной широты».
- Величины 90º и -90º находятся на пике полюсов.
- Широты, приближённые к экватору, именуют «низкими», а приближённые к полюсам - «высокими».
Чтобы определить местоположение относительно экватора необходимого объекта, следует всего лишь его точку соотнести с ближайшей параллелью, а затем посмотреть, какая цифра стоит напротив неё слева и справа за полем карты.
- Если пункт располагается между линиями, сначала необходимо определить ближайшую параллель.
- Если она севернее искомого пункта, то координата точки будет меньшей, поэтому от ближайшей горизонтальной дуги нужно вычесть разницу в градусах до объекта.
- Если ближайшая параллель ниже искомой точки, то к её величине прибавляется разница в градусах, поскольку у искомого пункта значение будет больше.
Так как иногда определять широту и долготу на карте с одного взгляда затруднительно, пользуются линейкой с карандашом либо циркулем.
Запомните! Все точки земного шара, а соответственно - на карте или глобусе, расположенные вдоль одной параллельной дуги, будут иметь одинаковую величину в градусах.
Что обозначает долгота
За долготу отвечают меридианы - вертикальные сферические дуги, сходящиеся на полюсах в одну точку, делящие земной шар на 2 полушария - западное или восточное, которые мы привыкли видеть на карте в виде двух кругов.
- Меридианы аналогично облегчают задачу, как точно определять широту и долготу любого пункта на земле, так как место их пересечения с каждой из параллелей легко обозначить цифровой отметкой.
- Значение вертикальных дуг так же измеряется в угловых градусах, минутах, секундах, начиная от 0º до 180º.
- За нулевую отметку, начиная с 1884 года, было решено принять Гринвичский меридиан.
- Все величины координат по направлению запада от Гринвича обозначаются символом «з.д.», то есть - «западной долготы».
- Все величины по направлению востока от Гринвича обозначаются символом «в.д.», то есть - «восточной долготы».
- Все пункты, расположившиеся вдоль одной дуги меридиана, будут иметь одинаковое обозначение в градусах.
Запомните! Чтобы вычислить значение долготы, нужно соотнести расположение искомого объекта с цифровым обозначением ближайшего меридиана, которое вынесено за поля изображения сверху и снизу.
Как найти координаты искомой точки
Часто встаёт вопрос, как следует определять широту и долготу по карте, если нужная точка, удалённая от сетки координат, находится внутри квадрата.
Вычисление координат затруднено также тогда, когда изображение местности имеет огромный масштаб, а более подробного с собой нет.
- Здесь без специальных вычислений не обойтись - понадобятся линейка с карандашом или циркуль.
- Вначале определяются ближайшие параллель и меридиан.
- Фиксируется их цифровое обозначение, затем - шаг.
- Далее от каждой из дуг измеряется расстояние в миллиметрах, затем переводится в километры с помощью масштаба.
- Всё это соотносится с шагом параллелей, а также шагом меридианов, нанесенных в определённом масштабе.
- Есть изображения с разным шагом - 15º, 10º, а есть меньше 4º, это напрямую зависит от масштаба.
- Узнав между ближайшими дугами расстояние, также значение в градусах, нужно вычислить разницу, на сколько градусов заданный пункт отклонен от сетки координат.
- Параллель - если объект в северном полушарии, то к меньшей цифре полученную разницу прибавляем, от большей - отнимаем, для южного это правило действует аналогично, только вычисления проводим, как с положительными числами, но конечная цифра будет отрицательной.
- Меридиан - положение заданной точки в восточном либо западном полушарии на исчисления не влияет, к меньшему значению параллели прибавляем свои расчёты, от большей - отнимаем.
Циркулем тоже несложно вычислить географическое местоположение - чтобы получить значение параллели, его концы нужно поставить на точку нужного объекта и ближайшую горизонтальную дугу, а затем распор циркуля перенести на масштаб имеющейся карты. А чтобы узнать величину меридиана, всё это повторить с ближайшей вертикальной дугой.
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
- Раскройте понятия: полюс, плоскость экватора, экватор, плоскость меридиана, меридиан, параллель, градусная сетка, координаты.
