Geografiske koordinater

Verdenskort med linjer for breddegrad og længdegrad i Robinson -projektion

De geografiske koordinater er sfæriske koordinater, hvormed et punkts position på jordoverfladen kan beskrives. Den geografiske breddegrad måles fra ækvator mod nord (0 ° til 90 ° nord ved nordpolen) og syd (0 ° til 90 ° syd ved sydpolen), den geografiske længdegrad fra primærmeridianen fra 0 ° til 180 ° mod øst og fra 0 ° til 180 ° mod vest. Breddegrader (linjer med konstant breddegrad) løber parallelt med ækvator , længder (linjer med konstant længde) løber gennem nord- og sydpolen .

Koordinatsystem

Venstre: breddegrad, højre: længdegrad.

Geografiske koordinater på kuglen

Jordens graticule er et imaginært koordinatsystem på jordoverfladen med cirkler af længde- og breddegrad, der skærer hinanden i rette vinkler. Det bruges til at bestemme den geografiske placering , dvs. til at definere en placering. Breddegraderne tælles fra ækvator , polerne er ved 90 ° nord og syd, længdegraderne tælles fra en vilkårligt defineret primærmeridian mod øst og vest op til 180 ° hver. Definitionen af ​​vinklerne er det modsatte af det sfæriske koordinatsystem, der normalt bruges i matematik.

Op til det 20. århundrede var der ud over Greenwich -meridianen, der bruges i dag, forskellige primærmeridianer i brug i forskellige lande, f. B. Ferro-Meridian og Meridian i Paris .

Ved angivelse af koordinater skal det bemærkes, at jorden ikke er en kugle, men snarere ligner en ellipsoid . Dette medfører et skift på op til 20 km. På grund af stigende viden om jordens form og tyngdefeltet ( geoid ) blev der brugt nationalt forskellige referencer . Koordinater har derfor altid et specifikt referencesystem. Internationalt i dag bruges World Geodetic System 1984 (WGS84) mest.

Repræsentation af geografiske koordinater

Koordinater på et flykort ( Standard Terminal ankomstrute )

GPS: Indstilling af formatet for de geografiske koordinater
hddd ° mm 'ss.s ”

Geografiske koordinater kan repræsenteres i tre talformater:

• Traditionelt er de givet i sexagesimalt format, dvs. 1 grad er opdelt i 60 minutter , 1 minut igen i 60 sekunder (eksempel: 46 ° 14′06,70 ″ N 8 ° 0′55,60 ″ E). Typografisk er minutterne og sekunderne angivet med en primtal eller en dobbelt prime .
• I den anden repræsentation skrives minutterne i decimalform, specifikationen af ​​sekunder er unødvendig. 0,1 ′ svarer her til 6,0 ″.
• I den tredje repræsentation vises grader i decimalform . Her svarer 0,1 ° til 6,0 ′. Den ønskede nøjagtighed kan opnås med et vilkårligt antal decimaler.
• Derudover er der metoder til at konvertere graticule -koordinater til kortere repræsentationer uden tab af præcision, såsom QTH -lokalisatorer eller åben placeringskode .

Breddegradværdierne spænder fra 90 ° S til 90 ° N, og længdegraderne ligger mellem 180 ° W og 180 ° E. For at undgå misforståelser er bredden i luftfarten altid angivet med to cifre og længdegraden med tre cifre med førende nuller. Det samme gælder for specifikationen af ​​vinkelminutterne og, hvis det er relevant, vinkelsekunderne. For eksempel AMIKI rutepunkt er en tilgang til Zurich givet som 47 ° 34.4'N 009 ° 02.3'E på den tilstødende kort.

Tabellen viser koordinaterne for en historisk bygning med henvisning til WGS84 som et eksempel. De fire eksempler beskriver det samme punkt i de forskellige stavemåder. I illustrationen er bogstavet h en pladsholder for informationen om retningen NS, WO. Ofte er der i tyske tekster skrevet en E for “øst” i stedet for O for Osten. Kompassets retning kan angives før eller efter cifrene. Bogstaverne d , m og s står for grader, minutter og sekunder.

