Coğrafi koordinat sistemi

Jeodezi
Temel bilgiler Jeodezi Jeodinamik Geomatik Tarih
Kavramlar Coğrafi uzaklık Geoid Toprak Şekil ( toprak yarıçapı ve Dünya çevresi ) Jeodezik veri Jeodezik Coğrafi koordinat sistemi Yatay konum gösterimi Enlem  / Boylam Harita projeksiyonu Referans elipsoid Uydu jeodezi Mekansal referans sistemi Mekansal ilişkiler
Teknolojiler Global Gez. Oturdu. Sistemler (GNSS'ler) Global Konum Sistem (GPS) GLONASS (Rusya) BeiDou (BDS) (Çin) Galileo (Avrupa) NAVIC (Hindistan) Quasi-Zenith Sat. Sys. (QZSS) (Japonya) Ayrık Global Grid ve Geocoding
Standartlar (tarih) NGVD 29 Deniz Seviyesi Verisi 1929 OSGB36 Mühimmat Araştırması İngiltere 1936 SK-42 Systema Koordinat 1942 goda ED50 Avrupa Veri 1950 SAD69 Güney Amerika Verisi 1969 GRS 80 Jeodezik Referans Sistemi 1980 ISO 6709 Coğrafi nokta koordinatörü. 1983 NAD 83 Kuzey Amerika Verisi 1983 WGS 84 Dünya Jeodezik Sistemi 1984 NAVD 88 N. Amerikan Dikey Veri 1988 ETRS89 Avrupa Karasal Ref. Sys. 1989 GCJ-02 Çin gizlenmiş datum 2002 Coğrafi URI Bir noktaya internet bağlantısı 2010 Uluslararası Karasal Referans Sistemi Uzamsal Referans Sistem Tanımlayıcısı (SRID) Evrensel Enine Merkatör (UTM)
v t e

Bir coğrafi koordinat sistemi ( GCS ) a, koordinat sistemi ile bağlantılı pozisyonları ile ilgili Dünya ( coğrafi konumu ). Bir GCS konumlar verebilir:

• enlem , boylam ve yükseklik kullanan küresel koordinat sistemi olarak ; ^[1]
• muhtemelen yükseklik dahil olmak üzere , düzlem üzerine yansıtılan harita koordinatları olarak ; ^[1]
• 3-uzayda toprak merkezli, sabitlenmiş ( ECEF ) Kartezyen koordinatlar ;
• bir yer kodu oluşturan bir dizi sayı, harf veya simge olarak .

Jeodezik koordinatlarda ve harita koordinatlarında, koordinat demeti , sayılardan biri dikey bir konumu ve sayılardan ikisi yatay bir konumu temsil edecek şekilde ayrıştırılır . ^[2]

Tarih [ düzenle ]

Buluş bir koordinat coğrafi sistemin genel yansıtılır Eratosthenes arasında Cyrene onun artık kayıp oluşur, Coğrafya de İskenderiye Kütüphanesi M.Ö. 3. yüzyılda. ^[3] Bir asır sonra, İznik Hipparchus'u , güneş yüksekliğinden ziyade yıldız ölçümlerinden enlemi belirleyerek ve ölü hesaplamadan ziyade ay tutulmalarının zamanlamaları ile boylamı belirleyerek bu sistemde gelişti . 1. veya 2. yüzyılda, Marinus of Tire kapsamlı bir gazeteci ve matematiksel olarak çizilmiş bir dünya haritası hazırladı.Bir doğuya ölçülen koordinatları kullanarak meridyeni belirlenen en batıdaki bilinen kara Şanslı Isles Kanarya veya Yeşil Burun Adaları çevresinde batı Afrika kıyıları, ve adasının güney kuzey veya ölçülen Rodos kapalı Küçük Asya . Ptolemy , yaz ortası gününün uzunluğu açısından enlemi ölçmek yerine, boylam ve enlemin tam olarak benimsenmesi konusunda ona itibar etti . ^[4]

