Geografisch coördinatenstelsel

landmeetkunde
Fundamentals landmeetkunde Geodynamica Geomatics Geschiedenis
Concepts Geografische afstand geoïde Figuur van de aarde (radius en omtrek) Geodetische coördinaten Geodetisch gegeven Geodetisch Horizontale positieweergave Breedtegraad / Lengtegraad Kaartprojectie Referentie-ellipsoïde Satelliet geodesie Ruimtelijk referentiesysteem Ruimtelijke relaties Verticale posities
Technologies Wereldwijde navigatie Za. Systemen (GNSS'en) Wereldwijde pos. Systeem (GPS) GLONASS (Rusland) Beidou (BDS) (China) Galileo (Europa) NAVIC (India) Quasi-Zenith zat. Sys. (QZSS) (Japan) Discreet wereldwijd raster en geocodering
Normen (geschiedenis) NGVD 29 Zeeniveaudatum 1929 OSGB36 Ordnance Survey Groot-Brittannië 1936 SK-42 Systema Koordinaat 1942 goda ED50 Europese Datum 1950 SAD69 Zuid-Amerikaanse datum 1969 GRS 80 Geodetisch referentiesysteem 1980 ISO 6709 Geografische puntcoördinaat. 1983 NAD 83 Noord-Amerikaanse datum 1983 WGS 84 Wereld Geodetisch Systeem 1984 NAVD 88 N. Amerikaanse verticale datum 1988 ETRS89 Europese terrestrische ref. Sys. 1989 GCJ-02 Chinese versluierde datum 2002 Geo-URI Internetlink naar een punt 2010 Internationaal terrestrisch referentiesysteem Spatial Reference System Identifier (SRID) Universele dwarse Mercator (UTM)
v t e

Lengtegraadlijnen staan ​​loodrecht op en breedtegraadlijnen evenwijdig aan de evenaar.

De geografisch coördinatensysteem (GCS) Is bolvormig or geodetische coördinaten systeem voor meten en communiceren posities direct aan de De aarde as breedte en lengte. Het is de eenvoudigste, oudste en meest gebruikte van de verschillende ruimtelijke referentiesystemen die in gebruik zijn, en vormt de basis voor de meeste andere. Hoewel lengte- en breedtegraad een coördinaat vormen tuple als een Cartesisch coördinatenstelsel, is het geografische coördinatensysteem niet cartesiaans omdat de metingen hoeken zijn en zich niet op een vlak oppervlak bevinden.^{[zelf gepubliceerde bron?]}

Een volledige GCS-specificatie, zoals vermeld in de EPSG en ISO 19111-normen, omvat ook een keuze uit geodetisch gegeven (inclusief een Aarde ellipsoïde), aangezien verschillende datums verschillende breedte- en lengtegraden opleveren voor dezelfde locatie.

Geschiedenis

De uitvinding van een geografisch coördinatensysteem wordt over het algemeen toegeschreven aan Eratosthenes of Cyrene, die zijn nu verloren gecomponeerde Aardrijkskunde de Bibliotheek van Alexandrië in de 3e eeuw voor Christus. Een eeuw later, Hipparchus of Nicaea verbeterd op dit systeem door de breedtegraad te bepalen op basis van stellaire metingen in plaats van de hoogte van de zon en de lengtegraad te bepalen op basis van tijdstippen van maansverduisteringen, liever dan dood afrekening. In de 1e of 2e eeuw Marinus van Tyrus stelde een uitgebreide gazetteer samen en wiskundig geplotte wereldkaart met behulp van coördinaten gemeten ten oosten van a nulmeridiaan op het meest westelijke bekende land, aangeduid als de Fortuinlijke eilanden, voor de kust van West-Afrika rond de Kanarie or Kaapverdische eilanden, en gemeten ten noorden of ten zuiden van het eiland Rhodes korting Klein-Azië. Ptolemaeus gaf hem de volledige acceptatie van de lengte- en breedtegraad, in plaats van de breedtegraad te meten in termen van de lengte van de midzomer dag.