I den fjerde (decimale) notation er breddegradsområdet mellem −90 ° og + 90 °, længdegrænsen mellem −180 ° og + 180 °. Kardinalretningerne NS og EW udelades her. Nordlige breddegrader er positive og sydlige breddegrader negative. Østlige længdegrader er positive, og vestlige længdegrader er negative. For ikke at forvirre breddegrader og længdegrader, skal de omtales som " Latitude (Latitude, Lat) " og " Longitude (Longitude, Long) ". Denne notation er vist i tabellen på den fjerde linje.

Formatet for visning af de geografiske koordinater kan frit vælges i de fleste GNSS -enheder. I det historiske schweiziske referencesystem CH1903 har den samme bygning koordinaterne y = 644496, x = 120581.

kort

I 1700- og 1800 -tallet kompenserede geodesisterne for større regionale afvigelser af jordens form fra den ideelle ellipsoid ved at beregne en tilstødende ellipsoid i det pågældende område, som “klumpede sig” godt sammen med jordoverfladen i det pågældende område. Midten af ​​en sådan ellipsoid faldt ikke sammen med jordens massecenter, men rotationsaksen var parallel med jordens akse. Koordinatsystemet er "forskudt" og "bøjet" i forhold til andre sådanne ellipsoider. Snesevis af geodetiske systemer (referencesystemer til kort) blev oprettet. Med udviklingen af satellitnavigation måtte der oprettes et globalt ensartet system, det nuværende WGS84 .

I kort eller søkort, der er næsten altid baseret på tidligere systemer, kan oplysninger i en forkert referencesystem (fx indtaste en GPS-position) forårsage en fejl på flere hundrede meter, hvis referenceellipsoide (også kortlægge dato, referencesystem) af oplysningerne ikke er de samme som kortets. Derfor, når du specificerer præcise koordinater (tommelfingerregel: hvis der kræves en nøjagtighed bedre end 1 km eller bedre end 1 bue minut), bør referencesystemet også specificeres.

Koordinater kan konverteres fra et system til et andet ved hjælp af passende transformationssoftware. Sådan software skal indeholde de parametre, der definerer afvigelsen af ​​referencesystemerne fra hinanden eller fra WGS84 med den højest mulige nøjagtighed.

Luftfart og nautisk videnskab

Der kræves mere præcise positionsoplysninger inden for luftfart og nautisk videnskab . Her angives geografisk breddegrad og længdegrad i grader og minutter, f.eks. B. Zugspitze Lat = 47 ° 25 'N eller nord, Lon = 010 ° 59' E eller øst.

• Bue minutter er yderligere opdelt i decimaler.
• I henhold til DIN 13312, der gælder for luftfart og søfarende , forkortes den geografiske breddegrad som Lat eller ældre også φ, den geografiske længdegrad med Lon eller λ. B og L er ikke i overensstemmelse med standarden.
• Et minuts breddegrad svarer til en afstand på ca. 1852 m på jordoverfladen og definerer længden af ​​en sømil .
• Afstanden, der svarer til et minuts længde, er også 1852 m ved ækvator, men falder mod polen med cosinus for den geografiske breddegrad til nul. Så det afhænger af bredden. Inden for Europa er afstanden mellem 1,0 km og 1,5 km (se også udvidelse ).

Landmåling

Ved opmåling kræves cm -nøjagtigheder - derfor er det ikke tilstrækkeligt at angive buesekunder , da et buesekund (1 ″) svarer til cirka 31 m (bredde -specifikation) eller 20 m (længdespecifikation i Europa). Derfor har decimalnotationen etableret sig internationalt. I Tyskland kunne placeringen af ​​de faste punkter angives til millimeter som Gauß-Krüger-koordinater baseret på Bessel-ellipsoiden eller i DDR fra 1950'erne og fremefter baseret på Krassowski-ellipsoiden . Siden 1990'erne har der været en overgang til UTM -koordinater i ETRS89 -systemet i Tyskland, baseret på GRS80 -ellipsoiden.