Ptolemy'nin 2. yüzyıl Coğrafyası aynı ana meridyeni kullandı, ancak bunun yerine Ekvator'dan ölçülen enlemi kullandı. İşlerini tercüme edildikten sonra Arapça 9. yüzyılda, Harizmi 'ın Dünya'nın Açıklaması Kitabı ve süresi açısından bir Batlamyus'un hataları Marinus düzeltilmiş' Akdeniz'de , ^{[not 1]} neden ortaçağ Arap kartografisini bir asal kullanmak Meridyen, Ptolemy hattının yaklaşık 10 ° doğusunda. Maximus Planudes'in Ptolemy'nin metnini 1300'den biraz önce kurtarmasının ardından Avrupa'da matematiksel haritacılık yeniden başladı ; Metin çevrildi Latince deJacobus Angelus tarafından 1407 civarında Floransa .

1884'te Amerika Birleşik Devletleri , yirmi beş ülkeden temsilcilerin katıldığı Uluslararası Meridyen Konferansı'na ev sahipliği yaptı . Yirmi ikisi İngiltere , Greenwich'teki Kraliyet Gözlemevi'nin boylamını sıfır referans çizgisi olarak kabul etmeyi kabul etti . Dominik Cumhuriyeti Fransa ve süre, öneriyi geri çevirdi Brezilya çekimser kaldı. ^[5] Fransa , 1911'de Paris Gözlemevi'nin yerel belirlemeleri yerine Greenwich Ortalama Zamanını benimsedi .

Jeodezik veri [ değiştir ]

Haritacılar, üzerinde ölçtükleri "dikey" ve "yatay" yüzeyin yönü hakkında net olmak için, haritalanacak alan için ihtiyaçlarına en iyi uyan belirli bir orijini ve yönelimi olan bir referans elipsoidi seçerler . Daha sonra, küresel koordinat sisteminin , karasal referans sistemi veya jeodezik referans adı verilen bu elipsoid üzerine en uygun eşlemesini seçerler .

Veriler küresel olabilir, yani tüm Dünyayı temsil ederler veya yerel olabilirler, yani Dünya'nın yalnızca bir kısmına en iyi uyan bir elipsoidi temsil ederler. Dünya yüzeyindeki noktalar, kıtasal plaka hareketi, çökme ve Ay ve Güneş'in neden olduğu günlük Dünya gelgit hareketi nedeniyle birbirlerine göre hareket eder. Bu günlük hareket bir metre kadar olabilir. Kıta hareketi yılda 10 cm veya bir yüzyılda 10 m olabilir . Bir hava sistemi yüksek basınç alanı 5 mm'lik bir batmaya neden olabilir . İskandinavya , son buzul çağının buz tabakalarının erimesi sonucu yılda 1 cm yükseliyor, ancak komşu İskoçya yalnızca 0,2 cm yükseliyor . Yerel bir veri kullanılıyorsa bu değişiklikler önemsizdir, ancak genel bir veri kullanılırsa istatistiksel olarak anlamlıdır. ^[1]

Küresel datumlar örnekleri Dünya Jeodezik Sistemi : (4326 da EPSG olarak bilinen WGS 84, ^[6] , için kullanılan varsayılan veri) Küresel Konumlandırma Sistemi , ^{[not 2]} ve Uluslararası Karasal Referans Sistemi ve Çerçeve (ITRF), kullanılan kıtasal sürüklenme ve kabuk deformasyonunu tahmin etmek için . ^[7] Dünya'nın merkezine olan uzaklık hem çok derin pozisyonlar hem de uzaydaki pozisyonlar için kullanılabilir. ^[1]

