Что такое широта и долгота в географии?

Широта и долгота

Система GPS использует географические линии широты и долготы для предоставления координат местоположения человека или интересующего его места. Чтение и понимание координат GPS требует базового понимания навигации с использованием линий широты и долготы. Использование обоих наборов линий обеспечивает координаты для разных мест по всему миру.

Изображение показывает линии широты и долготы.

Линии Широты

Линии широты – это горизонтальные линии, которые тянутся с востока на запад по всему земному шару. Самая длинная и главная линия широты называется экватором. Экватор представлен в виде 0 ° широты.

Двигаясь к северу от экватора, каждая линия широты увеличивается на 1 °. Поэтому будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 90 °. На изображении выше показаны только линии широты 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 ° и 90 ° над экватором. Вы заметите, что линия широты 90 ° представлена ​​точкой на Северном полюсе.

Все линии широты над экватором обозначены буквой «N», обозначающей север экватора. Таким образом, мы имеем 15 ° с.ш., 30 ° с.ш., 45 ° с.ш. и так далее.

Двигаясь к югу от экватора, каждая линия широты также увеличивается на 1 °. Будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 90 °. На изображении выше показаны только линии широты 15 °, 30 ° и 45 ° ниже экватора. Линия 90 ° широты представлена ​​точкой на Южном полюсе.

Все линии широты ниже экватора обозначены буквой «S», обозначающей юг экватора. Поэтому у нас 15 ° С, 30 ° С, 45 ° С и так далее.

Линии долготы

Линии долготы – это вертикальные линии, которые простираются от Северного полюса до Южного полюса. Главная линия долготы называется премьер-меридианом. Главный меридиан представлен как 0 ° долготы.

Двигаясь к востоку от премьер-меридиана, каждая линия широты увеличивается на 1 °. Поэтому будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 180 °. На изображении выше показаны только 20 °, 40 °, 60 °, 80 ° и 90 ° линии долготы к востоку от премьер-меридиана.

Все линии долготы к востоку от премьер-меридиана обозначены буквой «Е», обозначающей восток от премьер-меридиана. Таким образом, у нас есть 15 ° E, 30 ° E, 45 ° E и так далее.

Двигаясь к западу от премьер-меридиана, каждая линия широты также увеличивается на 1 °. Там будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 180 °. На изображении выше показаны только 20 °, 40 ° 60 °, 80 ° и 90 ° линии долготы к западу от премьер-меридиана.

Все линии долготы к западу от премьер-меридиана обозначены буквой «W», обозначающей запад от премьер-меридиана. Таким образом, у нас есть 15 ° W, 30 ° W, 45 ° W и так далее.

Определяем географические координаты

Градусная сеть поможет определить географические координаты. Поскольку мы имеем дело с дугами и окружностями, то все расчеты координат следует производить в градусах, минутах и секундах. Поэтому и сеть называется градусной.

Градусная сеть позволяет определять местоположение любой точки на земной поверхности с помощью географических координат – широты и долготы. При определении географических координат Земля принимается за шар, хотя мы помним, что она геоид.

Географическая широта φ – угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке, другими словами – это угловое расстояние точки от экватора по меридиану. Измеряется от 0 (экватор) до 90° (полюса). Различают северную (лежащую в Северном полушарии) и южную (расположенную в Южном полушарии) широту. Северную широту принято считать положительной, а южную – отрицательной. О широтах, близких к экватору, принято говорить как о низких, к полюсам – как о высоких.

Все точки, лежащие на одной параллели, имеют одинаковую широту. На глобусе параллели подписываются на 0° и 180° меридианах, на картах – на боковых рамках.

Определение географической широты

Все параллели – окружности, они содержат 360°. От экватора до каждого из полюсов градусное расстояние составляет 90°.

Ответьте на вопросы. По какой параллели можно быстрее совершить кругосветное путешествие – по 0° или по 66°? Почему кругосветные плавания нельзя считать доказательством шарообразности Земли?

