Клиент на картата

Земята и нейното изображение на карти

Създаването на карти предполага, че размерът и формата на земното тяло са математически точно записани. Поради въртенето на Земята и гравитацията, формата на земята наподобява въртящ се елипсоид, който е леко сплескан в полюсите и леко извит в екватора. Следователно земната повърхност (топография) е трудна за определяне и е изключително неподходяща като еталонна повърхност за измерване на геодезическото положение и създаване на топографски карти.

Тук можете да разберете какво трябва да знаете за карти, координати, референтни системи, информация за надморска височина, ориентация и навигация с помощта на компас и сателит.

Земята не е кръгла - а геоид (елипсоид на революцията)

В началото на XIX век Карл Фридрих Гаус (1777 - 1855) определя отклонения от елипсоидната теория по време на измерванията си. Поради гравитационното поле на Земята, нейното въртене и ускорението на гравитацията, тя представлява неправилна повърхност.Тази фигура се нарича геоид. Неравностите и вдлъбнатините, които придават на геоида подобен на картофи вид, са причинени от гравитационни аномалии. Гравитацията е сумата на гравитационните и центробежните сили, дължащи се на въртенето на земята.

Земната повърхност е трудна за определяне и е изключително неподходяща като еталонна повърхност за измерване на геодезическото положение. За измервания, приблизително (с точност до 50 метра) геометрична референтна повърхност (Елипсоид, сфера или равнина) се използва.

За технологиите и геонауките преобладават земните координатни системи, които имат точна дефиниция на земната повърхност (за информация за местоположението) или геоида (за информация за височината) посредством геодезична референтна система (референтен елипсоид).

Извиква се разстоянието на повърхността на геоида до референтен елипсоид Геоидна вълнообразност или. Височина на геоида и може да бъде до 100 m и варира с около ± 30 метра на 1000 km - показано в червено на графиката по-горе.

Нормална нула = средно морско равнище

За сравнение това съответства на Geoid най-вероятно въображаема повърхност, която следва "средното морско равнище" и продължението в континенталната зона. Средното морско равнище се определя от наблюдения на нивото (напр. Амстердам, Триест). Следователно референтната област за всички проучвания е средно морско равнище (къс MSL = Средно морско ниво) на океаните, също Нормална нула (NN) Наречен.

Позицията на точка на земната повърхност (= елипсоид на въртене) първоначално се определя чрез определяне (географска) дължина и ширина. The ортометрична височина сега е относителното разстояние (във вертикална посока) от точка на земната повърхност до геоида (средно морско равнище).

Отклонение на повърхностния отвес

Гравитационната и центробежна сила означава, че перпендикуляр не сочи към центъра на земята, а винаги към центъра на масата на земята. Повърхността на геоида е областта, където перпендикуляр винаги е перпендикулярен на повърхността.

Като част от Австрийската програма за космически приложения (ASAP), австрийският геоид е преизчислен. Този проект е осъществен съвместно от Институтите за навигация и сателитна геодезия и за цифрова математика към Техническия университет в Грац. Федералната служба за метрология и геодезия (BEV) действа като консултантски партньор и предоставя данни.

За цялата национална територия на Австрия отклоненията от перпендикуляра могат да бъдат изчислени и представени във връзка с елипсоида на Бесел в референтната система на MGI. (Външната) точност е 2-3 cm. Австрийската геоидна карта показва геоидните вълнисти в изолиново представяне. Обхватът на стойностите е между

-2 м в западния Innviertel и

+3,5 м в Йоцталските Алпи или в Източен Тирол.

Знаете ли, че промените в налягането на въздуха също причиняват промени в земната повърхност? Тези отклонения са в сантиметровия диапазон.

Геодезическата дата

Тъй като геоидът е изключително сложен математически, картографите използват елипсоидния модел, когато картографират дадена област - вижте по-долу. Той служи като референтна система за картографите и се нарича геодезическа база (карта или карта). Това означава дефиницията на референтна повърхност, нейното съхранение и ориентация в пространството, както и мащаба на системата.

Местните особености са отговорни за факта, че над 100 различни елипсоида (референтни системи) са дефинирани по целия свят. Локално извлечените елипсоиди обаче показват по-малки локални отклонения.

WGS84

Сателитните измервания доведоха до използването на системи като WGS84 (World Geodetic System 1984) и GRS80 (Geodetic Reference System 1980) като най-добрите елипсоиди за целия геоид. Тези глобални елипсоиди осигуряват последователност на всички карти в целия свят.

Най-важните елипсоидни модели за сравнение:

Съкращение на справочната система. Радиус на екватора Полярен радиус

Бесел елипсоид	Потсдамска дата	6377.397 км	6356.079 км
Consectetur	ED50	6378.388 км	6356.912 км
Международен елипсоид	ETRS89	6378.137 км	6356.752 км
Световна геодезическа система 1984	WGS84	6378.137 км	6356.752 км

Северни посоки

Къде всъщност е северът? Север е посоката, към която сочи стрелката на компаса. Но оста на въртене на земята не съвпада с магнитния северен полюс, а се отклонява от него. За картографското картографиране на земната повърхност се прави разлика между следните северни посоки:

■ Мрежа север (GiN)
Мрежата север на топографските карти е посоката на линиите на мрежата, сочещи на север в координатната система на Гаус-Крюгер или UTM. Тези решетъчни линии преминават успоредно на централния меридиан на меридианната лентова система, така че тяхната посока се отклонява от меридианната посока в съответната точка с размера на меридианната конвергенция.

