Географическая широта и географическая долгота. Географические координаты

Как находить координаты точек?

Навык находить координаты точки, понадобится не только для решения задач по математике, но и пригодится в жизни. Ведь это умение ориентироваться по карте, строить чертежи, работать в некоторых графических редакторах и даже играть в морской бой. В статье представлена информация о том, как находить координаты точек.

Математические оси

Координата точки - величины, которые определяют ее положение.Точка может располагаться на плоскости или в трехмерном пространстве. Любая плоскость имеет две величины. В математике это ось абсцисс и ординат, в географии - широта и долгота. На примере математической оси разберем, как находить координаты точек. Для того, чтобы найти координаты точки на плоскости необходимо сделать следующее:

Если перед вами стоит задача, как найти координаты точки в пространстве, она не так сложна, как кажется на первый взгляд. Все чем отличается определение значений заключается в введении дополнительной оси. То есть ваша точка будет иметь не 2, а 3 координаты. Обычно в математике третью ось называют Z. Если вам надо найти координаты точки, опустите на оси Х, Y и Z по перпендикуляру. Это и будет искомые значения.

Координаты точек на карте

Очень похоже определяются координаты точек на карте или глобусе. Только в этом случае они обозначаются градусами. Наша планета условно поделена горизонтальными линиями - параллелями и вертикальными - меридианами. Значения параллели называют широтой, а меридианы - долготой.

Широта

За точку отсчета широт принят экватор - линия, которая делит планету пополам, он имеет 0 0 широты. Широты, расположенные выше экватора называют северными, а ниже - южными. Для того чтобы установить значение широты, посмотрите на значение параллели, на которой расположена точка.

Долгота

Точка отсчета долгот - нулевой меридиан. Все долготы, расположенные правее называют восточными, левее западными. Значение координаты определяется по числу меридиана, на котором расположена точка.

Значение географических объектов записывается с указанием широты (северной или южной) и долготы (восточной или западной). Например, координаты Москвы будут выглядеть следующим образом: 55 0 северной широты и 37 0 восточной долготы.

Если на координатной плоскости задана некая точка A и требуется определить ее координаты, то это делается следующим образом. Через точку A проводятся две прямые: одна параллельная оси y , другая - x . Прямая, параллельная оси y , пересекает ось x (ось абсцисс). Точка пересечения оси и прямой и есть координата x точки A . Прямая, параллельная оси x , пересекает ось y . Точка пересечения оси и прямой - есть координата y точки A . Например, если прямая, параллельная y , пересекает ось x в точке –5, а прямая, параллельная x , пересекает ось y в точке 2.3, то координаты точки A записываются так: A (–5; 2.3).

Обратная задача, когда надо по заданным координатам нарисовать точку, решается похожим образом. Через точки, значения которых равны заданным координатам, на осях x и y проводятся прямые, параллельные друг другу: через координату x - прямая параллельная y , через координату y - прямая параллельная x . Точка пересечения этих прямых и будет искомой точкой с заданными координатами. Например, дана точка B (–1.5; –3), требуется изобразить ее на координатной плоскости. Для этого через точку (–1.5; 0), которая лежит на оси x , проводится прямая, параллельная оси y . Через точку (0; –3) проводится прямая, параллельная оси x . Там, где эти прямые пересекутся, и будет находится точка B (–1.5; –3).

Каждая точка поверхности планеты имеет определенное положение, которому соответствует собственная координата по широте и долготе. Она находится на пересечении сферических дуг меридиана, отвечающего за долготу, с параллелью, что соответствует широте. Обозначается парой угловых величин, выраженных в градусах, минутах, секундах, что имеет определение системы координат.

Широта и долгота - это географический аспект плоскости или сферы, перенесенный на топографические изображения. Для более точного нахождения какого-либо пункта берется во внимание также его высота над уровнем моря, что позволяет найти его в трехмерном пространстве.

Необходимость найти точку по координатам широты и долготы возникает по долгу службы и по роду занятий у спасателей, геологов, военных, моряков, археологов, летчиков и водителей, но может понадобиться и туристам, путешественникам, искателям, исследователям.