De 2e eeuw van Ptolemaeus Aardrijkskunde gebruikte dezelfde nulmeridiaan maar gemeten breedtegraad van de Evenaar in plaats van. Nadat hun werk was vertaald in Arabisch in de 9e eeuw, Al-Khwārizmī's Boek van de beschrijving van de aarde corrigeerde de fouten van Marinus en Ptolemaeus met betrekking tot de lengte van de Middellandse Zee,^{[let op 1]} veroorzakend middeleeuwse Arabische cartografie om een ​​nulmeridiaan te gebruiken rond 10 ° ten oosten van de lijn van Ptolemaeus. Hierna werd de wiskundige cartografie in Europa hervat Maximus Planudes' herstel van de tekst van Ptolemaeus iets voor 1300; waarin de tekst is vertaald Latijns at Florence by Jacopo d'Angelo rond 1407.

In 1884 de Verenigde Staten gehost de Internationale meridiaanconferentie, bijgewoond door vertegenwoordigers van vijfentwintig landen. Tweeëntwintig van hen stemden ermee in de lengtegraad van de over te nemen Koninklijke Sterrenwacht in Greenwich, Engeland als de nul-referentielijn. De Dominicaanse Republiek stemden tegen de motie, terwijl Frankrijk en Brazilië onthielden zich. Frankrijk aangenomen Greenwichtijd in plaats van lokale bepalingen door de Observatorium van Parijs in 1911.

Breedtegraad en lengtegraad

Diagram van de breedtegraad ϕ en lengtegraad λ hoekmetingen voor een bolvormig model van de aarde.

De "breedtegraad" (afkorting: Lat., ϕ, of phi) van een punt op het aardoppervlak is de hoek tussen het equatoriale vlak en de rechte lijn die door dat punt en door (of dichtbij) het middelpunt van de aarde gaat.^{[let op 2]} Lijnen die punten van dezelfde breedtegraad met elkaar verbinden, worden cirkels op het aardoppervlak genoemd parallellen, omdat ze evenwijdig zijn aan de evenaar en aan elkaar. De Noordpool is 90° noorderbreedte; de Zuidpool is 90 ° S. De breedtegraad van 0 ° wordt aangeduid als de Evenaar fundamenteel vlak van alle geografische coördinatenstelsels. De evenaar verdeelt de wereld in Noordelijk en zuidelijk halfrond.

De "lengtegraad" (afkorting: Long., λof lambda) van een punt op het aardoppervlak is de hoek ten oosten of ten westen van een referentiepunt meridiaan naar een andere meridiaan die door dat punt gaat. Alle meridianen zijn helften van groot ellipsen (vaak genoemd grote cirkels), die samenkomen op de Noord- en Zuidpool. De meridiaan van de Brits Koninklijke Sterrenwacht in Greenwich, in het zuidoosten van Londen, Engeland, is de internationale nulmeridiaan, hoewel sommige organisaties, zoals de Fransen Institut National de l'Informatie Geographique et Forestière-blijf andere meridianen gebruiken voor interne doeleinden. De nulmeridiaan bepaalt de juiste Oostelijk en Westelijk halfrond, hoewel kaarten deze hemisferen vaak verder naar het westen verdelen om de Oude wereld aan een enkele zijde. De antipodaal meridiaan van Greenwich is zowel 180°W als 180°O. Dit is niet te verwarren met de Internationale datumgrens, die er om politieke en gemaksredenen op verschillende plaatsen van afwijkt, ook tussen het verre oosten van Rusland en het verre westen Aleoeten.

De combinatie van deze twee componenten specificeert de positie van elke locatie op het aardoppervlak, zonder rekening te houden met hoogte of diepte. Het visuele raster op een kaart gevormd door breedte- en lengtegraden staat bekend als a graticule. De oorsprong/nulpunt van dit systeem bevindt zich in de Golf van Guinee ongeveer 625 km (390 mijl) ten zuiden van Thema, Ghana, een locatie die vaak schertsend wordt genoemd Nul eiland.

Geodetisch gegeven

Om eenduidig ​​te zijn over de richting van "verticaal" en het "horizontaal" vlak waarboven ze meten, kiezen kaartenmakers een referentie-ellipsoïde met een bepaalde oorsprong en oriëntatie die het beste passen bij hun behoefte aan het in kaart te brengen gebied. Vervolgens kiezen ze de meest geschikte mapping van de bolvormig coördinatensysteem op die ellipsoïde, een terrestrisch referentiesysteem genoemd of geodetisch gegeven.

