For at løse de fleste problemer inden for anvendt videnskab er det nødvendigt at kende placeringen af et objekt eller et punkt, som bestemmes ved hjælp af et af de accepterede koordinatsystemer. Derudover er der højdesystemer, der også bestemmer højdeplaceringen af et punkt på jordens overflade.
Hvad er koordinater
Koordinater er numeriske eller alfabetiske værdier, der kan bruges til at bestemme placeringen af et punkt i terrænet. Som et resultat heraf er et koordinatsystem et sæt værdier af samme type, der har samme princip for at finde et punkt eller objekt.
Det er nødvendigt at finde et punkts placering for at løse mange praktiske problemer. I en videnskab såsom geodæsi er det at bestemme placeringen af et punkt i et givet rum hovedmålet, som alt efterfølgende arbejde er baseret på.
De fleste koordinatsystemer definerer som regel placeringen af et punkt på et plan begrænset af kun to akser. For at bestemme positionen af et punkti 3D-rum anvendes højdesystemet også. Med dens hjælp kan du finde ud af den nøjagtige placering af det ønskede objekt.
Kort om koordinatsystemer brugt i geodæsi
Koordinatsystemer definerer placeringen af et punkt på jordens overflade ved at give det tre værdier. Principperne for deres beregning er forskellige for hvert koordinatsystem.
Grundlæggende rumlige koordinatsystemer brugt i geodæsi:
- Geodesics.
- Geographic.
- Polar.
- Rektangulær.
- Zonale Gauss-Kruger-koordinater.
Alle systemer har deres eget udgangspunkt, værdier for objektets placering og omfang.
Geodætiske koordinater
Hovedfiguren, der bruges til at måle geodætiske koordinater, er jordellipsoiden.
En ellipsoide er en tredimensionel komprimeret figur, der bedst repræsenterer klodens form. På grund af det faktum, at kloden er en matematisk forkert figur, er det ellipsoiden, der i stedet bruges til at bestemme geodætiske koordinater. Dette gør det lettere at udføre mange beregninger for at bestemme kroppens position på overfladen.
Geodætiske koordinater er defineret af tre værdier: geodætisk breddegrad, længdegrad og højde.
- Geodætisk breddegrad er en vinkel, hvis begyndelse ligger på ækvatorplanet, og enden ligger i vinkelret,trukket til det ønskede punkt.
- Geodætisk længdegrad er den vinkel, der måles fra nulmeridianen til meridianen, hvor det ønskede punkt er placeret.
- Geodætisk højde - værdien af normalen trukket til overfladen af jordens rotationsellipsoide fra et givet punkt.
Geografiske koordinater
For at løse højpræcisionsproblemer med højere geodæsi er det nødvendigt at skelne mellem geodætiske og geografiske koordinater. I det system, der bruges i ingeniørgeodæsi, er sådanne forskelle som regel ikke lavet på grund af den lille plads, som værket dækker.
For at bestemme geodætiske koordinater bruges en ellipsoide som referenceplan, og en geoid bruges til at bestemme geografiske koordinater. Geoiden er en matematisk forkert figur, tættere på jordens faktiske figur. Dens jævne overflade anses for at være den, der fortsættes under havoverfladen i sin rolige tilstand.
Det geografiske koordinatsystem, der bruges i geodæsi, beskriver positionen af et punkt i rummet med tre værdier. Definitionen af geografisk længdegrad falder sammen med den geodætiske, da nulmeridianen, kaldet Greenwich-meridianen, også vil være referencepunktet. Den passerer gennem observatoriet af samme navn i byen London. Geografisk breddegrad bestemmes ud fra ækvator tegnet på overfladen af geoiden.
Højden i det lokale koordinatsystem, der bruges i geodæsi, er målt fra havoverfladen i sin rolige tilstand. På Ruslands og landene i den tidligere Uniondet mærke, hvorfra højderne bestemmes, er Kronstadt-fodstokken. Det ligger på niveau med Østersøen.
Polære koordinater
Det polære koordinatsystem, der bruges i geodæsi, har andre nuancer af måling. Det bruges i små terrænområder til at bestemme den relative placering af et punkt. Referencepunktet kan være et hvilket som helst objekt markeret som en kilde. Ved hjælp af polære koordinater er det således umuligt at bestemme den utvetydige placering af et punkt på klodens territorium.
Polære koordinater er defineret af to værdier: vinkel og afstand. Vinklen måles fra meridianens nordlige retning til et givet punkt, hvilket bestemmer dens position i rummet. Men en vinkel vil ikke være nok, så en radiusvektor introduceres - afstanden fra det stående punkt til det ønskede objekt. Med disse to parametre kan du bestemme punktets placering i det lokale system.
Dette koordinatsystem bruges typisk til ingeniørarbejde, der udføres på et lille landområde.
Rektangulære koordinater
Det rektangulære koordinatsystem, der bruges i geodesi, bruges også i små områder af terrænet. Hovedelementet i systemet er koordinataksen, hvorfra referencen foretages. Punktkoordinater findes som længden af vinkelrette linjer trukket fra abscissen og ordinatakserne til det ønskede punkt.
Nordretningen af X-aksen og øst for Y-aksen betragtes som positiv, mens syd og vest betragtes som negative. Afhængigt af skiltene og kvartererne bestemmer de placeringen af et punkt i rummet.
Gauss-Kruger-koordinater
Gauss-Krugers koordinatzonesystem ligner det rektangulære. Forskellen er, at den kan anvendes på hele klodens område, ikke kun på små områder.
De rektangulære koordinater for Gauss-Kruger-zonerne er faktisk projektionen af kloden på et fly. Det opstod til praktiske formål at skildre store områder af Jorden på papir. Overførsel af forvrængning anses for ubetydelig.
Ifølge dette system er kloden opdelt efter længdegrad i seks graders zoner med den aksiale meridian i midten. Ækvator er i midten langs en vandret linje. I alt er der 60 sådanne zoner.
zonenummer.
X-akseværdierne i Rusland er norm alt positive, mens Y-værdier kan være negative. For at undgå minustegnet i værdierne af abscisse-aksen flyttes den aksiale meridian i hver zone betinget 500 meter mod vest. Så bliver alle koordinaterpositiv.
Koordinatsystemet blev foreslået af Gauss som muligt og beregnet matematisk af Krueger i midten af det tyvende århundrede. Siden da er det blevet brugt i geodæsi som en af de vigtigste.
Højdesystem
Koordinat- og højdesystemerne, der bruges i geodæsi, bruges til nøjagtigt at bestemme positionen af et punkt på Jorden. Absolutte højder måles fra havoverfladen eller anden overflade taget som originalen. Derudover er der relative højder. Sidstnævnte tælles som et overskud fra det ønskede punkt til ethvert andet. De er praktiske at bruge til at arbejde i det lokale koordinatsystem for at forenkle den efterfølgende behandling af resultaterne.
Anvendelse af koordinatsystemer i geodæsi
Ud over ovenstående er der andre koordinatsystemer, der bruges i geodesi. Hver af dem har sine egne fordele og ulemper. Der er også deres egne arbejdsområder, som den eller den anden metode til at bestemme placeringen er relevant for.
Det er formålet med arbejdet, der afgør, hvilke koordinatsystemer, der bruges i geodæsi, der bedst anvendes. Til arbejde i små områder er det praktisk at bruge rektangulære og polære koordinatsystemer, og til at løse problemer i stor skala er der behov for systemer, der gør det muligt at dække hele jordens overflade.
