Что такое географические системы координат?

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.

Здесь показаны параллели и меридианы, образующие градусную сетку.

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.

Более подробно о равнопромежуточной проекции

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).

Выше и ниже экватора, окружности, которые определяют параллели, становятся постепенно все короче и короче, пока не превратятся в точку на Северном и Южном полюсах, в которой сходятся меридианы. По мере того, как меридианы сходятся к полюсам, расстояние, соответствующее одному градусу широты уменьшается до нуля. На сфероиде Кларка 1866 один градус широты на экваторе равен 111,321 км, в то время как на широте 60° – только 55,802 км.Поскольку градусы широты и долготы не имеют стандартной длины, вы не можете точно измерять расстояния или площади или легко отображать данные на плоской карте или экране компьютера.

Таблицы поддерживаемых географических систем координат, датумов и т.п. доступны в файле geographic_coordinate_systems.pdf в папке ArcGIS Documentation.