4. Системы координат в геодезии и топографии

Определение и классификации

Земные системы координат– системы координат, ориентированные по отношению точек, неподвижных на земной поверхности

Системы координат на плоскости

Системы координат в пространстве

Звёздные системы координат – системы координат, ориентированные по отношению к далёким звёздам

Геодезические системы координат

Классификация по направлению осей координат

Геометрическая классификация

?

Классификация по виду (форме) систем

Данная система участвует в суточном вращении Земли, оставаясь неподвижной относительно точек земной поверхности

Сферические координаты – радиус-вектор, геоцентрические широта и долгота – определяют положение точки относительно физической поверхности Земли

Эллипсоидальные координаты – геодезические широта, долгота и высота – определяют положение точки относительно выбранного земного эллипсоида

Выделяют ось Абсцисс ( ось X) и ось Ординат (ось Y)

Основные элементы систем координат

Начало координат – точка пересечения осей координат (0), от которой ведётся их счёт

Оси координат – числовые прямые, имеющие общую нулевую точку (начало координат)

Ось X лежит на пересечении экватора с плоскостью Гринвичского меридиана

Ось Y также лежит в плоскости экватора и дополняет систему координат до правой

Сферические координаты

Эллипсоидальные координаты

Квазигеоцентрические координаты

Геоцентрические

координаты

Прямоугольные координаты на плоскости – снабжённые знаками + или – расстояния x и y точки от двух взаимно перпендикулярных прямых X и Y, являющихся координатными осями

Прямоугольные координаты в пространстве – три числа x, y и z (аппликата), определяющие положение точки относительно трёх взаимно перпендикулярных плоскостей, пересекающихся в начале координат и по координатным осям X, Y и Z

Полярные координаты на плоскости (поверхности) – два числа: полярное расстояние (ρ) точки от фиксированного начала и полярный угол (δ) между выбранной полярной осью и направлением на точку

Полярные координаты в пространстве – радиус-вектор (расстояние от начала координат до заданной точки), азимут и вертикальный угол (зенитное расстояние)

Начало системы расположено в центре масс Земли

Ось Z направлена по Условному земному полюсу и соответствует некоторому фиксированному среднему положению оси вращения планеты, так как ось вращения перемещается со временем в теле Земли и относительно звёзд

Геоцентрические (планетоцентрические) системы – системы координат с началом в центре масс Земли (планеты)

Квазигеоцентрические системы – системы координат с началом около центра масс Земли

Прямоугольные координаты

Полярные координаты

Топоцентрические координаты

Пространственная Гринвичская прямоугольная геоцентрическая система координат

Положение точек земной поверхности относительно земных эллипсоидов (общеземного или референц-эллипсоида) определяется геодезическими широтой (B), долготой (L) и высотой (H)

Прямоугольные геоцентрические координаты (X, Y, Z), пространственные эллипсоидальные координаты (B, L, H), а также плоские координаты (x, y) представляют

Систему геодезических координат

Данная система широко применяется в геодезии, топографии и картографии, и она объединяет в единую систему данные топографических съёмок и картографирования по всей поверхности Земли

Топоцентрические системы – системы координат, начало которых совпадает с точкой наблюдения на земной поверхности или в околоземном пространстве

Классификация по положению начала координат

Геодезическая система координат (пространственные эллипсоидальные координаты)

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ДОЛГОТА (L) – двугранный угол между плоскостью начального меридиана данного эллипсоида и плоскостью геодезического меридиана данной точки

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ШИРОТА (B) – угол между нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора данного эллипсоида

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ВЫСОТА (H) – расстояние, отсчитываемое по нормали от поверхности данного эллипсоида до точки на физической поверхности Земли

Нормаль – прямая, проходящая через точку и перпендикулярная к касательной в этой точке

СИСТЕМА КООРДИНАТ (координаты) – числа, заданием которых определяется положение точки на плоскости, поверхности или в пространстве

Система координат устанавливает начальные (исходные) точки поверхности или линий отсчёта необходимых величин – начало отсчёта и единицы измерения

МЕЖДУНАРОДНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ устанавливают фундаментальные геодезические параметры, характеризующие общеземные эллипсоиды и закрепляют

пространственную Гринвичскую прямоугольную геоцентрическую систему координат

относительно характерных точек земной поверхности

Референцные системы координат

Отличие в положении центров СК-42 и СК-95

?

У применяющегося в СССР (а затем и в РФ) референц-эллипсоида Красовского за начальный пункт принята Пулковская обсерватория; превышение геоида над референц-эллипсоидом в начальном пункте равно 0

До 2002 года данная система координат носила название Система координат 1942 года (СК – 42)

С 1 июля 2002 года введена новая, высокоточная единая государственная

Система координат СК – 95

Десятичные

35,886177 в. д.

56,885922 с. ш.

Геодезическую систему координат, связанную с референц-эллипсоидом, распространённую в пределах материка или государства, называют

референцной системой координат

В СССР в 1940 году под руководством Н. Ф. Красовского и А. А. Изотова были рассчитаны параметры референц-эллипсоида, которые официально приняты в качестве базовых параметров в 1946 году

Учебник "ТОПОГРАФИЯ"

Часть 2

Параграф 2.1, 2.2 и 2.4

Географические

35°53'10,24" в. д.

56°53'11,58" с. ш.

Формы представления координат

Системы координат в геодезии и топографии

Параметры референцной системы координат включают:

• параметры референц-эллипсоида
• высоту геоида над эллипсоидом
• исходные геодезические даты (геодезические широта и долгота начального пункта, азимут с начального пункта на ориентирный пункт геодезической сети)

Геодезические системы координат,

связанные с общеземными эллипсоидами, распространённые на всю Землю и предназначенные для решения научных и практических задач на планетарном уровне, называют

общеземными системами координат

(WGS – 84 на эллипсоиде GRS – 80; СК – 90 на эллипсоиде ПЗ – 90)