Ulusal bir kartografik kuruluş tarafından seçilen yerel veriler arasında Kuzey Amerika Datumu , Avrupa ED50 ve İngiliz OSGB36 bulunur . Bir konum verildiğinde, referans enlem ve boylamı sağlar . Birleşik Krallık'ta kullanımda olan üç ortak enlem, boylam ve yükseklik sistemi vardır. WGS 84, Greenwich'te yayınlanan OSGB36 haritalarında kullanılandan yaklaşık 112 m farklıdır . NATO tarafından kullanılan askeri sistem ED50 , yaklaşık 120 m ile 180 m arasında değişir . ^[1]${\displaystyle \phi }$${\displaystyle \lambda }$    

Yerel bir veriye karşı yapılan bir haritadaki enlem ve boylam, bir GPS alıcısından elde edilenle aynı olmayabilir. Koordinatları bir datumdan diğerine dönüştürmek , Helmert dönüşümü gibi bir datum dönüşümünü gerektirir , ancak bazı durumlarda basit bir tercüme yeterli olabilir. ^[8]

Popüler CBS yazılımında, enlem / boylam olarak öngörülen veriler genellikle bir Coğrafi Koordinat Sistemi olarak temsil edilir . Örneğin, veri 1983 Kuzey Amerika Verisi ise enlem / boylamdaki veriler 'GCS Kuzey Amerika 1983' ile gösterilir.

Yatay koordinatlar [ düzenle ]

Enlem ve boylam [ düzenle ]

Dünya yüzeyindeki bir noktanın "enlemi" (kısaltma: Enlem, φ veya phi), ekvator düzlemi ile bu noktadan geçen (veya Dünya'nın merkezine yakın) düz çizgi arasındaki açıdır. ^{[Not 3]} Dünya yüzeyinde aynı enlem iz çevrelerinin noktaları birleştiren hatları adı paralellikler de ekvator ve birbirine paralel olarak,. Kuzey Kutbu 90 ° K; Güney kutbu 90 ° S., 0 ° paralel daire belirlenmiş ekvatoru , temel düzlem tüm coğrafi koordinat sistemleri. Ekvator, dünyayı Kuzey ve Güney Yarımküre olarak ikiye ayırıyor.

Dünya yüzeyindeki bir noktanın "boylamı" (kısaltma: Long., Λ veya lambda), bir referans meridyenin doğu veya batısındaki, o noktadan geçen başka bir meridyene olan açısıdır . Tüm meridyenler , Kuzey ve Güney Kutuplarında birleşen büyük elipslerin (genellikle büyük daireler olarak adlandırılır ) yarısıdır . Meridyen İngiliz Kraliyet Gözlemevi de Greenwich güneydoğu Londra, İngiltere, uluslararası bir meridyeni rağmen bazı kuruluşlar-gibi, Fransız Institut national de l'bilgi géographique et Forestière- diğer meridyenleri dahili amaçlar için kullanmaya devam edin. Ana meridyen doğru Doğu ve Batı Yarımküreyi belirler , ancak haritalar Eski Dünya'yı tek bir tarafta tutmak için bu yarım küreleri genellikle daha batıya böler . Antipot Greenwich meridyen hem 180 ° W ve 180 ° D. Bu, uzak doğu Rusya ve uzak batı Aleut Adaları da dahil olmak üzere birçok yerde siyasi ve elverişli nedenlerle ondan ayrılan Uluslararası Tarih Çizgisi ile karıştırılmamalıdır .

Bu iki bileşenin kombinasyonu, yükseklik veya derinlik dikkate alınmadan Dünya yüzeyindeki herhangi bir konumun konumunu belirtir . Enlem ve boylam çizgilerinden oluşan ızgara, "graticule" olarak bilinir. ^[9] Bu sistemin kökeni / sıfır noktası bulunan Gine Körfezi güneyinde 625 km (390 mil) hakkında Tema , Gana .