Что такое широта и как ее найти

Широтой называют расстояние от объекта до линии экватора. Имеряется в угловых единицах (таких как градус, град, минута, секунда и т.д.). Широта на карте либо глобусе обозначается горизонтальными параллелями - линиями, описывающими окружность параллельно экватору и сходящимися в виде ряда сужающихся колец к полюсам.

Поэтому различают широту северную - это вся часть земной поверхности севернее экватора, а также южную - это вся часть поверхности планеты южнее экватора. Экватор - нулевая, самая длинная параллель.

Параллели от линии экватора к северному полюсу принято считать положительной величиной от 0° до 90°, где 0° - это собственно сам экватор, а 90° - это вершина северного полюса. Они считаются как северная широта (с.ш.).
Параллели, исходящие от экватора в сторону южного полюса, обозначены отрицательной величиной от 0° до -90°, где -90° - это место южного полюса. Они считаются как южная широта (ю.ш.).
На глобусе параллели изображаются опоясывающими шар окружностями, которые уменьшаются с их приближением к полюсам.
Все пункты на одной параллели будут обозначаться единой широтой, но различной долготой.
На картах, исходя из их масштаба, параллели имеют форму горизонтальных, изогнутых дугой, полос - чем меньше масштаб, тем прямее изображена полоса параллели, а чем крупнее - тем она более изогнута.

Запомните! Чем ближе к экватору располагается заданная местность, тем меньшей будет ее широта.

Что такое долгота и как ее найти

Долгота - это величина, на которую удалено положение заданной местности относительно Гринвича, то есть нулевого меридиана.

Долготе аналогично присуще измерение в угловых единицах, только с 0° до 180° и с приставкой - восточная либо западная.

Нулевой меридиан Гринвича вертикально опоясывает шар Земли, проходя через оба полюса, разделяя его на западное и восточное полушария.
Каждая из частей, находящихся к западу от Гринвича (в западном полушарии) , будет носить обозначение западной долготы (з.п.).
Каждая из частей, удаленная от Гринвича на восток и расположенная в восточном полушарии, будет носить обозначение восточной долготы (в.п.).
Нахождение каждой точки по одному меридиану имеют единую долготу, но различную широту.
Меридианы нанесены на карты в виде вертикальных полос, изогнутых в форме дуги. Чем мельче масштаб карты, тем прямее будет полоса меридиана.

Как найти координаты заданной точки по карте

Зачастую приходится узнавать координаты пункта, который расположен на карте в квадрате между двумя ближайшими параллелями и меридианами. Приблизительные данные можно получить на глазок, оценив последовательно шаг в градусах между нанесенными на карту линиями в интересующем районе, а затем сопоставив удаленность от них искомой местности. Для точных вычислений понадобятся карандаш с линейкой, или же циркуль.

За исходные данные берем обозначения ближайших к нашей точке параллели с меридианом.
Далее смотрим шаг между их полосами в градусах.
Потом смотрим величину их шага по карте в см.
Измеряем линейкой в см расстояние от заданной точки до ближайшей параллели, а также расстояние между этой линией и соседней, переводим в градусы и берем во внимание разницу - вычитая от большей, либо прибавляя к меньшей.
Таким образом получаем широту.

Пример! Расстояние между параллелями 40° и 50°, среди которых находится наша местность, составляет 2 см либо 20 мм, а шаг между ними - 10°. Соответственно, 1° равен 2 мм. Наша точка удалена от сороковой параллели на 0,5 см либо 5 мм. Находим градусы до нашей местности 5/2 = 2,5°, которые нужно прибавить к значению ближайшей параллели: 40° + 2,5° = 42,5° - это наша северная широта заданной точки. В южном полушарии вычисления аналогичны, но результат имеет отрицательный знак.

Аналогично находим долготу - если ближайший меридиан находится дальше от Гринвича, а заданный пункт ближе - то разницу вычитаем, если меридиан к Гринвичу ближе, а пункт дальше - то прибавляем.

