Za reševanje večine problemov v uporabnih znanostih je potrebno poznati lokacijo predmeta ali točke, ki se določi z uporabo enega od sprejetih koordinatnih sistemov. Poleg tega obstajajo višinski sistemi, ki določajo tudi višinsko lokacijo točke na zemeljskem površju.
Kaj so koordinate
Koordinate so številske ali abecedne vrednosti, ki jih je mogoče uporabiti za določitev lokacije točke na terenu. Kot rezultat, je koordinatni sistem niz vrednosti iste vrste, ki imajo enak princip za iskanje točke ali predmeta.
Iskanje lokacije točke je potrebno za reševanje številnih praktičnih težav. V znanosti, kot je geodezija, je določitev lokacije točke v določenem prostoru glavni cilj, na katerem temelji vse nadaljnje delo.
Večina koordinatnih sistemov praviloma določa lokacijo točke na ravnini, omejeni samo z dvema osema. Za določitev položaja točkev 3D prostoru se uporablja tudi višinski sistem. Z njegovo pomočjo lahko ugotovite točno lokacijo želenega predmeta.
Na kratko o koordinatnih sistemih, ki se uporabljajo v geodeziji
Koordinatni sistemi določajo lokacijo točke na zemeljski površini tako, da ji dajo tri vrednosti. Načela njihovega izračuna so za vsak koordinatni sistem drugačna.
Osnovni prostorski koordinatni sistemi, ki se uporabljajo v geodeziji:
- geodezija.
- Geografsko.
- Polar.
- pravokotno.
- Zonalne Gauss-Krugerjeve koordinate.
Vsi sistemi imajo lastno izhodišče, vrednosti za lokacijo predmeta in obseg.
geodetske koordinate
Glavna številka, ki se uporablja za merjenje geodetskih koordinat, je zemeljski elipsoid.
Elipsoid je tridimenzionalna stisnjena figura, ki najbolje predstavlja obliko globusa. Ker je globus matematično napačna figura, se za določanje geodetskih koordinat uporablja elipsoid. Tako je lažje izvesti številne izračune za določitev položaja telesa na površini.
Geodetske koordinate so opredeljene s tremi vrednostmi: geodetska širina, dolžina in nadmorska višina.
- Geodetska širina je kot, katerega začetek leži na ravnini ekvatorja, konec pa na pravokotnici,potegnjen do želene točke.
- Geodetska zemljepisna dolžina je kot, ki se meri od ničelnega poldnevnika do poldnevnika, na katerem se nahaja želena točka.
- Geodetska višina - vrednost normale, narisane na površino zemeljskega rotacijskega elipsoida iz dane točke.
Geografske koordinate
Za reševanje visoko preciznih problemov višje geodezije je potrebno razlikovati med geodetskimi in geografskimi koordinatami. V sistemu, ki se uporablja v inženirski geodeziji, takšne razlike praviloma niso narejene zaradi majhnega prostora, ki ga pokriva delo.
Za določitev geodetskih koordinat se kot referenčna ravnina uporablja elipsoid, za določanje geografskih koordinat pa geoid. Geoid je matematično napačna figura, bližja dejanski podobi Zemlje. Za njegovo gladino se šteje tista, ki se nadaljuje pod morsko gladino v mirnem stanju.
Geografski koordinatni sistem, ki se uporablja v geodeziji, opisuje položaj točke v prostoru s tremi vrednostmi. Opredelitev geografske dolžine sovpada z geodetsko, saj bo ničelni poldnevnik, imenovan Greenwiški poldnevnik, tudi referenčna točka. Poteka skozi istoimenski observatorij v mestu London. Geografska širina je določena iz ekvatorja, ki je narisan na površini geoida.