Derecenin uzunluğu [ değiştir ]

Ekvator'da deniz seviyesinde GRS80 veya WGS84 sfero üzerinde , bir enlemsel saniye 30.715 metre , bir enlemsel dakika 1843 metre ve bir enlemsel derece 110.6 kilometredir. Boylam daireleri, meridyenler coğrafi kutuplarda buluşur ve enlem arttıkça doğal olarak bir saniyenin batı-doğu genişliği azalır. Açık Ekvator deniz seviyesinden, bir uzunlamasına ikinci tedbirler 30.92 metre, bir uzunlamasına dakika 1855 metre ve uzunlamasına derecede 111.3 kilometre. 30 ° 'de uzunlamasına bir saniye 26.76 metre, Greenwich'de (51 ° 28′38 ″ K) 19.22 metre ve 60 °' de 15.42 metredir.

WGS84 küremsisinde, enlemde bir enlem derecesinin metre cinsinden uzunluğu φ (yani, enlemde 1 derece hareket etmek için kuzey-güney çizgisi boyunca gitmeniz gereken metre sayısı, enlem φ iken), hakkında

${\displaystyle 111132.92-559.82\,\cos 2\varphi +1.175\,\cos 4\varphi -0.0023\,\cos 6\varphi }$^[10]

Derece enlem başına döndürülen metre ölçüsü, enleme göre sürekli olarak değişir.

Benzer şekilde, bir boylam derecesinin metre cinsinden uzunluğu şu şekilde hesaplanabilir:

${\displaystyle 111412.84\,\cos \varphi -93.5\,\cos 3\varphi +0.118\,\cos 5\varphi }$^[10]

(Bu katsayılar geliştirilebilir, ancak durdukları için verdikleri mesafe bir santimetre içinde doğrudur.)

Formüllerin her ikisi de derece başına metre birimlerini döndürür.

Enlemde uzunlamasına bir derecenin uzunluğunu tahmin etmenin alternatif bir yöntemi, küresel bir Dünya varsaymaktır (dakika ve saniye başına genişliği elde etmek için sırasıyla 60 ve 3600'e bölmek):${\displaystyle \textstyle {\varphi }\,\!}$

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

nerede Dünya'nın ortalama meridyonel yarıçapı ise 6.367.449 m . Dünya küresel değil, basık bir küremsi olduğundan, bu sonuç yüzde onda bir oranında yanlış olabilir; enlemde boylamsal derecenin daha iyi bir yaklaşımı şu şekildedir :${\displaystyle \textstyle {M_{r}}\,\!}$${\displaystyle \textstyle {\varphi }\,\!}$

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

Dünya'nın ekvator yarıçapının 6,378,137 m'ye eşit olduğu ve ; GRS80 ve WGS84 sferoidleri için b / a, 0.99664719 olarak hesaplanır. ( azaltılmış (veya parametrik) enlem olarak bilinir ). Yuvarlamanın yanı sıra, bu bir enlem paralelindeki tam mesafedir; En kısa rota boyunca mesafeyi almak daha fazla iş olacaktır, ancak iki nokta birbirinden bir derece boylamsa, bu iki mesafe her zaman birbirinden 0,6 metre içindedir.${\displaystyle a}$${\displaystyle \textstyle {\tan \beta ={\frac {b}{a}}\tan \varphi }\,\!}$${\displaystyle \textstyle {\beta }\,\!}$

Izgara koordinatları [ düzenle ]

Bir harita üzerinde bir coğrafi konumun konumunu belirlemek için , jeodezik koordinatları bir harita üzerindeki düzlem koordinatlarına dönüştürmek için bir harita projeksiyonu kullanılır; mevki elipsoidal koordinatlarını ve yüksekliği bir haritanın düz bir yüzeyine yansıtır. Referans konumlarından oluşan bir ızgaraya uygulanan bir harita projeksiyonu ile birlikte mevki, konumları işaretlemek için bir ızgara sistemi oluşturur. Halen kullanılmakta Ortak harita projeksiyonları içerir Evrensel Merkatörü (UTM), Askeri Grid Referans Sistemi (MGRS'yi), Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Izgara (USNG), Küresel Alan Referans Sistemi (GARS) ve Dünya Coğrafi Referanslar Sistemi (GeoRef) . ^[11]Bir haritadaki koordinatlar, genellikle belirli bir orijine göre kuzey kuzey ve doğu E uzaklıkları cinsinden ifade edilir.

