Географические координаты сантьяго

3D декартовы координаты

Каждая точка, выраженная в эллипсоидальных координатах, может быть выражена как прямолинейная xyz ( декартова ) координата. Декартовы координаты упрощают многие математические вычисления. Декартовы системы разных датумов не эквивалентны.

В центре Земли, фиксировано на Земле

Земля по центру, фиксированные координаты Земли относительно широты и долготы.

Геоцентрическая Земля фиксированная (также известный как ECEF, ECF, или обычные наземные системы координат) вращается с Землей , и имеет свое начало в центре Земли.

Обычная правая система координат ставит:

• Начало координат в центре масс Земли, точка, близкая к центру фигуры Земли.
  
• Ось Z на линии между Северным и Южным полюсами с положительными значениями, увеличивающимися к северу (но не совсем совпадает с осью вращения Земли)
• Оси X и Y в плоскости экватора
• Ось X, проходящая через нее, простирается от 180 градусов долготы на экваторе (отрицательное значение) до 0 градусов долготы ( ) на экваторе (положительное значение).
• Ось Y, проходящая через нее, простирается от 90 градусов западной долготы на экваторе (отрицательное значение) до 90 градусов восточной долготы на экваторе (положительное значение).

Местная касательная плоскость

Земля по центру Земля фиксированная, координаты — восток, север, верх.

Локальная касательная плоскость может быть определена на основе вертикальных и горизонтальных размеров. Вертикальная координата может указывать либо вверх , либо вниз. Для рамок существует два вида условных обозначений:

• Восток, Север, вверх (ЕНУ), используется в географии
• Север, восток, вниз (NED), используется специально в аэрокосмической отрасли

Во многих приложениях для наведения и отслеживания местная декартова система координат ENU гораздо более интуитивно понятна и практична, чем ECEF или геодезические координаты. Локальные координаты ENU формируются из плоскости, касательной к поверхности Земли, привязанной к определенному месту, и поэтому ее иногда называют местной касательной или локальной геодезической плоскостью. Условно обозначена восточная ось — север и верх .
Икс{\ displaystyle x}у{\ displaystyle y}z{\ displaystyle z}

В самолете большинство интересных объектов находится под ним, поэтому разумно определить «вниз» как положительное число. Координаты NED позволяют это в качестве альтернативы ENU. Условно обозначена северная ось , восток и вниз . Чтобы избежать путаницы между и и т. Д., В этой статье мы ограничим локальную систему координат до ENU.
Икс′{\ displaystyle x ‘}у′{\ displaystyle y ‘}z′{\ displaystyle z ‘}Икс{\ displaystyle x}Икс′{\ displaystyle x ‘}

Геодезические данные

Чтобы однозначно определить направление «вертикальной» и «горизонтальной» поверхности, над которой они измеряют, картографы выбирают опорный эллипсоид с заданным началом и ориентацией, который наилучшим образом соответствует их потребностям в области, которая должна быть нанесена на карту. Затем они выбирают наиболее подходящее отображение сферической системы координат на этот эллипсоид, называемое наземной системой отсчета или геодезической системой отсчета .

Базы могут быть глобальными, что означает, что они представляют всю Землю, или они могут быть локальными, что означает, что они представляют собой эллипсоид, наилучшим образом подходящий только для части Земли. Точки на поверхности Земли перемещаются относительно друг друга из-за движения континентальной плиты, опускания и суточного движения Земли при приливе, вызванном Луной и Солнцем. Это ежедневное движение может достигать метра. Континентальное движение может достигать 10 см в год или 10 м за столетие. В зоне высокого давления погодной системы может произойти проседание на 5 мм . Скандинавия поднимается на 1 см в год в результате таяния ледяных щитов последнего ледникового периода , но соседняя Шотландия поднимается только на 0,2 см . Эти изменения несущественны, если используются локальные данные, но статистически значимы, если используются глобальные данные.

Примеры глобальных датумов включают Всемирную геодезическую систему (WGS 84, также известную как EPSG: 4326), систему координат по умолчанию, используемую для Глобальной системы позиционирования , и Международную наземную систему отсчета и систему координат (ITRF), используемую для оценки дрейфа континентов и деформации земной коры. . Расстояние до центра Земли можно использовать как для очень глубоких позиций, так и для позиций в космосе.

Местные датумы, выбранные национальной картографической организацией, включают Североамериканский датум , европейский ED50 и британский OSGB36 . Для данного местоположения датум обеспечивает широту и долготу . В Соединенном Королевстве используются три общепринятые системы широты, долготы и высоты. WGS 84 отличается в Гринвиче от карты OSGB36 примерно на 112 метров. Военная система ED50 , используемая НАТО , отличается примерно от 120 м до 180 м.
ϕ{\ displaystyle \ phi}λ{\ displaystyle \ lambda}

Широта и долгота на карте, составленной относительно местной системы координат, могут не совпадать с данными, полученными от приемника GPS. Преобразование координат из одной системы координат в другую требует системы например, Гельмерта , хотя в определенных ситуациях может быть достаточно простого перевода .

В популярном программном обеспечении ГИС данные, спроецированные по широте / долготе, часто представляются в виде географической системы координат . Например, данные по широте / долготе, если датум , обозначается как «GCS North American 1983».

История

Изобретение географической системы координат, обычно приписывают Эратосфен из Кирена , которые составили его ныне утраченные географии в Александрийской библиотеке в 3 веке до н.э.. Спустя столетия, из Никеи улучшился на этой системе путем определения широты от звездных измерений , а не высот солнца и определения долготы по таймингам лунных затмений , а не счислению . В 1-м или 2-м веке Марин из Тира составил обширный географический справочник и математически построенную карту мира, используя координаты, измеренные к востоку от нулевого меридиана на самой западной известной земле, обозначенной как Острова Удачи , у побережья Западной Африки вокруг Канарских островов или мыса. Острова Верде и измеряются к северу или югу от острова Родос у Малой Азии . Птолемей приписал ему полное принятие долготы и широты, а не измерение широты с точки зрения продолжительности летнего дня.

Птолемей второго века География используется один и тот же меридиан , но измеренная широты от экватора вместо. После того, как их работа была переведена на арабский язык в 9 — м века, Аль-Хореое «сек Книги Описания Земли исправлен MARINUS» и ошибки Птолемея о длине Средиземного моря , в результате чего средневековой арабскую картографии использовать меридиан около 10 ° к востоку от линии Птолемея. Математическая картография возобновилась в Европе после восстановления Максимом Планудесом текста Птолемея незадолго до 1300 г .; текст был переведен на латинский в Флоренции по Якобусу Angelus вокруг 1407.

В 1884 году в США прошла Международная конференция по меридианам , на которой присутствовали представители двадцати пяти стран. Двадцать два из них согласились принять долготу Королевской обсерватории в Гринвиче, Англия, в качестве нулевой линии отсчета. Доминиканская Республика голосовала против движения, в то время как Франция и Бразилия воздержались. Франция приняла среднее время по Гринвичу вместо местных определений Парижской обсерватории в 1911 году.