III. Геодезические координаты

1). Понятие

Географические координаты (широта и долгота) точек на земной поверхности, определенные по результатам наблюдений небесных светил, называются астрономическими координатами, а по результатам геодезических измерений на местности - геодезическими координатами. При определении астрономических координат точка проектируется отвесной линией на поверхность геоида, а при определении геодезических координат — нормалью на поверхность земного эллипсоида. Вследствие неравномерного распределения массы Земли и отклонения поверхности геоида от поверхности земного эллипсоида отвесная линия в общем случае не совпадает с нормалью (рис.1). Угол уклонения отвесной линии на большей части территории СССР не превышает 3—4" или в линейной мере около ±100 м. В отдельных (преимущественно горных) районах уклонение отвесной линии достигает 40".

Рис.1 Уклонение отвесной линии от нормали в точке М.

Таким образом, географические координаты - обобщенное понятие об астрономических и геодезических координатах, когда уклонение отвесной линии не учитывается.

Астрономические координаты. Астрономической широтой точки М (рис.2) называется угол (фи) (рис1), образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения Земли. Астрономической долготой точки М называется двугранный угол (лямда) между плоскостями астрономического меридиана данной точки и начального (нулевого) астрономического меридиана. Астрономический меридиан точки представляет собой след сечения земной поверхности плоскостью, проходящей через направление отвесной линии в этой точке параллельно оси вращения Земли. В морской и воздушной навигации при астрономических наблюдениях разность долгот двух точек определяется разностью времени в тех же точках. Каждые 15° по долготе соответствуют 1 ч, так как поворот Земли на 360° совершается за 24 ч. Поэтому меридианы на навигационных картах подписывают не только в градусной, но и в часовой мере. Например, меридиан точки 45°30' восточной долготы по времени будет иметь значение 3 ч 02 мин. Таким образом, зная долготу двух пунктов, легко определить разность местного времени в этих пунктах.

Рис.2 Астрономические координаты.

Геодезические координаты. Геодезической широтой точки А (рис.3) называется угол В, образованный нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора. Широта отсчитывается по меридиану в обе стороны от экватора и может принимать значения от 0 до 90°. Широты точек, расположенных к северу от экватора, называются северными (положительными), а к югу — южными (отрицательными).
Геодезической долготой точки А называется двугранный угол L между плоскостями геодезического меридиана данной точки и начального (нулевого) геодезического меридиана. Плоскость геодезического меридиана проходит через нормаль к поверхности земного эллипсоида в данной точке параллельно его малой оси. Долготы точек отсчитываются от начального меридиана к востоку и западу и называются соответственно восточными и западными. Счет их ведется от 0 до 180° в каждую сторону.

Рис.3 Геодезические координаты.

2).Определение по карте
Определение географических (геодезических) координат точек по карте. Внутренними рамками топографических карт являются отрезки параллелей и меридианов. Их широту и долготу подписывают на 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 1:25000—1:200000 стороны рамок разделены на отрезки, равные V. Эти отрезки оттенены через один и разделены точками (кроме карты масштаба 1:200 000) на части по 10". На каждом листе карты масштабов 1:50000 и 1:100000 показывают, кроме того, пересечение средних меридиана и 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. При составлении карт масштабов 1:500000 и 1:1000000 на них наносят картографическую сетку параллелей и меридианов. Параллели проводят соответственно через 20 и 40', а меридианы— через 30' и 1°.

На линиях параллелей и меридианов каждого листа карты этих масштабов подписывают широту и долготу, наносят штрихи соответственно через 5 и 10', чта позволяет легко определять географические координаты точек на отдельном листе и склейке карты. Географические (геодезические) координаты точки определяют от ближайших к 'Ней пар-алйаяи и меридиана, широта и долгота которых известны (рис.1).

Рис.1 Определение геодезических координат по карте (точка А).

Для этого соединяют прямыми линиями ближайшие к точке одноименные десятисекундные деления по широте к югу от точки и по долготе к западу от нее. Затем определяют размеры отрезков по широте и долготе от прочерченных линий до положения точки и суммируют их соответственно с широтой и долготой прочерченных линий (параллели и меридиана). Точность определения географических координат по картам масштабов 1:25 000 - 1: 200 000 составляет около 2 и 10" соответственно.

3). Нанесение точек
Нанесение точки на карту по географическим координатам. На западной к восточной сторонах рамки листа карты отмечают черточками отсчеты, соответствующие широте точки. Отсчет широты начинают от оцифровки южной стороны рамки и продолжают по минутным и секундным промежуткам. Затем через эти черточки проводят линию — параллель точки. Таким же образом строят и меридиант точки, проходящий через точку, только долготу его отсчитывают по южной и северной сторонам рамки. Пересечение параллели и меридиана укажет положение данной точки на карте. На рис.1 дан пример донесения на карту точки Б по координатам В = 54°45'35'', L = 18°08'03''.

Рис.1 Нанесение на карту точек по геодезическим координатам (точка Б).