Если под рукой нашелся только циркуль, то его его кончиками фиксируется каждый из отрезков, а распор переносится на масштаб.

Похожим образом производятся вычисления координат на поверхности глобуса.

Способы задания прямоугольной системы координат

Как известно, система прямоугольных координат на плоскости может задаваться тремя способами: 1-й способ фиксируется местоположение центра системы - т.O, проводится ось OX и указывается ее положительное направление, перпендикулярно к оси OX проводится ось OY, в соответствии с типом системы (правая или левая) указывается положительное направление оси OY, устанавливается масштаб координат вдоль осей.

При наличии координатных осей для определения координат какой-либо точки C нужно сначала опустить перпендикуляры из этой точки на координатные оси и затем измерить длину этих перпендикуляров; длина перпендикуляра к оси OX равна координате Y, длина перпендикуляра к оси OY координате X точки (рис. 1).

Кроме системы XOY можно использовать систему X"O"Y", получающуюся из системы XOY путем переноса начала координат в точку O" (Xo"=дx, Yo"= дy) и поворота осей координат по часовой стрелке на угол б.

Переход из XOY в X"O"Y" выполняется по формулам :

Для обратного перехода используются формулы :

2-й способ проводятся две взаимно перпендикулярные системы параллельных линий; расстояния между линиями одинаковые, считается, что эти линии параллельны осям координат, и у каждой линии подписывается значение соответствущей координаты (получается координатная сетка).
3-й способ указываются численные значения координат двух фиксированных точек.

Первый способ является общепринятым; в геодезии этим способом задается зональная система прямоугольных координат Гаусса.

На топографических картах и планах система прямоугольных координат Гаусса задается вторым способом.

На местности система прямоугольных координат задается третьим способом; всегда можно найти несколько геодезических пунктов с известными координатами и определять положение новых точек относительно этих пунктов, выполняя какие-либо измерения.

Три элементарных измерения

На плоскости можно измерять углы и расстояния.

Угол фиксируется тремя точками: одна точка - это вершина угла, а две другие точки фиксируют направления 1-й и 2-й сторон угла. В простейшем случае хотя бы одна точка из трех не имеет координат, то-есть, является определяемой; в общем случае определяемыми могут быть одна точка, две точки или все три.

Расстояние фиксируется двумя точками, и в общем случае определяемыми могут быть одна точка или обе.

В данном разделе рассматривается простейший случай, когда измерение угла или расстояния выполняют для определения координат одной точки. Поскольку при измерении угла определяемая точка может располагаться либо в вершине угла, либо на одной из его сторон, то с нашей точки зрения на плоскости имеют место три разных измерения, которые назовем элементарными.

Измеряется угол в на пункте A с известными координатами X4, Y4 между направлением с известным дирекционным углом бAB и направлением на определяемую точку P (рис. 2).

Дирекционный угол б направления AP получается по формуле

Для прямой линии AP, называемой линией положения точки P, можно написать уравнение в системе XOY :

В этом уравнении X и Y - координаты любой точки прямой, в том числе и точки P, но для нахождения двух координат точки P одного такого уравнения недостаточно.

Измеряется расстояние S от пункта A с известными координатами XA, YA до определяемой точки P. Из курса геометрии известно, что точка P находится на окружности радиуса S, проведенной вокруг точки A, и называемой линией положения точки P (рис. 3). Уравнение окружности имеет вид:

В этом уравнении X и Y - координаты любой точки окружности, в том числе и точки P, но для нахождения двух координат точки одного такого уравнения недостаточно.

Измеряется угол в на определяемой точке P между направлениями на два пункта с известными координатами; это измерение рассматривается в разделе 8.

Координаты X и Y точки P можно найти из совместного решения двух уравнений, поэтому, взяв любую комбинацию из трех измерений по два, получим простейшие способы определения координат точки, назывемые геодезическими засечками: два уравнения типа (2.4) - прямая угловая засечка, два уравнения типа (2.5) - линейная засечка, одно уравнение типа (2.4) и одно уравнение типа (2.5) полярная засечка, два измерения углов на определяемой точке - обратная угловая засечка.

