Геодезическая система координат определяется эллипсоидом Ф.Н. Красовского (получен в 1943 г. в России).
Геодезические (эллипсоидальные) координаты относятся к общеземному эллипсоиду, центр которого совпадает с центром масс Земли. Основными линиями ОЗЭ являются меридианы и параллели (рис. 1.3). линию, проходящую через точки с одинаковыми широтами, называют параллелью, а с одинаковыми долготами- меридианом. Один из меридианов принимают за начальный (нулевой). Плоскости меридианов на эллипсоиде параллельны плоскостям одноименных геодезических меридианов точек земной поверхности. Плоскость начального меридиана на общеземном эллипсоиде совпадает с плоскостью ZOX (см. рис. 1.2) пространственной прямоугольной системы координат. Параллели на эллипсоиде лежат в плоскостях, перпендикулярных его малой оси. Линию пересечения эллипсоида с одной из таких плоскостей и проходящей через центр эллипсоида называют экваторам. Плоскость экватора на общеземном эллипсоиде совпадает с плоскостью XOY пространственной прямоугольной системы координат. Положение точки относительно общеземного эллипсоида задают ее геодезические координаты: геодезическая широта В, геодезическая долгота L и геодезическая высота H(см. рис. 1.3).
|
|
Геодезическая широта B —угол, образованный нормалью к поверхности эллипсоида, проведенной через заданную точку на поверхности Земли, и плоскостью экватора. Геодезической долготой L называют двугранный угол между плоскостью гринвичского (начального) меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Геодезической высотой H является отрезок по нормали к эллипсоиду от точки, находящейся на земной поверхности, до поверхности эллипсоида. Геодезические широта, долгота и высота точки А, находящейся на земной поверхности, показаны на рисунке 1.3. Там же изображены нормаль Am и гринвичский меридиан, проходящий через точку G. Напомним, что геодезические широты бывают северные и южные и изменяются от 0º (на экваторе) до 90º (на земных полюсах). Геодезические долготы различают как восточные и западные. Они изменяются от 0º на Гринвичском меридиане до 180º на его тихоокеанской ветви.
Пространственные прямоугольные координаты точки X, У и Z связаны с ее геодезическими эллипсоидальными координатами В, L и H следующими соотношениями:
X=(N+H)cosBcosL
Y=(N+H)cosBsinL
Z= [(1-e²)N+H]sinB
Значение N – радиус кривизны нормального сечения земного эллипсоида плоскостью первого вертикала, вычисляют по известной в геодезии формуле
N= a/√1-e² sin²B где е – эксцентриситет земного эллипсоида.
e²=2α- α²
где α —сжатие эллипсоида.
|
|
Эти формулы являются общими для любого общеземного эллипсоида и геоцентрической системы пространственных прямоугольных координат.
«Мировая геодезическая система», в дальнейшем названная «wgs-84», построена на таких же принципах, как и система ПЗ-90. между ними имеются существенные различия: взаимное несоответствие их начал координат и направлений координатных осей. Так, на рисунке 1.4 показаны две системы пространственных прямоугольных координат: первая Х1, Y1иZ1 сначалом в точке 01 и вторая Х2 Y2 иZ2 в точке О2. Начало этих систем смещено относительно друг друга вдоль координатных осей на величины Х0, Y0иZ0. При этом координатные оси второй системы развернуты относительно первой на углы поворота wx, wy и wz (угол w положительный, если при взгляде с конца положительного направления соответствующей оси на начало координат направление угла поворота направлено против хода часовой стрелки).
Преобразование координат из системы координат ПЗ-90в систему WGS-84 осуществляют по формулам.
Положение точек по высоте характеризуют в системе нормальных высот, исходной точкой которой в России служит нуль Кронштадского футштока, на котором чертой отмечен средний уровень воды в Финском заливе. Высотой точки называют отрезок отвесной линии (расстояние) от этой точки до уровенной поверхности, принятой за начало счета высот.