■ Географски на север

Географският север е мястото, където всички подозират посоката - на географския Северен полюс. Това е северната посока, която ни показва полюсната звезда и северното пресичане на меридианите на земния елипсоид.

■ Магнитен север

Магнитният север е северната посока, към която сочи стрелката на компаса. Тази посока зависи от местоположението и не съвпада със Северния полюс. Винаги се променя.

Тъй като има различни северни посоки, ние също се нуждаем от различни ъгли, за да изчислим отклоненията. Разграничаваме деклинацията, отклонението на иглата и конвергенцията на меридиана.

Отклонения на северните посоки една от друга

■ деклинация

Ъгълът между истинския север и магнитния север се нарича деклинация или магнитна деклинация. Линиите на магнитното поле "се скитат" на запад с магнитните полюси. Локалните магнитни смущения също влияят върху деклинацията.

■ Меридианна конвергенция
Ъгълът между истинския север и мрежата на север е известен като меридианна конвергенция. Меридианната конвергенция в определена точка на земната повърхност зависи от съответното картографско картографиране и положението на точката. Стойностите на меридианната конвергенция се изчисляват (и не се измерват!). Меридианните конвергенции са равни на нула в съответните основни меридиани.

■ Отклонение на иглата

Ъгълът между мрежата север и магнитния север е отклонението на иглата. Тъй като земното магнитно поле е подложено на постоянни колебания, положението на магнитните полюси се променя с течение на времето и по този начин размерите на деклинация и отклонение на иглата.

На централния меридиан решетката север съвпада с истинския север. Следователно отклонението на иглата тук е 0 градуса. Колкото по-голямо е разстоянието до централния меридиан, толкова по-голямо е сближаването на меридиана. За да се улесни използването на топографски карти, трите северни полюса и техните Отклонения в градуси или линии посочено.

За да може да се свържат различни точки на земната повърхност с еднаква система, се изисква подходяща референтна повърхност. За да се сближи формата на земята, могат да се използват различни геометрични повърхности, в зависимост от размера на представяната площ: равнината, сферата или елипсоида.

Самолетът като еталонна повърхност

Равнината като еталонна повърхност може да се използва само за много ограничена площ поради извитата форма на земята. Тази област е резултат от факта, че изкривяванията, причинени от кривината на земята, трябва да останат по-малки от грешките в измерването, които се очакват по време на измерване.

Елипсоидът на въртенето като еталонна повърхност

За да работим с данни и за да можем да ги сравняваме, е необходимо да знаем как те се отнасят към земната повърхност. Позицията в референтната система се описва с координати, които се присвояват на координатна система. Координатите са двойки числа, които описват позицията на точка върху референтна повърхност. Тези числа могат да бъдат ъгли или дължини.

Докато координатната система срещу часовниковата стрелка се използва в математиката, системата по часовниковата стрелка се използва в геодезията. Пълният кръг е разделен в геодезичната координатна система от 0 до 400 гона, докато в математиката пълният кръг има 360 °. В математиката хоризонталната ос се нарича y, а вертикалната ос x; в геодезията е обратното.

За да се определи точното положение на всяко място на земята, са разработени пространствени координатни системи. Най-често срещаната е географската координатна система. Той възниква от въртенето на земното тяло около неподвижна ос. Земната ос прониква в земната повърхност на полюсите. Екваторът се намира точно между тези неподвижни точки на земната повърхност. Ако сега свържете полюсите по възможно най-краткия път и създадете успоредни кръгове към екватора, се създава глобална мрежа.

Географските координатни референтни системи определят точки на земната повърхност по отношение на екватор и първи меридиан чрез информация в ъглови размери. Отклонението от екватора е известно като географска ширина, а отклонението от основния меридиан се нарича дължина.

Географска ширина

Географската ширина на дадено място е ъгълът в центъра на земята спрямо екваториалната равнина. Ъгълът е посочен в градуси (°), дъгови минути (') и дъгови секунди (") север (N) за северното полукълбо или (S) за южното полукълбо.

Географска дължина

На въображаема сферична повърхност на земята всички географски дължини са, за разлика от географските ширини, винаги големи кръгове с земната обиколка около 40 000 км. Те изрязват екватора и другите паралели на земната повърхност под прав ъгъл и преминават по най-краткия път от полюс до полюс. Половин дължина се нарича меридиан. Дори ако Земята се разглежда като елипсоид на въртене, всички меридиани са с еднаква дължина поради симетрията на въртене.

