Системы координат применяемые в военной топографии

В практике работы командира подразделения часто возникает необходимость определять или указывать положение отдельных местных предметов (целей) по карте, например при целеуказании, составлении донесений старшему командиру о результатах разведки противника и местности, подготовке данных для стрельбы и т. п.

Эта задача сводится к указанию положения цели, местного предмета или своего местоположения по отношению к известным точкам (линиям) или с помощью координат.

Координатами называются угловые и линейные величины, которыми описывается в той или иной системе координат положение точек на линии, поверхности или в пространстве определяющие положение точки на какой-либо поверхности или в пространстве.

Система координат представляет собой совокупность линий и плоскостей, ориентированных определенным образом в пространстве, относительно которых определяют положение точек (объектов, целей). Линии, принятые за начальные, служат осями координат, а плоскости – координатными плоскостями.

В каждом конкретном случае применяются системы координат, которые наилучшим образом отвечают требованиям к определению положения объектов.

Положение точек на поверхности Земли в зависимости от характера решаемых задач и требуемой точности чаще всего определяют в системах географических, плоских прямоугольных, полярных и биполярных координат. Пространственное положение точек в каждой системе координат дополнительно определяется высотой этих точек над уровенной поверхностью, принятой за начальную.

Указанные выше системы координат широко применяются в военной топографии. Они позволяют сравнительно просто и однозначно определять с необходимой точностью положения точек (объектов, целей) на земной поверхности по результатам измерений, выполненных непосредственно на местности или по карте.

Системой географических координат называется система, в которой положение точки на земной поверхности определяется угловыми величинами (широтой и долготой) относительно плоскостей экватора и начального (нулевого) меридиана. В большинстве государств за начальный принят Гринвичский меридиан. Счет географических координат ведется от точки его пересечения с экватором.

Система географических координат является единой для всей поверхности Земли. Она позволяет определять взаимное положение объектов, расположенных на значительных расстояниях друг от друга. В военном деле эта система используется преимущественно при применении боевых средств дальнего действия (баллистических ракет, авиации и др.). При решении тактических задач использование этой системы ограничено неудобствами работы с координатами, выраженными в градусах, минутах и секундах.

 

Рис.27 Система плоских прямоугольных координат

 

Система плоских прямоугольных координат является зональной. В каждой шестиградусной зоне, на которые делится вся поверхность Земли при ее изображении на карте в проекции Гаусса, устанавливается система плоских прямоугольных координат (рис. 27). Осями координат служат осевой меридиан зоны и экватор. Каждая зона принимается за плоскость.

Таким образом, плановое положение точки земной поверхности в шестиградусной зоне определяется двумя линейными величинами X и Y относительно экватора и осевого меридиана этой зоны.

Координатные зоны имеют порядковые номера от 1 до 60, возрастающие с запада на восток. Западный меридиан первой зоны совпадает с меридианом Гринвича. Следовательно, координатные оси каждой зоны занимают строго определенное положение на земной поверхности. Поэтому система плоских прямоугольных координат какой-либо зоны связана с системой координат остальных зон и с системой географических координат точек на поверхности Земли.

Прямоугольные координаты находят наиболее широкое применение при решении практических задач на местности и по карте. Они удобнее географических координат, так как оперировать линейными величинами проще, чем угловыми.

Система полярных координат состоит из точки, называемой полюсом, и начального направления – полярной оси. Положение любой точки на земной поверхности в этой системе координат определяется углом направления на нее относительно полярной оси и расстоянием от полюса до точки. При топогеодезической подготовке пуска ракет и стрельбы артиллерии и в некоторых других случаях географические или прямоугольные координаты перевычисляют в полярные координаты. Часто система полярных координат используется как местная система, например при целеуказании по азимуту и дальности до цели.

Система биполярных координат (двухполюсная система) состоит из двух фиксированных точек, называемых полюсами, и направления между ними, которое называется базисом или базой засечки. Положение любой точки на земной поверхности определяется в этой системе двумя углами направлений с полюсов на точку относительно базиса. Если видимости между полюсами нет, то направления на точку в этой системе координат можно определять относительно какого-либо другого направления, принятого за начальное, например направления магнитного меридиана. Система биполярных координат часто применяется в артиллерии при засечке целей, реперов и т. п.