Остальные комбинации измерений называются комбинированными засечками.

Каждое из трех элементарных измерений является инвариантом по отношению к системам координат, что позволяет решать засечки на различных чертежах, определяя положение точки P относительно фиксированных точек A и B графическим способом.

Аналитический способ решения засечек - это вычисление координат определяемой точки. Оно может быть выполнено через решение системы двух уравнений, соответствующих выполненным измерениям, или через решение треугольника, вершинами которого являются два исходных пункта и определяемая точка (этот способ для краткости назовем способом треугольника).

В любом геодезическом построении принято выделять три типа данных: исходные данные (координаты исходных пунктов, дирекционные углы исходных направлений и т.п.); эти данные часто принимаются условно безошибочными, измеряемые элементы; каждый измеренный элемент обычно сопровождается значением средней квадратической ошибки измерения, неизвестные (или определяемые) элементы; эти элементы подлежат нахождению по специально разработанному алгоритму, и их значения получаются с некоторой ошибкой, зависящей от ошибок измерений и геометрии данного построения.

Полярная засечка

В полярной засечке исходными данными являются координаты пункта A и дирекционный угол направления AB (или координаты пункта B), измеряемыми элементами являются горизонтальный угол в (средняя квадратическая ошибка измерения угла mв) и расстояние S (относительная ошибка его измерения mS / S = 1 / T), неизвестные элементы - координаты X, Y точки P (рис. 4).

Исходные данные: XA, YA, бAB

Измеряемые элементы: в, S

Неизвестные элементы: X, Y

Графическое решение. От направления AB отложить транспортиром угол в и провести прямую линию AQ, затем вокруг пункта A провести дугу окружности радиусом S в масштабе чертежа (плана или карты); точка пересечения прямой линии и дуги является искомой точкой P.

Аналитическое решение. Дирекционный угол б линии AР равен:

Запишем уравнения прямой линии AP - формула (4) и окружности радиуса S вокруг пункта A - формула (5):

Для нахождения координат X и Y точки P нужно решить эти два уравнения совместно как систему. Подставим значение (Y - YA) из первого уравнения во второе и вынесем за скобки (X - XA) 2:

(X - XA) 2 * (1 + tg2 б)= S2.

Выражение (1 + tg2б) заменим на 1 / Cos2б и получим:

(X - XA) 2 =S2 * Cos2б, откуда X - XA = S* Cosб.

Подставим это значение в первое уравнение (6) и получим:

Y - YA = S * Sinб.

Разности координат (X - XA) и (Y - YA) принято называть приращениями и обозначать ДX и ДY.

Таким образом, полярная засечка однозначно решается по формулам:

координата триангуляция трилатерация

Прямая геодезическая задача на плоскости

В геодезии есть две стандартные задачи: прямая геодезичеcкая задача на плоскости и обратная геодезическая задача на плоскости.

Прямая геодезическая задача - это вычисление координат X2, Y2 второго пункта, если известны координаты X1, Y1 первого пункта, дирекционный угол б и длина S линии, соединяющей эти пункты. Прямая геодезическая задача является частью полярной засечки, и формулы для ее решения берутся из набора формул (7):

Обратная геодезическая задача на плоскости

Обратная геодезическая задача - это вычисление дирекционного угла б и длины S линии, соединяющей два пункта с известными координатами X1, Y1 и X2, Y2 (рис. 5).

Построим на отрезке 1-2 как на гипотенузе прямоугольный треугольник с катетами, параллельными осям координат. В этом треугольнике гипотенуза равна S, катеты равны приращениям координат точек 1 и 2 (ДX = X2 - X1, ДY = Y2 - Y1), а один из острых углов равен румбу r линии 1-2.

Если Д X 00 и Д Y 00, то решаем треугольник по известным формулам:

Для данного рисунка направление линии 1-2 находится во второй четверти, поэтому на основании (22) находим:

Общий порядок нахождения дирекционного угла линии 1-2 включает две операции: определение номера четверти по знакам приращений координат Д>X и ДY, вычисление б по формулам связи (22) в соответствии с номером четверти.

