Системы координат, применяемые в геодезии

С помощью координат можно точно определить положение объекта. Однако известно, что наша планета имеет сложную форму. 

Поэтому системы координат (СК), применяемые в геодезии, могут иметь несколько видов. Они применяются для того, чтобы точно определить расположение объекта.

Геодезическая система координат

Данные, которые должны быть привязаны к определённому месту на земной поверхности, играют важную роль в различных сферах человеческой деятельности. 

Вот несколько примеров:

• при создании карт во время проведения топографической съёмки для отображения расположения предметов и их высот;

• для решения различных задач в навигации;

• при использовании спутниковых навигационных систем.

СК строится следующим образом:

1. Проводится плоскость через экватор (экваториальная).

2. Перпендикулярно ей рассматривается такая, которая проходит через нулевой меридиан.

3. Фиксируется расположение центра земли и полюсов.

Чтобы определить положение точки на Земле, к ней проводят отрезок, который перпендикулярен этому участку Земли. Обычно он отличается от того, который соединяется с центром планеты.

Строится сечение, проходящее через нормаль и полюса. Определяется угол, который она образует с проходящим через начальный геодезический меридиан. Таким образом определяется геодезический меридиан объекта.

Определяется ещё одно сечение, содержащее нормаль и оба полюса планеты. Здесь определяется линия пересечения с экваториальной. Теперь осталось определить угол между этой линией и нормалью, который равняется параллели этого места.

Астрономическая система координат

Земля имеет форму, которая называется геоидом. При использовании астрономических показателей требуется определить положение объекта на её поверхности с помощью определения астрономической широты и долготы.

Для вычисления первой из этих величин необходимо мысленно провести перпендикуляр к поверхности Земли в месте, для которого определяется положение. 

Для определения широты определяется угол с экваториальной плоскостью. 

Для вычисления долготы требуется вычислить двугранный угол плоскости, включающей в себя астрономическую нормаль и полюса, и той, которая включает в себя гринвичский меридиан. 

Для вычисления чисел в этой СК пользуются специальными инструментами для точных астрономических измерений углов и их приращений. Важно отметить, что нормаль в этой СК не совпадает с той, которая используется в геодезической. Если совпадения бывают, то они очень редки.

Полярная и биполярная система координат

В этом случае основой для определения положения места является использование полярной оси и её начала. В этом случае допускается применение линий, выбранных каким-либо удобным способом.

При определении местоположения нужно зафиксировать угол с полярной осью и расстояние от точки отсчёта. Такую СК применяют при работе на местности.

При работе с биполярной СК на местности используются две полярных оси. 

Направление на искомую точку будет иметь определённый угол с одной и с другой. Будет зафиксировано два расстояния: от одной начальной точки и от другой.

Сферическая система координат

Форма Земли более сложная по сравнению с правильной сферой. Однако при составлении карт, которые охватывают сравнительно небольшую площадь, для простоты предполагают, что планета представляет собой правильный шар.

В этом случае определение показателей происходит аналогично тому, как это делается в геодезической СК, но здесь вместо нормали используется отрезок между геометрическим центром сферы и точкой на поверхности. 

Здесь используются сферическая широта и долгота.

Система плоских прямоугольных координат

Для определения положения тел на земной поверхности можно использовать обычную прямоугольную СК.

Чтобы построить её центр и оси, необходимо учесть следующее:

1. В качестве исходной точки рассматривается центр масс нашей планеты.

2. Ось Z совпадает с осью вращения.

3. Ось X проходит через пересечение экваториальной плоскости, той, которая проходит через полюса и гринвичский географический меридиан и поверхности земного шара.

4. Y также проходит через экваториальную плоскость и поверхность планеты. Она перпендикулярна осям X и Z. Эта ось смотрит так, чтобы поворот от X к Y, если смотреть от Z, выполнялся бы против часовой стрелки.

Плоскую прямоугольную СК можно применять для местной топографической съёмки. В этом случае фиксируют перпендикулярные оси и устанавливают показатели, соответствующие расположению данной точки.