 

Географические координаты

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.

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

Геодезическая широта – это угол, образованный плоскостью экватора и нормалью в данной точке к поверхности земного эллипсоида, Значение угла показывает, насколько та или иная точка на земном шаре севернее или южнее экватора. Если точка расположена в Северном полушарии, то ее широта называется северной, а если в Южном полушарии – южной. На рис. 28 видно, что угол В соответствует широте точки М. Широта точек, расположенных на экваторе, равна 0°, а находящихся на полюсах (Северном и Южном) – 90°. Все точки, лежащие на одной географической параллели, имеют одинаковую широту.

Геодезическая долгота – угол, образованный плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. За начальный принят меридиан, проходящий через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (близ Лондона), Все точки на земном шаре, расположенные к востоку от начального (Гринвичского) меридиана до меридиана 180°, имеют восточную, а к западу – западную долготу. Следовательно, угол L (рис. 28) является восточной долготой точки М. Все точки, лежащие на одном геодезическом (географическом) меридиане, имеют одинаковую долготу. Разность долгот двух пунктов на земной поверхности показывает не только их взаимное расположение, но и разницу во времени в этих пунктах в один и тот же момент: каждые 15° по долготе соответствуют одному часу времени. Например, долгота г. Москвы 37°37' (восточная), а г. Хабаровска 135°05', т. е. последний расположен восточнее г. Москвы на 97°28'. Таким образом, когда в Москве полдень (13 ч), в Хабаровске 19 ч 30 мин (по поясному местному времени 20 ч).

 

Рис. 28. Геодезические координаты

 

Известно, что сторонами рамок листов топографических карт являются меридианы и параллели. Геодезические координаты углов рамок подписываются на каждом листе карты. Например, на рис. 29 западная сторона рамки листа карты (меридиан) имеет долготу 45°00'; южная сторона (параллель) имеет широту 54°30'.

Для определения по карте геодезических координат точек местности на каждом ее листе наносится дополнительная рамка с делениями через одну минуту. Каждое минутное деление разбито точками на шесть равных отрезков через 10". Чтобы определить геодезические координаты какой-либо точки, например точки А (рис. 29), надо вначале на глаз определить ее положение относительно минутных и секундных делений по широте и долготе. Затем соединить ближайшие к точке А одноименные десятисекундные деления прямыми линиями по параллели (западная и восточная стороны рамки) и по меридиану (северная и южная стороны рамки карты). Для этого необходимо с помощью циркуля-измерителя измерить кратчайшее расстояние от точки А до южной рамки карты, затем приложить измеритель к западной рамке и определить количество минут и секунд в измеренном отрезке, сложить полученное значение минут и секунд (0'27") с широтой юго-западного угла рамки – 54°30'

54°30'+0'27" = 54°30'27"

Долгота определяется аналогично.

Измеряют с помощью циркуля-измерителя кратчайшее расстояние от точки А до западной рамки карты, прикладывают циркуль-измеритель к южной рамке, определяют количество минут и секунд в измеренном отрезке (2'35") складывают полученное значение с долготой юго-западного угла рамки– 45°00'.

45°00'+2'35"=45^о02'35"

 

Рис. 29. Определение геодезических (географических) координат точек по карте

 

Для нанесения на карту точки по заданным геодезическим координатам, например точки Б, имеющей широту: 54°31'08", долготу 45°01'41" поступают следующим образом (рис.29). На боковых сторонах минутной рамки от параллели (южной стороны рамки листа карты) с широтой 54°30' отсчитывают 1'08" с юга на север и через полученные точки проводят прямую линию (параллель с широтой 54°31'08"). Затем на северной и южной сторонах минутной рамки от меридиана (западной рамки листа карты) с долготой 45°00'' отсчитывают на восток по 1'41" и через полученные точки проводят другую прямую линию (меридиан с долготой 45°01'41"). На пересечении проведенных линий и будет находиться точка с заданными координатами.

Геодезические координаты могут быть определены по крупномасштабной карте с точностью до 1-2". В линейной мере это составляет около 100 – 200 м в зависимости от широты.

Геодезическими координатами пользуются обычно при определении взаимного положения точек, удаленных друг от друга на весьма большие расстояния. Командиры подразделений чаще всего имеют дело с плоскими прямоугольными координатами.