Контролем правильности вычислений является выполнение равенства:

Если ДX = 0.0, то S = іДYі;

и б = 90o 00" 00» при ДY > 0,

б = 270o 00" 00» при ДY < 0.

Если ДY = 0.0, то S = іДXі

и б = 0o 00" 00» при ДX > 0,

б = 180o 00" 00» при ДX < 0.

Для решения обратной задачи в автоматическом режиме (в программах для ЭВМ) используется другой алгоритм, не содержащий тангенса угла и исключающий возможное деление на ноль:

если ДY => 0o, то б = a,

если ДY < 0o, то б = 360o - a.

Прямая угловая засечка

Сначала рассмотрим так называемый общий случай прямой угловой засечки, когда углы в1 и в2 измеряются на двух пунктах с известными координатами, каждый от своего направления с известным дирекционным углом (рис. 6).

Исходные данные: XA, YA, бAC,

Измеряемые элементы: в 1, в2

Неизвестные элементы: X, Y

Если бAC и бBD не заданы явно, нужно решить обратную геодезическую задачу сначала между пунктами A и C и затем между пунктами B и D.

Графическое решение. От направления AC отложить с помощью транспортира угол в1 и провести прямую линию AP; от направления BD отложить угол в2 и провести прямую линию BP; точка пересечения этих прямых является искомой точкой P.

Аналитическое решение. Приведем алгоритм варианта, соответствующий общему случаю засечки:

вычислить дирекционные углы линий AP и BP

написать два уравнения прямых линий

для линии AP Y - YA= tgб1 * (X - XA), для линии BP Y - YB= tgб2 * (X - XB) (2.16)

решить систему двух уравнений и вычислить неизвестные координаты X и Y:

Частным случаем прямой угловой засечки считают тот случай, когда углы в1 и в2 измерены от направлений AB и BA, причем угол в1 - правый, а угол в2 - левый (в общем случае засечки оба угла - левые) - рис. 7.

Решение прямой угловой засечки методом треугольника соответствует частному случаю засечки. Порядок решения при этом будет такой: решить обратную задачу между пунктами A и B и получить дирекционный угол бAB и длину b линии AB, вычислить угол г при вершине P, называемый углом засечки,

используя теорему синусов для треугольника APB:

вычислить длины сторон AP (S1) и BP (S2), вычислить дирекционные углы б1 и б2:

решить прямую задачу от пункта A к точке P и для контроля - от пункта B к точке P.

Для вычисления координат X и Y в частном случае прямой угловой засечки можно использовать формулы Юнга:

От общего случая прямой угловой засечки нетрудно перейти к частному случаю; для этого нужно сначала решить обратную геодезическую задачу между пунктами A и B и получить дирекционный угол бAB линии AB и затем вычислить углы в треугольнике APB при вершинах A и B

BAP = бAB - (бAC + в1) и ABP = (бBD + в2) - бBA.

Для машинного счета все рассмотренные способы решения прямой угловой засечки по разным причинам неудобны. Один из возможных алгоритмов решения общего случая засечки на ЭВМ предусматривает следующие действия: вычисление дирекционных углов б1 и б2, введение местной системы координат X"O"Y" с началом в пункте A и с осью O"X", направленной вдоль линии AP, и пересчет координат пунктов A и B и дирекционных углов б1 и б2 из системы XOY в систему X"O"Y" (рис. 8):

X"A = 0, Y"A = 0,

(24), запись уравнений линий AP и BP в системе X"O"Y":

и совместное решение этих уравнений:

перевод координат X" и Y" из системы X"O"Y" в систему XOY:

Так как Ctgб2" = - Ctgг и угол засечки г всегда больше 0о, то решение (27) всегда существует.

Линейная засечка

От пункта A с известными координатами XA, YA измерено расстояние S1 до определяемой точки P, а от пункта B с известными координатами XB, YB измерено расстояние S2 до точки P.

Графическое решение. Проведем вокруг пункта A окружность радиусом S1 (в масштабе чертежа), а вокруг пункта B - окружность радиусом S2; точка пересечения окружностей является искомой точкой; задача имеет два решения, так как две окружности пересекаются в двух точках (рис. 9).