«… 7июня 1862 г. трёхмачтовое судно «Британия» … Глазго потерпело крушение …гони … южн… берег… два матроса Капитан Гр… дости… контин… пл… жесток… инд… брошен этот документ … долготы и 37° … широты. Окажите им помощь… погибнут …» — это всё, что было известно о гибели судна капитана Гранта из романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта». Но одной широты недостаточно, чтобы определить положение объекта на Земле. Ведь 37 параллель только в Южном полушарии пересекает и Южную Америку, и Австралию, и Новую Зеландию, и многочисленные острова.

Географическая долгота λ – двугранный угол, образованный плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, иначе – угловое расстояние точки от начального меридиана.

Все меридианы – дуги и по длине они одинаковые. Поэтому люди договорились, от какого из них вести отсчёт. Долгое время каждая страна вела счёт долготы от своего начального меридиана, Франция – от Парижского, Россия – от Пулковского (с обсерваторией) у Санкт-Петербурга, США и Англия – от Гринвичского. С 1884 года нулевым и начальным меридианом для всех стран считается Гринвичский. Он проходит через пригород города Лондона Гринвич, где в 1637 г была основана одна из старейших в мире астрономических обсерваторий. Выбор начального меридиана очень важен, так как с ним связан и отсчёт времени.

От нулевого меридиана ведут счёт расстояния в градусах на восток от 0° до 180° и на запад 0° до 180°. Нулевой меридиан, продолжением которого является 180°, делит Землю на Западное и Восточное полушария. Меридианы показывают направление север-юг.

К востоку от Гринвичского меридиана долгота восточная, к западу – западная. От неё зависит местное солнечное время. Все точки, лежащие на одном меридиане, имеют одинаковую долготу. На глобусе меридианы подписываются на экваторе, на картах – на экваторе или на верхней и нижней рамках. На практике географическую долготу определяют по разнице местного времени между нулевым меридианом и меридианом пункта наблюдения.

Определение географической долготы

Любая точка на земле имеет свой «географический адрес». Теперь мы знаем, что этот адрес состоит из двух частей. Это как при игре в «морской бой», где тоже используется адрес. Две части географического адреса – широта и долгота, определить их нам помогает градусная сеть. Широта – место точки на определённой параллели, долгота – на меридиане. Место их пересечения и есть географический адрес – географические координаты.

Зная географические координаты можно найти любой объект на карте. И, наоборот, можно нанести новый объект на карту, определив его географические координаты, как это делали все первооткрыватели. Ошибки в этом стоили многих жизней.

До времени существования навигаторов, географические координаты в открытом море определяли сначала с помощью такого прибора, как астролябия, а затем его заменил секстант.

Астролябия

Секстант

Google Карты

Популярный сервис карт от Google позволяет как осуществлять поиск по заданным координатам, так и определять координаты уже найденного географического объекта. Давайте разберемся, как осуществляются обе процедуры.

Найти точку на карте по долготе и широте с помощью Google можно следующим образом:

1. Зайдите на сайт с географическими картами.
2. Перейдите к поисковой строке. Сюда необходимо вписать или вставить координаты.
3. Если у вас уже есть точные данные местоположения, то просто вставьте их в строку и выберите найденный вариант. Google сам покажет нужную точку на карте.

Если вы хотите вручную ввести координаты, то выберите один из трех правильных вариантов:

• в формате градусов, минут и секунд;
• в формате градусов и десятичных минут;
• в десятичных градусах.

Пример каждого из вариантов представлен на скриншоте ниже.

Сначала указывается широта, а затем долгота. Помните, что в качестве разделительного знака перед десятичными знаками должна использоваться точка, а не запятая. Если вы впишете неправильные значения, то не найдете нужное место на карте.

Теперь разберемся, как можно узнать координаты той или иной точки. С помощью Google данная процедура выполняется крайне просто:

1. Отыщите нужное место на карте.
2. Кликните ЛКМ по точке один раз. В нижней части карты появится всплывающее окно с указанием названия места (город, область и прочее), а также с координатами.

1. Кликните по координатам. Они появятся в поиске. В окне информации появятся два варианта написания широты и долготы.

