Географические координаты — система широт и долгот¶

Географические координаты — система пространственных координат, определяющая положение точки на поверхности Земли (или другого небесного тела) с помощью двух угловых величин: широты и долготы. Эта система является фундаментальной основой картографии, навигации, геодезии и геоинформационных систем, позволяя однозначно идентифицировать местоположение любого объекта на планете.

¶Основные понятия

¶Широта

Географическая широта — это угол между плоскостью экватора и нормалью (отвесной линией) к поверхности земного эллипсоида в данной точке. Измеряется в градусах от 0° на экваторе до 90° на полюсах. Различают северную широту (с.ш.) в Северном полушарии и южную широту (ю.ш.) в Южном полушарии. Параллели — линии равной широты, представляющие собой окружности, плоскости которых параллельны плоскости экватора.

¶Долгота

Географическая долгота — это двугранный угол между плоскостью начального (нулевого) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Измеряется от 0° до 180° к востоку (в.д.) и к западу (з.д.) от нулевого меридиана. Меридианы — линии равной долготы, представляющие собой полуокружности, соединяющие северный и южный полюса.

¶Начальный меридиан

За нулевой меридиан в современной международной практике принят меридиан, проходящий через ось пассажного инструмента Гринвичской обсерватории в Лондоне (Великобритания). Это решение было закреплено в 1884 году на Международной меридианной конференции в Вашингтоне. До этого в разных странах использовались собственные нулевые меридианы (например, Пулковский в Российской империи, Парижский во Франции).

¶Формы записи координат

Географические координаты могут записываться в нескольких форматах:

• Градусы с десятичной дробью (DD): 55.7558° с.ш., 37.6173° в.д.
• Градусы, минуты и секунды (DMS): 55°45′19″ с.ш., 37°37′02″ в.д.
• Градусы и десятичные минуты (DMM): 55°45.322′ с.ш., 37°37.038′ в.д.

Пересчёт между форматами осуществляется по стандартным арифметическим правилам: 1 градус равен 60 минутам, 1 минута равна 60 секундам.

¶Высота и трёхмерные координаты

Для полного определения положения точки в пространстве кроме широты и долготы используется третья координата — высота над уровнем моря (альтитуда). В геодезии применяется понятие геодезической высоты — расстояния по нормали от поверхности земного эллипсоида до точки. В России высоты отсчитываются от нуля Кронштадтского футштока (Балтийская система высот).

¶Системы координат и датумы

Географические координаты не являются абсолютными — они зависят от выбранной модели Земли (датума). Наиболее распространённые системы:

• WGS 84 (World Geodetic System 1984) — глобальная геодезическая система, используемая в спутниковой навигации (GPS), основана на земном эллипсоиде с большой полуосью 6 378 137 м.
• ПЗ-90 (Параметры Земли 1990) — отечественная система, используемая в системе ГЛОНАСС.
• СК-42 (Система координат 1942 года) — историческая система, применявшаяся в СССР для топографических работ.

Разница координат одной и той же точки в разных датумах может достигать сотен метров, поэтому при работе с координатами обязательно указание используемой системы.

¶Применение

Географические координаты используются:

• в морской, воздушной и наземной навигации;
• в картографии и топографии при создании карт и планов;
• в геодезических изысканиях и кадастровом учёте;
• в глобальных навигационных спутниковых системах (GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou);
• в геоинформационных системах (ГИС) для пространственного анализа;
• в метеорологии, экологии и других науках о Земле;
• в системах экстренного реагирования (определение местоположения вызова).

¶Точность и погрешности

Точность определения координат зависит от метода: астрономические наблюдения дают погрешность порядка десятков метров, спутниковая навигация — от единиц метров до сантиметров (в дифференциальном режиме), геодезические измерения — до миллиметров. На точность влияют также форма Земли (геоид отклоняется от эллипсоида на величину до 100 метров) и локальные гравитационные аномалии.

¶Интересные особенности

Один градус широты примерно соответствует 111 километрам (величина меняется от 110,6 км на экваторе до 111,7 км на полюсах из-за сжатия Земли). Длина одного градуса долготы зависит от широты: на экваторе она составляет около 111 км, а на широте 60° — уже примерно 55,6 км. На полюсах долгота не определена, так как все меридианы сходятся в одной точке.