Datums kunnen globaal zijn, wat betekent dat ze de hele aarde vertegenwoordigen, of ze kunnen lokaal zijn, wat betekent dat ze een ellipsoïde vertegenwoordigen die het beste past bij slechts een deel van de aarde. Punten op het aardoppervlak bewegen ten opzichte van elkaar als gevolg van de beweging van de continentale plaat, verzakking en overdag Aarde getij beweging veroorzaakt door de maan en de zon. Deze dagelijkse beweging kan oplopen tot een meter. Continentale beweging kan oplopen tot 10 cm een jaar, of 10 m over een eeuw. A weersysteem hogedrukgebied kan het zinken van 5 mm. Scandinavië stijgt door 1 cm een jaar als gevolg van het smelten van de ijskappen van de laatste ijstijd, maar naast Schotland stijgt alleen maar 0.2 cm. Deze veranderingen zijn onbeduidend als een lokaal gegeven wordt gebruikt, maar zijn statistisch significant als een globaal gegeven wordt gebruikt.

Voorbeelden van globale datums omvatten Wereld Geodetisch Systeem (WGS 84, ook bekend als EPSG:4326), de standaarddatum die wordt gebruikt voor de Global Positioning System,^{[let op 3]} en Internationaal terrestrische referentiesysteem en frame (ITRF), gebruikt voor schattingen continentale afdrijving en aardkorst vervorming. De afstand tot het middelpunt van de aarde kan zowel voor zeer diepe posities als voor posities in de ruimte worden gebruikt.

Lokale datums gekozen door een nationale cartografische organisatie omvatten de Noord-Amerikaanse datum, de Europeaan ED50, en de Britten OSGB36. Gegeven een locatie geeft het gegeven de breedtegraad ${\ displaystyle \ phi}$ en lengtegraad ${\ displaystyle \ lambda}$. In het Verenigd Koninkrijk zijn er drie gangbare breedtegraad-, lengtegraad- en hoogtesystemen in gebruik. WGS 84 verschilt in Greenwich van degene die op gepubliceerde kaarten wordt gebruikt OSGB36 met ongeveer 112 M. Het militaire systeem ED50, gebruikt door NATO, verschilt van ongeveer 120 m tot 180 m.

De breedte- en lengtegraad op een kaart die is gemaakt tegen een lokale datum, is mogelijk niet dezelfde als die verkregen van een GPS-ontvanger. Het converteren van coördinaten van het ene naar het andere datum vereist een datumtransformatie zoals een Helmert-transformatie, hoewel in bepaalde situaties een simpele vertaling kan voldoende zijn.

In populaire GIS-software worden gegevens die in breedtegraad/lengtegraad worden geprojecteerd vaak weergegeven als een Geografisch coördinatensysteem. Bijvoorbeeld gegevens in breedtegraad/lengtegraad als de datum de is Noord-Amerikaanse datum van 1983 wordt aangeduid met 'GCS North American 1983'.

Lengte van een graad

Op de GRS 80 of WGS 84 sferoïde op zeeniveau op de evenaar meet één breedtegraad seconde 30.715 meter, één breedtegraadminuut is 1843 meter en één breedtegraad is 110.6 kilometer. De cirkels van lengtegraad, meridianen, ontmoeten elkaar op de geografische polen, waarbij de west-oost breedte van een seconde op natuurlijke wijze afneemt naarmate de breedtegraad toeneemt. Op de Evenaar op zeeniveau meet een longitudinale seconde 30.92 meter, een longitudinale minuut is 1855 meter en een longitudinale graad is 111.3 kilometer. Bij 30 ° is een longitudinale seconde 26.76 meter, bij Greenwich (51 ° 28'38 "N) 19.22 meter en bij 60 ° is het 15.42 meter.

Op de WGS 84 sferoïde, de lengte in meters van een breedtegraad op breedtegraad ϕ (dat wil zeggen, het aantal meters dat u langs een noord-zuidlijn zou moeten afleggen om 1 graad in breedtegraad te verplaatsen, wanneer u zich op breedtegraad ϕ), gaat over

${\ Displaystyle 111132.92-559.82 \, \ cos 2 \ phi +1.175 \, \ cos 4 \ phi -0.0023 \, \ cos 6 \ phi}$

De geretourneerde maat van meters per breedtegraad varieert continu met de breedtegraad.

Evenzo kan de lengte in meters van een lengtegraad worden berekend als

${\ Displaystyle 111412.84 \, \ cos \ phi -93.5 \, \ cos 3 \ phi +0.118 \, \ cos 5 \ phi}$

(Die coëfficiënten kunnen worden verbeterd, maar zoals ze zijn, is de afstand die ze geven binnen een centimeter correct.)