Harita projeksiyon formülleri, projeksiyonun geometrisine ve haritanın yansıtıldığı belirli konuma bağlı parametrelere bağlıdır. Parametre seti, proje türüne ve projeksiyon için seçilen kurallara göre değişebilir. İçin çapraz Merkatör çıkıntı UTM kullanılan, ilişkili parametreler enlem ve doğal kaynaklı boylam, sahte yön bilgisine ve sahte Doğuluk, ve genel bir ölçek faktörü bulunmaktadır. ^[12] Belirli konum veya sırıtma ile ilişkili parametreler göz önüne alındığında, enine Merkatör için projeksiyon formülleri, cebirsel ve trigonometrik fonksiyonların karmaşık bir karışımıdır. ^{[12] : 45-54}

UTM ve UPS sistemleri [ düzenle ]

Evrensel Merkatörü (UTM) ve evrensel Polar Stereographic (UPS) koordinat sistemlerini hem düzenlendiği bir metrik-esaslı kartezyen ızgara kullanımı uyumlu şekilde öngörülen Dünya yüzeyinin konumlarını bulmak için yüzey. UTM sistemi tek bir harita projeksiyonu değil, her biri 6 derecelik boylam bantlarını kapsayan altmışlık bir dizidir. UPS sistemi, UTM sistemi tarafından kapsanmayan kutup bölgeleri için kullanılır.

Stereografik koordinat sistemi [ değiştir ]

Ortaçağda, stereografik koordinat sistemi navigasyon amacıyla kullanıldı. ^{[ kaynak belirtilmeli ]} Stereografik koordinat sisteminin yerini enlem-boylam sistemi almıştır. Artık navigasyonda kullanılmasa da, stereografik koordinat sistemi modern zamanlarda kristalografi , mineraloji ve malzeme bilimi alanlarında kristalografik yönelimleri tanımlamak için hala kullanılmaktadır . ^{[ alıntı gerekli ]}

Dikey koordinatlar [ düzenle ]

Dikey koordinatlar, yüksekliği ve derinliği içerir.

3B Kartezyen koordinatlar [ düzenle ]

Elipsoidal koordinatlarda ifade edilen her nokta, doğrusal bir xyz ( Kartezyen ) koordinatı olarak ifade edilebilir . Kartezyen koordinatlar birçok matematiksel hesaplamayı basitleştirir. Farklı datumların Kartezyen sistemleri eşdeğer değildir. ^[2]

Dünya merkezli, Dünya'ya göre sabitlenmiş [ değiştir ]

Dünya merkezli Toprak sabit Dünya ile döndükçe (aynı zamanda ECEF, ECF veya koordinat sistemi karasal geleneksel olarak da bilinir) ve Dünya merkezinde bir kökene sahiptir.

Geleneksel sağ elini kullanan koordinat sistemi şunları koyar:

• Dünyanın kütle merkezindeki başlangıç ​​noktası, Dünya'nın şekil merkezine yakın bir nokta
• Kuzey ve Güney Kutupları arasındaki çizgi üzerindeki Z ekseni, kuzeye doğru artan pozitif değerlerle (ancak Dünya'nın dönme ekseniyle tam olarak çakışmaz) ^[13]
• Ekvator düzlemindeki X ve Y eksenleri
• Ekvatorda 180 derece boylamdan (negatif) Ekvatorda 0 derece boylama ( ana meridyen ) kadar uzanan X ekseni (pozitif)
• Ekvatorda 90 derece batı boylamından (negatif) Ekvatorda 90 derece doğu boylamına (pozitif) kadar uzanan Y ekseni

