Geographisches Koordinatensystem -
Geographic coordinate system

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Längengradlinien verlaufen senkrecht und Breitengradlinien parallel zum Äquator.

Ein geographisches Koordinatensystem ( GCS ) ist ein Koordinatensystem, das Positionen auf der Erde ( geographische Position ) zugeordnet ist. Ein GCS kann Positionen vergeben:

In geodätischen Koordinaten und Kartenkoordinaten, die Koordinaten Tupel derart zerlegt , daß eine der Zahlen A für vertikale Position und zwei der Zahlen repräsentieren eine horizontale Position .

Geschichte

Die Erfindung eines geographischen Koordinatensystems wird im Allgemeinen Eratosthenes von Kyrene zugeschrieben , der im 3. Jahrhundert v. Chr. Seine heute verlorene Geographie in der Bibliothek von Alexandria verfasste . Ein Jahrhundert später verbesserte Hipparchos von Nicäa dieses System, indem er den Breitengrad aus Sternmessungen statt aus der Sonnenhöhe und den Längengrad aus den Zeitpunkten der Mondfinsternisse anstatt aus der Koppelnavigation bestimmte . Im 1. oder 2. Jahrhundert erstellte Marinus von Tyrus ein umfangreiches Ortsverzeichnis und eine mathematisch gezeichnete Weltkarte unter Verwendung von Koordinaten, die östlich von einem Nullmeridian am westlichsten bekannten Land, den sogenannten Glücksinseln , vor der Küste Westafrikas um die Kanaren oder das Kap gemessen wurden Verde Islands und gemessen nördlich oder südlich der Insel Rhodos vor Kleinasien . Ptolemaios schrieb ihm die vollständige Übernahme von Längen- und Breitengrad zu, anstatt den Breitengrad anhand der Länge des Mittsommertages zu messen .

übersetzt .

Im Jahr 1884 richteten die Vereinigten Staaten die Internationale Meridiankonferenz aus , an der Vertreter aus 25 Nationen teilnahmen. 22 von ihnen stimmten zu, den Längengrad des Royal Observatory in Greenwich, England, als Null-Referenzlinie zu übernehmen. Die Dominikanische Republik stimmte gegen den Antrag, Frankreich und Brasilien enthielten sich. Frankreich führte 1911 die Greenwich Mean Time anstelle der lokalen Bestimmungen des Pariser Observatoriums ein.

Geodätisches Datum

Um die Richtung der "vertikalen" und "horizontalen" Oberfläche, über der gemessen wird, eindeutig zu sein, wählen Kartenhersteller ein Referenzellipsoid mit einem bestimmten Ursprung und einer bestimmten Ausrichtung, das ihren Anforderungen an das zu kartierende Gebiet am besten entspricht. Sie wählen dann die am besten geeignete Abbildung des Kugelkoordinatensystems auf dieses Ellipsoid, das als terrestrisches Referenzsystem oder geodätisches Datum bezeichnet wird .

. Diese Änderungen sind unbedeutend, wenn ein lokales Datum verwendet wird, aber statistisch signifikant, wenn ein globales Datum verwendet wird.

Beispiele für globale Daten sind das World Geodetic System (WGS 84, auch bekannt als EPSG:4326), das Standarddatum, das für das Global Positioning System verwendet wird , und das International Terrestrial Reference System and Frame (ITRF), das zur Schätzung der Kontinentaldrift und der Krustendeformation verwendet wird . Die Entfernung zum Erdmittelpunkt kann sowohl für sehr tiefe Positionen als auch für Positionen im Weltraum verwendet werden.

unterscheidet sich von etwa 120 m bis 180 m.