Исходные данные: XA, YA, XB, YB,

Измеряемые элементы: S1, S2,

Неизвестные элементы: X, Y.

Аналитическое решение. Рассмотрим два алгоритма аналитического решения, один - для ручного счета (по способу треугольника) и один - для машинного счета.

Алгоритм ручного счета состоит из следующих действий:

решение обратной геодезической задачи между пунктами A и B и получение дирекционного угла бAB и длины b линии AB, вычисление в треугольнике ABP углов в1 и в2 по теореме косинусов:

вычисление угла засечки г

вычисление дирекционных углов сторон AP и BP:

пункт P справа от линии AB

пункт P слева от линии АВ

решение прямых геодезических задач из пункта A на пункт P и из пункта B на пункт P:

1-е решение

2-е решение

Результаты обоих решений должны совпадать.

Алгоритм машинного решения линейной засечки состоит из следующих действий: решение обратной геодезической задачи между пунктами A и B и получение дирекционного угла бAB и длины b линии AB, введение местной системы координат X"O"Y" с началом в точке A и осью O"X", направленной вдоль линии AB, и пересчет координат пунктов A и B из системы XOY в систему X"O"Y":

запись уравнений окружностей в системе X"O"Y":

и совместное решение этих уравнений, которое предусматривает раскрытие скобок во втором уравнении и вычитание второго уравнения из первого:

Если искомая точка находится слева от линии AB, то в формуле (39) берется знак «-», если справа, то «+».

Пересчет координат X" и Y" точки P из системы X"O"Y" в систему XOY по формулам (2):

Обратная угловая засечка

К элементарным измерениям относится и измерение угла в на определяемой точке P между направлениями на два пункта A и B с известными координатами XA, YA и XB, YB (рис. 10). Однако это измерение оказывается теоретически довольно сложным, поэтому рассмотрим его отдельно.

Проведем окружность через три точки A, B и P. Из школьного курса геометрии известно, что угол с вершиной на окружности измеряется половиной дуги, на которую он опирается. Центральный угол, опирающийся на ту же дугу, измеряется всей дугой, следовательно, он будет равен 2в (рис. 10).

Расстояние b между пунктами A и B считается известным, и из прямоугольного треугольника FCB можно найти радиус R окружности:

Уравнение окружности имеет вид:

где XC и YC - координаты центра окружности. Их можно вычислить, решив либо прямую угловую, либо линейную засечку с пунктов A и B на точку C. В уравнении (42) X и Y - координаты любой точки окружности, в том числе и точки P, но для нахождения двух координат точки P одного такого уравнения недостаточно.

Обратной угловой засечкой называют способ определения координат точки P по двум углам в1 и в2, измеренным на определяемой точке P между направлениями на три пункта с известными координатами A, B, C (рис. 11).

Графическое решение. Приведем способ Болотова графического решения обратной угловой засечки. На листе прозрачной бумаги (кальки) нужно построить углы в1 и в2 с общей вершиной P; затем наложить кальку на чертеж и, перемещая ее, добиться, чтобы направления углов на кальке проходили через пункты A, B, C на чертеже; переколоть точку P с кальки на чертеж.

Исходные данные: XA, YA, XB,

Измеряемые элементы: в1, в2.

Неизвестные элементы: X, Y.

Аналитическое решение. Аналитическое решение обратной угловой засечки предусматривает ее разложение на более простые задачи, например, на 2 прямых угловых засечки и одну линейную, или на 3 линейных засечки и т.д. Известно более 10-ти способов аналитического решения, но мы рассмотрим только один - через последовательное решение трех линейных засечек.

Предположим, что положение точки P известно, и проведем две окружности: одну радиусом R1 через точки A, B и P и другую радиусом R2 через точки B, C и P (рис. 11). Радиусы этих окружностей получим по формуле (41):

Если координаты центров окружностей - точек O1 и O2 будут известны, то координаты точки P можно определить по формулам линейной засечки: из точки O1 по расстоянию R1 и из точки O2 - по расстоянию R2.