Полученные данные можно скопировать и использовать в своих целях. Еще один вариант поиска точки по координатам – это поисковая система от той же компании. Вам нужно всего лишь зайти в поисковик и вставить значения в строку, затем нажать Enter. Перед результатами поисковой выдачи появится блок с картой и отметкой. Кликните по ней, чтобы перейти к полной версии Google Карты.

Мнение эксперта
Дарья Ступникова
Специалист по WEB-программированию и компьютерным системам. Редактор PHP/HTML/CSS сайта os-helper.ru.

Все описанные методы работают и на мобильных устройствах в одноименном приложении от Google.

Устройства с поддержкой GPS

Чтобы воспользоваться точной точностью системы GPS, вам необходимо устройство с поддержкой GPS. Эти устройства обмениваются данными напрямую со спутниками GPS, используя маломощные радиоволны. Общаясь по крайней мере с тремя спутниками GPS, устройство может точно определять свое местоположение на Земле.

Эта ссылка (PDF) это постер это показывает, как система GPS точно определяет ваше местоположение. Устройства с поддержкой GPS включают в себя:

GPS навигационные устройства

Такие компании, как Garmin и Magellan, производят специальные GPS-навигационные устройства. Они бывают разных размеров и могут напоминать смартфон или планшет. Эти устройства имеют специальное встроенное программное обеспечение, которое использует систему GPS, чтобы помочь людям найти кратчайший путь к определенному месту, найти интересные места и многое другое. Они обычно используются в транспортных средствах, походах и определенных спортивных состязаниях.

Смартфоны

Большинство смартфонов, особенно телефонов высокого класса, поддерживают GPS и могут использоваться в качестве навигационного устройства, если у вас установлены правильные приложения.

Мобильные компьютеры

Некоторые ноутбуки и нетбуки поддерживают GPS и предоставляют навигационную информацию в пути.

Компьютерные периферийные устройства

Устройства, подключающиеся к компьютеру через USB, Bluetooth или слоты расширения, позволяют компьютеру использовать систему GPS.

Система географических координат. География

Земля как планета

Почему только так, а не иначе?

А давайте вернёмся к началу этого параграфа. Помните? Вы — капитан тонущего корабля. По радио вы подаёте сигнал о помощи и указываете свои координаты. Но связь может быть не очень хорошей, и нужно обязательно сделать так, чтобы сообщение было по возможности понятным. Если вы выполнили правило записи координат, то радист другого корабля, услышав сквозь треск и шум всего два числа, будет точно знать, что первое из них — широта, а второе — долгота, а не наоборот. И когда радист с другого корабля получит ваше сообщение о том, что вы находитесь в точке с координатами 30° ю.ш. 150° з.д., тогда — ждите помощи, и она придёт. На море принято помогать всем, кто терпит бедствие. Потому что никто не может быть уверен в том, что завтра ему самому не понадобится чья-то помощь.

Ключевые слова

Система координат, географическая широта, параллель, географическая долгота, меридиан, Гринвич

Проверим знания

1. Для чего нужны координаты? 2. На какие полушария экватор делит земной шар? 3. Чему параллельна параллель? 4. Какие точки соединяют меридианы? 5. Чем экватор отличается от любой другой параллели? 6. Почему начальный меридиан называют Гринвичем? 7. На какие полушария делит Гринвич земной шар? 8. Что показывает географическая широта? 9. Что такое географическая долгота? 10. Чему равна географическая широта экватора?

А теперь более сложные вопросы

1. С помощью рис. 38 определите географическую широту Москвы, Парижа и Сиднея. 2. Определите географическую долготу Москвы и Сиднея. 3. Каковы максимально возможные значения географической широты и долготы? Почему? 4. Как вы объясните такое определение: «Экватор — самая длинная параллель»? 5. По какой параллели кругосветное путешествие будет короче: 40° с.ш. или 50° ю.ш.?

Поработаем с картой

1. Определите координаты следующих географических объектов: вулкана Килиманджаро, южной оконечности Африки, острова Пасхи, южной оконечности острова Гренландия. 2. Где находится точка с координатами 0 широты и 0 долготы? 3. Чему равна географическая широта Северного тропика и Южного полярного круга?