Der "Breitengrad" (Abkürzung: Lat., φ oder Phi) eines Punktes auf der Erdoberfläche ist der Winkel zwischen der Äquatorebene und der geraden Linie, die durch diesen Punkt und durch (oder nahe) den Erdmittelpunkt verläuft. Linien, die Punkte des gleichen Breitengrades verbinden, zeichnen Kreise auf der Erdoberfläche, die als Parallelen bezeichnet werden , da sie parallel zum Äquator und zueinander sind. Der Nordpol ist 90° N; der Südpol ist 90° S. Der 0° Breitengrad wird als Äquator bezeichnet , der Fundamentalebene aller geographischen Koordinatensysteme. Der Äquator teilt den Globus in eine nördliche und eine südliche Hemisphäre .

Nullmeridian, der 0° des Längengrades

Die „Länge“ (Abkürzung:. Lange, λ , oder Lambda) eines Punktes auf der Erdoberfläche ist der Winkel , Osten oder Westen eines Bezugsmeridian zu einem anderen Meridian , die durch diesen Punkt hindurchtritt. Alle Meridiane sind Hälften großer Ellipsen (oft Großkreise genannt ), die am Nord- und Südpol zusammenlaufen. Der Meridian des britischen Royal Observatory in Greenwich im Südosten von London ist der internationale Nullmeridian , obwohl einige Organisationen – wie das französische Institut national de l'information géographique et forestière – weiterhin andere Meridiane für interne Zwecke verwenden. Der Nullmeridian bestimmt die richtige östliche und westliche Hemisphäre , obwohl Karten diese Hemisphären oft weiter westlich einteilen, um die Alte Welt auf einer einzigen Seite zu halten. Der Antipodenmeridian von Greenwich beträgt sowohl 180 ° W als auch 180 ° E. Dies ist nicht mit der Internationalen Datumsgrenze zu verwechseln , die aus politischen und praktischen Gründen an mehreren Stellen davon abweicht, unter anderem zwischen dem fernen Osten Russlands und den fernen westlichen Aleuten .

Die Kombination dieser beiden Komponenten gibt die Position eines beliebigen Ortes auf der Erdoberfläche ohne Berücksichtigung von Höhe oder Tiefe an. Das von Breiten- und Längengraden gebildete Raster wird als "Gradicule" bezeichnet. Der Ursprung/Nullpunkt dieses Systems liegt im Golf von Guinea etwa 625 km (390 Meilen) südlich von Tema , Ghana .

Dauer eines Studiums

Auf dem GRS80- oder WGS84- Sphäroid auf Meereshöhe am Äquator misst eine Breitensekunde 30,715 Meter , eine Breitenminute 1843 Meter und ein Breitengrad 110,6 Kilometer. Die Längenkreise, Meridiane, treffen sich an den geographischen Polen, wobei die West-Ost-Breite einer Sekunde mit zunehmender Breite natürlich abnimmt. Auf dem Äquator auf Meereshöhe misst eine Längssekunde 30,92 Meter, eine Längsminute 1855 Meter und ein Längsgrad 111,3 Kilometer. Bei 30° beträgt eine Längssekunde 26,76 Meter, bei Greenwich (51°28′38″N) 19,22 Meter und bei 60° 15,42 Meter.

Auf dem WGS84-Sphäroid ist die Länge eines Breitengrades auf dem Breitengrad φ in Metern (d. h. die Anzahl der Meter, die Sie entlang einer Nord-Süd-Linie zurücklegen müssten, um sich auf dem Breitengrad φ um 1 Breitengrad zu bewegen), Über

Das zurückgegebene Maß in Metern pro Breitengrad variiert kontinuierlich mit dem Breitengrad.

In ähnlicher Weise kann die Länge in Metern eines Längengrades berechnet werden als

(Diese Koeffizienten können verbessert werden, aber der Abstand, den sie angeben, ist im Moment innerhalb eines Zentimeters korrekt.)

Die Formeln geben beide Einheiten von Metern pro Grad zurück.

Eine alternative Methode zum Schätzen der Länge eines Längengrads am Breitengrad besteht darin, eine kugelförmige Erde anzunehmen (um die Breite pro Minute und Sekunde zu erhalten, dividiere durch 60 bzw. 3600):