- Относительно каких плоскостей на земном шаре (эллипсоиде вращения) определяют географические координаты?
- В чем отличие астрономических географических координат от геодезических?
- С помощью чертежа раскройте понятия «сферическая широта» и «сферическая долгота».
- На какой поверхности определяют положение точек в астрономической системе координат?
- С помощью чертежа раскройте понятия «астрономическая широта» и «астрономическая долгота».
- На какой поверхности определяют положение точек в геодезической системе координат?
- С помощью чертежа раскройте понятия «геодезическая широта» и «геодезическая долгота».
- Почему для повышения точности определения долготы необходимо соединить прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления?
- Как можно рассчитать широту точки, если определить количество минут и секунд от северной рамки топографической карты?
- Какие координаты называют полярными?
- Для каких целей в полярной системе координат служит полярная ось?
- Какие координаты называют биполярными?
- В чем сущность прямой геодезической задачи?
Видеоурок «Географическая широта и географическая долгота. Географические координаты» поможет вам получить представление о географической широте и географической долготе. Учитель расскажет, как правильно определять географические координаты.
Географическая широта - длина дуги в градусах от экватора до заданной точки.
Чтобы определить широту объекта, надо найти параллель, на которой находится этот объект.
Например, широта Москвы - 55 градусов и 45 минут северной широты, записывается это так: Москвы 55°45" с.ш.; широта Нью-Йорка - 40°43" с.ш.; Сидней - 33°52" ю.ш.
Географическую долготу определяют по меридианам. Долгота может быть западной (от 0 меридиана на запад до 180 меридиана) и восточной (от 0 меридиана на восток до 180 меридиана). Значение долгот измеряется в градусах и минутах. Географическая долгота может иметь значения от 0 до 180 градусов.
Географическая долгота - длина дуги экватора в градусах от начального меридиана (0 градусов) до меридиана заданной точки.
Начальным меридианом считается Гринвичский меридиан (0 градусов).
Рис. 2. Определение долгот ()
Чтобы определить долготу, нужно найти меридиан, на котором находится заданный объект.
Например, долгота Москвы - 37 градусов и 37 минут восточной долготы, записывается это так: 37°37" в.д.; долгота Мехико - 99°08" з.д.
Рис. 3. Географическая широта и географическая долгота
Для точного определения местонахождения объекта на поверхности Земли надо знать его географическую широту и географическую долготу.
Географические координаты - величины, определяющие положение точки на земной поверхности с помощью широт и долгот.
Например, Москва имеет следующие географические координаты: 55°45" с.ш. и 37°37" в.д. Город Пекин имеет следующие координаты: 39°56′ с.ш. 116°24′ в.д. Сначала записывается значение широты.
Иногда требуется найти объект по уже заданным координатам, для этого надо сначала предположить, в каких полушариях находится данный объект.
Домашнее задание
Параграфы 12, 13.
1. Что такое географическая широта и долгота?
Список литературы
Основная
1. Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т.П. Герасимова, Н.П. Неклюкова. - 10-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010. - 176 с.
2. География. 6 кл.: атлас. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, ДИК, 2011. - 32 с.
3. География. 6 кл.: атлас. - 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, ДИК, 2013. - 32 с.
4. География. 6 кл.: конт. карты. - М.: ДИК, Дрофа, 2012. - 16 с.
Энциклопедии, словари, справочники и статистические сборники
1. География. Современная иллюстрированная энциклопедия / А.П. Горкин. - М.: Росмэн-Пресс, 2006. - 624 с.
Литература для подготовки к ГИА и ЕГЭ
1. География: начальный курс. Тесты. Учеб. пособие для учащихся 6 кл. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2011. - 144 с.
2. Тесты. География. 6-10 кл.: Учебно-методическое пособие / А.А. Летягин. - М.: ООО «Агентство «КРПА «Олимп»: «Астрель», «АСТ», 2001. - 284 с.
Материалы в сети Интернет
1. Федеральный институт педагогических измерений ().
2. Русское Географическое Общество ().