И наконец, тест

1. Географическая широта откладывается от:

• а) экватора; б) Северного полюса; в) начального меридиана; г) Москвы.

2. Какое максимальное значение имеет географическая широта:

• а) 0°; б) 90°; в) 180°; г) такого значения не существует?

3. Географическая долгота откладывается от:

• а) Гринвича; б) нулевого меридиана; в) начального меридиана; г) верны все варианты ответа.

Ответы на тесты

1. а, 2. б, 3. г.

Как узнать координаты объекта

Чтобы узнать географический адрес местоположения в виде координат, нужно кликом поставить отметку в этой точке на карте. Далее, при работе на компьютере через браузер, нужно вызвать контекстное меню с помощью правого клика мышкой по объекту. В появившемся окне верхней строкой будут указаны координаты.

Работая в приложении «Google Maps» на смартфоне, нужно касанием интересующей точки поставить отметку на карте.

Далее, если вы работаете на устройстве с iOS, смахните экран вверх, чтобы развернуть страницу информации об объекте. Здесь и будут указаны координаты.

Если вы работаете на Android, увидите координаты заданной точки в строке поиска вместо адреса.

Что такое географические системы координат?

Вот как можно запомнить широту и долготу:

В географической системе координат (ГСК) используется трехмерная сферическую поверхность для определения местоположения на Земле. ГСК часто неправильно называют датумом, хотя датум – это только часть ГСК. ГСК включает угловую единицу измерения, начальный меридиан и датум (основанный на сфероиде).

Точка на сфероиде определяется значениями широты и долготы. Широта и долгота – это углы, вершина которых расположена в центре Земли, а одна из сторон проходит через точку на земной поверхности. Углы, как правило, измеряются в градусах (или в градах). Земля в виде глобуса, на котором показаны значения широты и долготы. В сферической системе “горизонтальные линии” или линии, соответствующие направлению восток-запад, это линии равной широты, или параллели. “Вертикальные линии”, или линии идущие в направлении с юга на север, это линии равной долготы, или меридианы. Эти линии опоясывают глобус и образуют сеть географической координатной привязки, называемую градусной сеткой.

Линия широты, которая расположена посередине между полюсами, носит название экватора. Она соответствует линии нулевой широты. Линия нулевой долготы носит название нулевого (или начального) меридиана. Для большинства географических систем координат нулевой меридиан – это линия долготы, проходящая через обсерваторию Гринвич в Англии. Некоторые страны используют в качестве нулевых меридианов линии долготы, проходящие через Берн, Боготу или Париж. Начальная точка картографической сетки (0,0) определяется местом пересечения экватора и нулевого меридиана. Затем глобус делится на четыре географических квадранта (четверти шара), которые определяются показаниями компаса в начальной точке. Север и юг расположены, соответственно, выше и ниже экватора, а запад и восток – соответственно, слева и справа от нулевого меридиана.

Значения широты и долготы, как правило, измеряются либо в десятичных градусах, либо в градусах, минутах, секундах (DMS). Значения широты отсчитываются относительно экватора и могут изменяться от 90° на Южном полюсе до +90° на Северном полюсе. Значения долготы отсчитываются относительно нулевого меридиана. Они могут меняться от -180° при движении на запад от нулевого меридиана и до 180° при движении на восток от нулевого меридиана. Если за нулевой меридиан принят Гринвич, то координаты в Австралии, расположенной к югу от экватора и к востоку от Гринвича, будут иметь положительные значения долготы и отрицательные значения широты.

Удобно отсчитывать значения долготы по оси X, а широты – по оси Y. В географической системе координат данные отображаются так, как будто градус – это линейная единица измерения. Этот метод по существу не отличается от проекции Plate Carrée.