Bir örnek, Kaliforniya'daki Donner Zirvesi yakınlarındaki bir pirinç disk için NGS verileridir . Elipsoidin boyutları göz önüne alındığında, elipsoidin enlem / boylam / elipsoidin üstünde yükseklik koordinatlarından XYZ'ye dönüşüm basittir - elipsoidin yüzeyindeki belirli enlem için XYZ'yi hesaplayın ve ona dik olan XYZ vektörünü ekleyin. orada elipsoid ve elipsoidin üzerindeki noktanın yüksekliğine eşit uzunluğa sahiptir. Tersine dönüştürme daha zordur: XYZ verildiğinde, hemen boylam elde edebiliriz, ancak enlem ve yükseklik için kapalı formül yoktur. Bkz. " Jeodezik sistem ". Bowring'in formülünü 1976 Anket İncelemesinde kullanarak ilk yineleme ^{10-11 arasında} enlemi doğru verir derece, nokta elipsoidin 10000 metre üzerinde veya 5000 metre altında olduğu sürece.

Yerel teğet düzlem [ değiştir ]

Dikey ve yatay boyutlara dayalı olarak yerel bir teğet düzlem tanımlanabilir . Koordinat dikey aşağı ya da yukarı işaret edebilir. Çerçeveler için iki tür kural vardır:

• Coğrafyada kullanılan Doğu, Kuzey, yukarı (ENU)
• Kuzey, Doğu, aşağı (NED), özellikle havacılıkta kullanılır

Birçok hedefleme ve izleme uygulamasında, yerel ENU Kartezyen koordinat sistemi, ECEF veya jeodezik koordinatlardan çok daha sezgisel ve pratiktir. Yerel ENU koordinatları, belirli bir konuma sabitlenmiş Dünya yüzeyine teğet bir düzlemden oluşturulur ve bu nedenle bazen yerel bir teğet veya yerel jeodezik düzlem olarak bilinir . Geleneksel olarak doğu ekseni, kuzey ve yukarı olarak etiketlenir .${\displaystyle x}$${\displaystyle y}$${\displaystyle z}$

Bir uçakta, ilgilenilen nesnelerin çoğu uçağın altındadır, bu nedenle aşağıyı pozitif bir sayı olarak tanımlamak mantıklıdır. NED koordinatları buna ENU'ya alternatif olarak izin verir. Geleneksel olarak, kuzey ekseni doğu ve aşağı olarak etiketlenmiştir . Bu makalede ve vb. Arasındaki karışıklığı önlemek için yerel koordinat çerçevesini ENU ile sınırlayacağız.${\displaystyle x'}$${\displaystyle y'}$${\displaystyle z'}$${\displaystyle x}$${\displaystyle x'}$

Diğer gök cisimlerinde [ değiştir ]

Aşağıdakiler gibi diğer gök cisimleri için benzer koordinat sistemleri tanımlanmıştır:

• Hemen hemen tüm katı nesnelerin koordinat sistemleri kartografik Güneş sistemi tarafından kurulan Merton E. Davies ve Rand Corporation da dahil olmak üzere, Cıva ' , ^{[14] [15]} Venüs , ^[16] Mars , ^[17] , dört Galileo uyduları arasında Jüpiter , ^[18] ve Triton , büyük ay arasında Neptün . ^[19]
• Selenografik koordinatlar için Ay

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

• Ondalık dereceler  - Genellikle enlem ve boylam için açısal ölçümler
• Coğrafi mesafe  - Dünya yüzeyi boyunca ölçülen mesafe
• Coğrafi bilgi sistemi  - Coğrafi verileri yakalamak, yönetmek ve sunmak için sistem
• Coğrafi URI şeması
• ISO 6709 , koordinatlara göre coğrafi nokta konumunun standart gösterimi
• Doğrusal referans
• Birincil yön
• Mekansal referans sistemi

Notlar [ düzenle ]

Referanslar [ düzenle ]

Alıntılar [ düzenle ]

Kaynaklar [ düzenle ]

Dış bağlantılar [ düzenle ]

Vikiveri şu özelliğe sahiptir: koordinat konumu (P625) ( kullanımlara bakın)

• İlgili Medya Geographic koordinat sistemi Wikimedia Commons