De formules retourneren beide eenheden van meters per graad.

Een alternatieve methode om de lengte van een longitudinale graad op breedtegraad te schatten ${\ displaystyle \ phi}$ is om uit te gaan van een bolvormige aarde (om de breedte per minuut en seconde te krijgen, deel door respectievelijk 60 en 3600):

${\displaystyle {\frac {\pi}{180}}M_{r}\cos \phi \!}$

WAAR De gemiddelde meridionale straal van de aarde ${\displaystyle \tekststyle {M_{r}}\,\!}$ is 6,367,449 m. Omdat de aarde een afgeplatte sferoïde, niet bolvormig, dat resultaat kan enkele tienden van een procent afwijken; een betere benadering van een longitudinale graad op breedtegraad ${\ displaystyle \ phi}$ is

${\displaystyle {\frac {\pi}{180}}a\cos \beta \,\!}$

waar de equatoriale straal van de aarde ${\ displaystyle a}$ is gelijk aan 6,378,137 m en ${\displaystyle \textstyle {\tan \beta ={\frac {b}{a}}\tan \phi}\,\!}$; voor de GRS 80 en WGS 84 sferoïden, b/a wordt berekend als 0.99664719. (${\displaystyle \textstyle {\beta}\,\!}$ staat bekend als de verminderde (of parametrische) speelruimte). Afgezien van afronding is dit de exacte afstand langs een breedtegraadparallel; het zal meer werk zijn om de afstand langs de kortste route te bepalen, maar die twee afstanden liggen altijd binnen 0.6 meter van elkaar als de twee punten een lengtegraad van elkaar verwijderd zijn.

Alternatieve coderingen

Zoals elke reeks meercijferige getallen, kunnen lengte- en breedtegraadparen een uitdaging zijn om te communiceren en te onthouden. Daarom zijn er alternatieve schema's ontwikkeld voor het coderen van GCS-coördinaten in alfanumerieke strings of woorden:

• het Maidenhead Locator-systeem, populair bij radio-operators.
• het Wereld geografisch referentiesysteem (GEOREF), ontwikkeld voor wereldwijde militaire operaties, vervangen door de huidige Wereldwijd gebiedsreferentiesysteem (GAARS).
• Locatiecode openen of "Plus Codes", ontwikkeld door Google en vrijgegeven in het publieke domein.
• Geohasj, een systeem in het publieke domein gebaseerd op de Morton Z-orde curve.
• kaartcode, een open-sourcesysteem dat oorspronkelijk bij TomTom is ontwikkeld.
• What3words, een eigen systeem dat GCS-coördinaten codeert als pseudowillekeurige reeksen woorden door de coördinaten in drie getallen te verdelen en woorden op te zoeken in een geïndexeerd woordenboek.

Dit zijn geen afzonderlijke coördinatensystemen, maar alternatieve methoden voor het uitdrukken van lengte- en breedtegraadmetingen.

Zie ook

• Decimale graden – Hoekmetingen, typisch voor lengte- en breedtegraad
• Geografische afstand – Afstand gemeten langs het aardoppervlak
• Geografisch informatiesysteem – Systeem voor het vastleggen, beheren en presenteren van geografische gegevens
• Geo URI-schema – URI-schema voor geografische locatiesPagina's die wikidata-beschrijvingen weergeven als reserve
• ISO 6709 , standaardweergave van geografische puntlocatie door coördinaten
• Lineaire verwijzingen – methode van ruimtelijke verwijzingenPagina's die wikidata-beschrijvingen weergeven als reserve
• Primaire richting – Hemelcoördinatensysteem dat wordt gebruikt om de posities van hemellichamen te specificerenPagina's met korte beschrijvingen van omleidingsdoelen
• Planetair coördinatenstelsel
  • Selenografisch coördinatensysteem
• Ruimtelijk referentiesysteem - Systeem om locaties op aarde te specificeren
• Jan Smits (2015). Wiskundige gegevens voor bibliografische beschrijvingen van cartografische materialen en ruimtelijke gegevens. Geografische coördinaten. ICA Commissie voor kaartprojecties.

Opmerkingen

Referenties

bronnen

Externe links

• Media gerelateerd aan Geografisch coördinatenstelsel op Wikimedia Commons