Хотя значения широты и долготы используются для определения точного положения точки на поверхности шара, эти величины не являются универсальными единицами измерения. Только на экваторе расстояние, соответствующее одному градусу долготы примерно равно расстоянию, соответствующему одному градусу широты. Это происходит из-за того, что экватор – это единственная параллель, чья длина соответствует длине меридиана (двойного). (Окружности, у которых тот же радиус, что и у сфероида Земли, носят название больших окружностей. Таковыми являются экватор и все меридианы).

Линии широты проходят с востока на запад и параллельны друг другу. Если вы идете на север, значения широты увеличиваются. Наконец, значения широты (значения Y) находятся в диапазоне от -90 до +90 градусов. Но линии долготы идут с севера на юг. Они сходятся на полюсах. А его координаты X находятся в диапазоне от -180 до +180 градусов. Координаты широты и долготы составляют нашу географическую систему координат.

Расчеты

Приступаем к расчетам. Из открытых источников нам известно, что:

• Средний радиус Земли R = 6371210 м.

• Экваториальный радиус Земли R_Э = 6378,245 м.

• Полярный радиус Земли R_П = 6356,830 м.

Я для расчетов взял средний радиус. Естественно нужно помнить, что земля все-таки не идеальная сфера, поэтому погрешность есть и в этих расчетах, но для нашей задачи это допустимая погрешность.

Я написал небольшой код для проверки вычислений, и для того, чтобы я мог взять числа и проверить их на реальных данных.

В коде я сразу установил константу расстояния, радиуса земли и принял решение все считать в метрах, поскольку данные я нашел в метрах и лень было разделить их на 1000, да и в метрах казалось, что точность немного выше, чем в километрах с округлением.

Суть этого кода в следующем. Мы не забываем перевести градусы координат в радианы, поскольку формула из википедии рассчитана на радианы. Мы вычисляем дельту ширины и долготы одинаково по одной и той же формуле, поскольку мы условились что у нас идеальный шар и эта погрешность нам допустима. С помощью формулы мы узнаем сколько градусов у нас в одном километре, а дальше простая пропорция.

1 градус — 63046.689652997775 метровX градусов — 200000 метров

Если 1 градус, соответствует 63046.689652997775 метров (для широты вычисленной из координаты), то 20000 метров соответсвует X. Дальше, как в школе учили, наискосок умножаем на оставшееся делим. И так как там у нас получается умножение на 1, то это действие можно упустить и записать как `DISTANCE / deltaLat`. Тоже самое проделываем для координаты долготы. На этих конкретных координатах получаются числа 0.31722522007226484 и 0.22583381380662185. По сути это и есть числа, готовые прибавляться к координатам, чтобы получить тот самый заветный квадрат.Теперь мы можем добавить эти числа в SQL запрос, чтобы посмотреть, что за выборка у нас получится:

Ну и в моей выборке оказалось 7 объектов. Конечно я взял эту выборку и проверил координаты с помощью линейки на Яндекс Картах. В моем случае все попали в радиус обозначенных 20км. Но мы же помним, что взяли квадрат, а не окружность для вычисления?! Я там даже схему нарисовал в начале, что за квадрат. Итак, если сделать окружность, внутри этого квадрата, она как раз будет радиусом примерно те же 20 км.

Я добавил картинку для наглядности. Видно, что если высота квадрата 40 км, и в нем окружность, то радиус ее тоже будет соответствовать 20 км. Остаются лишние области — углы квадрата, которые я закрасил зеленым. Это то что у нас может попасть в выборку, но они уже не соответствуют именно радиусу в 20 км. Т.е. это лишние данные. И вот тут приходит на помощь та самая формула, о которой я говорил в начале — Расчет расстояния между координатами. С помощью этой формулы можно сравнить исходную точку с координатами из выборки и отсечь те, что будут превышать те самые 20 км, поставленные в задаче.

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 одних данных в другие требует таких как преобразование 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».

Похожие записи:

Экскурсия на остров-град свияжск Мадейра открыла границы для россиян в 2021 году Как привязать второй крючок к леске на удочке: лучшие способы Ивангород и его крепость: как попасть и что обязательно посмотреть Остров кижи: место, где время остановилось Покупка или аренда недвижимости в европе: какой вариант выбрать?