Координаты центра O1 можно найти по формулам линейной засечки из точек A и B по расстояниям R1, причем из двух решений нужно взять то, которое соответствует величине угла в1: если в1<90o, то точка O1 находится справа от линии AB, если в1>90o, то точка O1 находится слева от линии AB.

Координаты центра O2 находятся по формулам линейной засечки из точек B и C по расстояниям R2, и одно решение из двух возможных выбирается по тому же правилу: если в2<90o, то точка O2 находится справа от линии BC, если в2>90o, то точка O2 находится слева от линии BC.

Задача не имеет решения, если все четыре точки A, B, C и P находятся на одной окружности, так как обе окружности сливаются в одну, и точек их пересечения не существует.

Комбинированные засечки

В рассмотренных способах решения засечек количество измерений принималось теоретически минимальным (два измерения), обеспечивающим получение результата.

На практике для нахождения координат X и Y одной точки, как правило, выполняют не два, а три и более измерений расстояний и углов, причем эти измерения выполняются как на исходных пунктах, так и на определяемых; такие засечки называются комбинированными. Понятно, что в этом случае появляется возможность контроля измерений, и, кроме того, повышается точность решения задачи.

Каждое измерение, вводимое в задачу сверх теоретически минимального количества, называют избыточным; оно порождает одно дополнительное решение. Геодезические засечки без избыточных измерений принято называть однократными, а засечки с избыточными измерениями - многократными.

При наличии избыточных измерений вычисление неизвестных выполняют методом уравнивания. Алгоритмы строгого уравнивания многократных засечек применяются при автоматизированном счете на ЭВМ; для ручного счета используют упрощенные способы уравнивания.

Упрощенный способ уравнивания какой-либо многократной засечки (n измерений) предусматривает сначала формирование и решение всех возможных вариантов независимых однократных засечек (их число равно n-1), а затем - вычисление средних значений координат точки из всех полученных результатов, если они различаются между собой на допустимую величину.

Ошибка положения точки

В одномерном пространстве (на линии) положение точки фиксируется значением одной координаты X, и ошибка положения точки Mp равна средней квадратической ошибке mx этой координаты. Истинное положение точки может находиться в интервале (X - t * mx) - (X + t * mx), то-есть, в обе стороны от значения X; на практике коэффициент t обычно задают равным 2.0 или 2.50.

В двумерном пространстве (на поверхности) положение точки фиксируется значениями двух координат, и ошибка положения точки должна задаваться двумя величинами: направлением и ошибкой положения по этому направлению. Геометрическая фигура, внутри которой находится истинное положение точки, может иметь разную форму; в частном случае, когда ошибка положения точки по всем направлениям одинакова, получается круг радиуса R = Mp.

Положение точки по двум измерениям получается в пересечении двух линий положения. Для измеренного расстояния S линией положения является окружность радиуса S с центром в исходной пункте A (рис. 2.12а); для измеренного угла в с вершиной в исходном пункте A - прямая линия, проведенная под углом в к исходной линии AB (рис. 2.12б).

Вследствие ошибок измерений необходимо ввести понятие «полоса положения». Для расстояния S, измеренного со средней квадратической ошибкой ms - это круговой пояс (кольцо) шириной 2 * ms между двумя окружностями радиусами (S - ms) и (S + ms); для угла в, измеренного с ошибкой mв - это узкий треугольник с вершиной в точке A и углом при вершине 2 * mв. Линия положения точки является осью симметрии полосы положения (рис. 12).

Рис. 12. Линия положения и «полоса положения» точки P: а) для измеренного расстояния, б) для измеренного угла.

Введем понятие «вектор ошибки измерения» и обозначим его через V. Для измеренного расстояния вектор Vs направлен вдоль линии AP (прямо или обратно) и имеет модуль vs = ms; для измеренного угла вектор Vв направлен перпендикулярно линии AP (влево или вправо от нее) и имеет модуль нв = S * mв / с, где S = A * P.

Точка P, находясь на пересечении двух линий положения, является центром 4-угольника положения, образующегося в пересечении двух полос положения (рис. 13).