Кога Нулев мердиан меридианът, който минава през бившата обсерватория в Гринуич (Лондон), е бил произволно зададен. Започвайки от основния меридиан, брои 180 ° на изток или запад. 180-та степен на дължина е и датата. Разстоянието между меридианите намалява с увеличаване на ширината. Тогава на полюсите е нула. Географската дължина на дадено място е ъгълът на земната ос спрямо основния меридиан.

На покрива на обсерваторията придворният астроном Джон Понд монтира коженото покритие Топка на времето Инсталиран. Това все още се изтегля всеки ден и пада в 13:00 ч. (14:00 ч. CET; през лятото в 13:00 ч. Лятно време, 14:00 ч. CEST). Това позволи на корабите на Темза да настроят своите хронометри на корабите на точното средно време по Гринуич.

Геоцентрични координати

Геоцентричните координати се състоят от три дължини, които описват позицията в триизмерното пространство. Геоцентричните X-, Y-, Z-координати се отнасят до неподвижна към земята система, чийто произход се намира в центъра на тежестта на земята. Оста X е насочена в посока на екваториалната равнина през основния меридиан в Гринуич. Оста Y по посока на екваториалната равнина, от Гринуич 90 ° на изток и оста Z по посока на оста на въртене на Земята.

Международна географска референтна система

Международната географска координатна система е триизмерна (сферична) координатна система, съставена от кръгови линии, перпендикулярни една на друга, кръгове на географска ширина (хоризонтални) и кръгове на дължина (вертикални).

Половин дължина се нарича меридиан. Започвайки от екватора (кръг на географска ширина) (0 °) отброява 90 ° на север (N) или 90 ° на юг (S). Започвайки от основния меридиан на Гринуич (0 °) отброява 180 ° на запад (W) или 180 ° на изток (E или E за изток). Обозначението E за Изток предотвратява объркването на O (за Изток) с 0 (нула) и поради това е често срещано в немскоговорящите страни. Системата е известна още като географската координатна система Гринуич.

„Световната геодезическа система 1984“ е референтната система, дефинирана от американското министерство на отбраната, която се предава на потребителя чрез сателитните орбитни данни и осигурява координатната рамка. Поради глобалната тектоника на плочите, координатите на WGS84 се променят в сантиметровия диапазон всяка година.

ETRF89
"Европейската наземна референтна рамка 1989" е статична референтна рамка. Той се използва само в Европа за сателитни измервания в сантиметровия диапазон - държавните топографски карти на Австрия (EBV) се основават на тази референтна система. За навигационни приложения на открито, WGS84 и ETRF89 могат да се считат за идентични.

Координатна трансформация

Трансформацията на координати прехвърля координати от тяхната пространствена референтна система в друга пространствена референтна система. През последните няколко десетилетия значението на местните референтни системи е намаляло, тъй като геодезическите системи на държавите са превърнати в междуконтинентални елипсоиди като WGS84. Това е особено важно за потребителите на навигационни устройства.

Докато навигационните устройства работят главно с датата на WGS84, топографските карти на Австрия се отнасят до местна референтна система като ETR89. Съвременните сателитни приемници, ако бъдат настроени по съответния начин, могат да компенсират данните един срещу друг. Затова погледнете внимателно геодезическата дата на вашата карта, когато ги координирате с навигационното устройство.

Дизайн на мрежова карта (също Илюстрация на картата наречен) е метод в картографията, с който извитата повърхност на (триизмерната) земя се прехвърля върху плоската (двумерна) карта.

Някои имат чисто математически характер, други могат да се възприемат като геометрична проекция. За да разберете концепцията за проекция на карта, е полезно да си представите глобус с източник на светлина. Този източник на светлина проектира точките, линиите и повърхностите на земното кълбо върху повърхността на спомагателно тяло, което лесно може да се навие в равнината.

Класификация според областите на изображението

Проекция на равнина (Азимутална проекция)

Азимутално изображение докосва земята в един момент. Много азимутални изображения са реални перспективни проекции (централни проекции), което означава, че те също могат да бъдат конструирани геометрично. Този тип картографиране е особено подходящ за показване на кръгови области, например зоните на полюсите. Тя ще наред с други неща. използва се за звездни карти поради ъгловата точност.

Проекция на конус

При конусни проекции земята се нанася върху конус. Конусната ос минава през центъра на земята. Проекцията на Ламбертиан с пресичащи се конуси е един от най-известните дизайни на мрежи от карти. Това е конформна конусна проекция с кръгове на географска ширина, възпроизведени без изкривяване. Някои карти в авиацията са карти на Ламберт, а международната карта на света също използва проекцията на Ламберт.

Цилиндър Pпроекция

Цилиндричните издатини са изградени около земята с помощта на цилиндър.

Това включва проекцията на Меркатор. С координатните системи Gauß-Krüger и UTM се използва напречна цилиндрична проекция (хоризонтална ос на цилиндъра).

За да бъдат изкривяванията малки, се използват системни ленти с ширина 6 °. Координатите са посочени като източна стойност ("Изток" E) и северна стойност ("Север" N). Проекционните карти на Меркатор се използват предимно в мореплаването.