Višina v lokalnem koordinatnem sistemu, ki se uporablja v geodeziji, se meri od morske gladine v mirnem stanju. Na ozemlju Rusije in držav nekdanje Unijeoznaka, iz katere se določajo višine, je kronštatska stopala. Nahaja se na ravni B altskega morja.
polarne koordinate
Polarni koordinatni sistem, ki se uporablja v geodeziji, ima druge nianse merjenja. Uporablja se na majhnih območjih terena za določitev relativne lokacije točke. Referenčna točka je lahko kateri koli predmet, označen kot vir. Tako je z uporabo polarnih koordinat nemogoče določiti nedvoumno lokacijo točke na ozemlju zemeljske oble.
Polarne koordinate določata dve vrednosti: kot in razdalja. Kot se meri od severne smeri poldnevnika do določene točke, kar določa njen položaj v prostoru. Toda en kot ne bo dovolj, zato se uvede vektor polmera - razdalja od stojne točke do želenega predmeta. S tema dvema parametroma lahko določite lokacijo točke v lokalnem sistemu.
Običajno se ta koordinatni sistem uporablja za inženirska dela, ki se izvajajo na majhnem območju zemlje.
Pravokotne koordinate
Pravokotni koordinatni sistem, ki se uporablja v geodeziji, se uporablja tudi na majhnih območjih terena. Glavni element sistema je koordinatna os, iz katere je referenca. Koordinate točk najdemo kot dolžine navpičnic, potegnjenih od osi abscise in ordinate do želene točke.
Severna smer osi X in vzhod osi Y se štejeta za pozitivna, medtem ko se jug in zahod štejeta za negativni. Glede na znake in četrti določajo lokacijo točke v prostoru.
Gauss-Krugerjeve koordinate
Gauss-Krugerjev koordinatni conski sistem je podoben pravokotnemu. Razlika je v tem, da ga je mogoče uporabiti na celotnem območju sveta, ne le na majhnih območjih.
Pravokotne koordinate Gauss-Krugerjevih con so pravzaprav projekcija globusa na ravnino. Nastal je v praktične namene za prikaz velikih območij Zemlje na papirju. Prenos popačenja velja za zanemarljivega.
Po tem sistemu je globus razdeljen po dolžini na šeststopinjske cone z aksialnim poldnevnikom v sredini. Ekvator je v središču vzdolž vodoravne črte. Skupaj je takih območij 60.
številka cone.
Vrednosti osi X v Rusiji so običajno pozitivne, medtem ko so vrednosti Y lahko negativne. Da bi se izognili predznaku minus v vrednostih abscisne osi, se aksialni poldnevnik vsake cone pogojno premakne 500 metrov proti zahodu. Potem postanejo vse koordinatepozitivno.
Koordinatni sistem je predlagal Gauss kot možni in ga matematično izračunal Krueger sredi dvajsetega stoletja. Od takrat se v geodeziji uporablja kot ena glavnih.
Višinski sistem
Sistemi koordinat in višin, ki se uporabljajo v geodeziji, se uporabljajo za natančno določitev položaja točke na Zemlji. Absolutne višine se merijo od morske gladine ali druge površine, vzete kot izvirnik. Poleg tega obstajajo relativne višine. Slednji se štejejo kot presežek od želene točke do katere koli druge. Primerne so za delo v lokalnem koordinatnem sistemu, da se poenostavi nadaljnja obdelava rezultatov.
Uporaba koordinatnih sistemov v geodeziji
Poleg zgornjih se v geodeziji uporabljajo še drugi koordinatni sistemi. Vsak od njih ima svoje prednosti in slabosti. Obstajajo tudi svoja področja dela, za katera je pomemben ta ali oni način določanja lokacije.
Namen dela je tisti, ki določa, kateri koordinatni sistemi, ki se uporabljajo v geodeziji, so najbolje uporabljeni. Za delo na majhnih območjih je priročno uporabljati pravokotne in polarne koordinatne sisteme, za reševanje velikih problemov pa so potrebni sistemi, ki omogočajo pokrivanje celotnega ozemlja zemeljskega površja.