Naturlige, astronomiske, ellipsoide, geodetiske koordinater

De naturlige koordinater (astronomisk breddegrad φ og astronomisk længdegrad λ) kan bestemmes ved astronomisk lokalitetsbestemmelse . De vedrører den faktiske retning af vinkelret på målepunktet. De ellipsoide koordinater (B, L - også kaldet geodetiske koordinater) vedrører derimod den normale retning for den anvendte referenceelipsoid. Forskellen mellem den vinkelrette retning og ellipsoidnormalen er normalt mindre end 10 ″ og omtales som den vinkelrette afvigelse . Som regel løber hverken lodret retning eller ellipsoide normal gennem midten af ​​jorden.

Ved krav til lav nøjagtighed, f.eks. B. for kortvisning i meget lille målestok, er jordens krop tilnærmet af en kugle for at forenkle. I dette tilfælde svarer breddegrad og længdegrad til sfæriske koordinater . Først da er breddegraden lig med vinklen i midten af ​​jorden mellem ækvator og det søgt punkt.

historie

Gradueringen som opdeling af cirkelens fulde vinkel i 360 ° går tilbage til astronomerne Hypsicles of Alexandria ("Anaphorikos", 170 f.Kr.) og Hipparchus fra Nicaia (190-120 f.Kr.).

Allerede Claudius Ptolemaios brugte i sin Geographike Hyphegesis omkring 150 e.Kr. et tak med længdegrader og breddegrader. Dens nul meridian var ferro meridian, som overvejende blev brugt indtil det 19. århundrede, gennem det vestligste land punkt kendt på det tidspunkt. Fordi hans beregning af jordens omkreds er alt for lille (omkring 30.000 km i stedet for 40.000 km), afviger hans oplysninger om geografisk længdegrad ikke med 18 ° 3 ′, men i Centraleuropa med godt 24 ° fra oplysningerne vedr. til Greenwich . Af årsager, der ikke er tydelige, er dens bredde specifikationer større end de korrekte. ^[1] På den ene side passer dette til Ptolemaios for lille jorddiameter, på den anden side, da afstanden mellem solen og jorden er for lille på kun 1210 jordradier fra solens position, burde den have konkluderes, at afstanden mellem jorden og ækvator er for lille.

Efter genopdagelsen af ​​Geographike Hyphegesis og dens oversættelse til latin i begyndelsen af ​​1400 -tallet fangede det ptolemaiske eksamenssystem hurtigt. ^[2]

Duarte Pacheco Pereira (1469–1533) forbedrede de gamle målemetoder for global navigation forankret på Azorerne . Med klodens opdeling i en spansk og en portugisisk halvkugle i Tordesillas-traktaten fra 1494 fik den genoprettede graticule politisk betydning.

I 1634 blev en primær meridian fastsat på El Hierro som den vestligste kanariske ø ved Faro de Orchilla, og det var først i 1884, at Greenwich -meridianen, der har været i brug i England siden 1738, sejrede over for andre nationale primærmeridianer.

Nouvelle Triangulation de la France , der går tilbage til målingerne af Jacques Cassini og Jean Dominique Comte de Cassini fra perioden før 1793, fandt sted i løbet af metrifikationen (konvertering af alle relevante dimensioner til måleren som standarden). Den primære meridian løber gennem Paris, så "Old Royal Observatory" i Greenwich i grader er ved 2 ° 20 ′ 14.025 ″ W (NTF). Dette omfattede også decimalinddelingen af graden i grader, karakterer (nouvelle), i dag lovligt som gon (1 fuld vinkel = 400 grader).

Mens Greenwich -meridianen har sejret, blev gonvinklen og 400 ° -delingen den geodetiske standard i Centraleuropa. Den cirkulære opdeling i 360 ° forstås ofte kun i begrænset omfang som en terrestrisk graduering (graticule) i metrifikationsforstand.

Se også

• Astronomiens historie
• Koordiner referencesystem
• Polære koordinater
• Schweiziske nationale koordinater
• Ortodrome , Loxodromes
• Georeferering
• Kortnetværksdesign (kortprojektion til generering af kort)

Weblinks

• Bestem stedets længde- og breddegrad og din egen position
• Bestem og konverter geografiske koordinater

Individuelle beviser

1. ^ Claudios Ptolemaios: Geographike Hyphegesis, kap. 10. Germania Magna (sammenlign grader med de i dagens kort)
2. ↑ Et alternativ rute til kortlægning historie ( Memento fra og med juli 17 2012 i web arkiv archive.today )