Рис. 13. 4-угольник положения: а) в линейной засечке, б) в прямой угловой засечке,

Этот элементарный 4-угольник можно считать параллелограммом, так как в пределах него дуги окружностей можно заменить отрезками касательных, а расходящиеся стороны угла - отрезками прямых, параллельных линии положения. Расстояния от точки P до границ 4-угольника неодинаковы, что говорит о различии ошибок положения точки P по разным направлениям.

Линии положения делят 4-угольник положения на 4 равные части, которые назовем параллелограммами ошибок с углами при вершинах г и (180o - г), где г (180o - г) - угол между векторами ошибок V1 и V2. Поскольку высоты параллелограммов ошибок численно равны модулям векторов н1 и н2, то стороны параллелограммов получаются по известным формулам:

По известным сторонам параллелограмма ошибок и углу между ними г (180o - г) можно вычислить длину обоих его диагоналей: короткой - d1 и длинной - d2:

Таким образом, ошибка положения точки по шести направлениям (рис. 14) выражается простыми формулами; для всех остальных направлений формулы будут более сложные.

Для обобщенной характеристики точности определения точки P нужно иметь некоторое усредненное значение ошибки положения точки P, которое можно вычислить: как радиус круга R, площадь которого (р * R2) равна площади параллелограмма положения точки P (4 * a * b * Sinг),

как ошибку положения по «наиболее слабому направлению», совпадающему с направлением длинной диагонали:

как среднее квадратическое из длинной и короткой диагоналей параллелограмма ошибок:

На практике чаще других применяется третий вариант, в котором легко получаются формулы для оценки точности любой однократной засечки:

полярная засечка (рис. 4):

прямая угловая засечка (рис. 6, 7):

линейная засечка (рис. 9):

обратная угловая засечка (рис. 11).

В этой засечке правая часть формулы ошибки положения точки P должна содержать три слагаемых:

ошибку линейной засечки точки О1 с исходных пунктов A и B (mO1), ошибку линейной засечки точки О2 с исходных пунктов B и C (mO2), ошибку линейной засечки точки P с точек О1 и О2 (mP),

Угол засечки г зависит от взаимного расположения линий BC и BA и углов в1 и в2; для рис. 11 этот угол вычисляется по формуле:

Для многих случаев практики достаточно считать, что истинное положение точки P находится внутри круга радиуса MP с центром в точке P. В строгой теории рассмотренный критерий называется радиальной ошибкой. Кроме того, в этой теории применяются и более сложные критерии, такие как «эллипс ошибок» (кривая 2-го порядка), «подера эллипса ошибок» (кривая 4-го порядка) и др. .

При количестве измерений n>2 (многократные засечки) точка P получается в пересечении n линий положения, соответствующих уравненным значениям измерений; полосы положения, пересекаясь, образуют 2 * n-угольник. Наибольшая ошибка положения точки P будет определяться расстоянием от точки P до самой удаленной от нее вершины этого многоугольника. Из рисунка 14-б понятна роль третьего измерения в уменьшении ошибки положения точки P; кстати, на этом рисунке второе измерение практически не влияет на значение ошибки положения точки.

Чтобы по координатам найти точку на карте в онлайн-режиме, используя технологии Яндекса, Гугла или OSM, данная карта использует технологии OSM карт: - нужно ввести в поля: широта и долгота ваши данные координат и нажать кнопку «Найти», после этого сервис вычислит место, точку на карте, как России, так и мира. Данный сервис поможет узнать улицу, адрес, город и определит точные координаты.

Поиск географических координат широта и долгота по адресу

Чтобы найти координаты на карте широты и долготы точки по адресу онлайн: нужно ввести в поле поиска точный адрес, город, страну, выбрать из списка нужный и сервис произведет определение широты и долготы данного места, которые Вы сможете скопировать из спец.поля.

Также показать точку на карте и вычислить ее координаты, можно просто кликая на карту в любом месте, сервис вычислит: адрес объекта и поле покажет данные координат, которые также можно будет скориповать.