Наука за мапи и прегледување на земјата ÖTK · Австриски туристички клуб
Земјата и нејзиниот приказ на мапите
Создавањето мапи претпоставува дека големината и обликот на Земјиното тело се математички прецизно запишани. Поради ротацијата и гравитацијата на земјата, обликот на Земјиното тело наликува на елипсоид на револуција, кој е малку срамнет со земја на половите, а на Екваторот е малку закривен. Земјината површина (топографија) е тешко да се одреди и е крајно несоодветна како референтна површина за мерења на геодетската позиција и создавање топографски карти.
Овде можете да дознаете што треба да знаете за мапите, координатите, референтните системи, информациите за надморската височина, ориентацијата и навигацијата користејќи компас и сателит.
Земјата не е кружна - туку геоид (елипсоид на револуција)
На почетокот на 19 век, Карл Фридрих Гаус (1777 - 1855) утврдил отстапувања од елипсоидната теорија за време на неговите мерења. Поради гравитационото поле на Земјата, нејзината ротација и забрзувањето на гравитацијата, таа претставува неправилна површина. Оваа бројка се нарекува геоид. Испакнатините и вдлабнатините што му даваат на геоидот изглед налик на компир се предизвикани од аномалии на гравитацијата. Гравитацијата е збир на гравитационите и центрифугалните сили како резултат на ротацијата на земјата.
Површината на земјата е тешко да се одреди и е крајно несоодветна како референтна површина за мерења на геодетската положба. За мерења, приближна (точна до 50 метри) геометриска референтна површина (Елипсоид, сфера или рамнина) се користи.
За технологијата и геолошките науки, преовладуваат копнените координатни системи, кои имаат прецизна дефиниција на површината на земјата (за информации за позиција) или геоиди (за информации за висина) со помош на геодетски референтен систем (референтен елипсоид).
Се нарекува растојание на геоидната површина до референтен елипсоид Геоидна повлажа или. Геоидна висина и може да биде до 100 m и варира за околу ± 30 метри над 1000 km - прикажано со црвена боја на горната графика.
Нормална нула = средно ниво на морето
За споредба, ова одговара на Геоид најверојатно имагинарна површина, која го следи „средното ниво на морето“ и продолжувањето во континенталната област. Средното ниво на морето се одредува преку набудувања на нивоа (на пр. Амстердам, Трст). Референтната област за сите височини е затоа средно ниво на морето (кратко MSL = Средно ниво на морето) на океаните, исто така Нормална нула (НН) наречен.
Позицијата на точка на површината на земјата (= елипсоид на револуција) првично се дефинира со одредување (географска) должина и ширина. На ортометриска висина сега е релативно растојание (во вертикална насока) од точка на површината на земјата до геоидот (средно ниво на морето).
Отстапување на површинскиот канал
Гравитационите и центрифугалните сили значат дека нормалното не покажува кон центарот на земјата, туку секогаш кон центарот на масата на земјата. Геоидната површина е област каде што нормално е секогаш нормално на површината.
Како дел од Австриската програма за вселенски апликации (ASAP), австрискиот геоид беше повторно пресметан. Овој проект беше спроведен заеднички од Институтите за навигација и сателитска геодезија и за нумеричката математика на Технолошкиот универзитет во Грац. Федералната канцеларија за метрологија и анкетирање (БЕВ) дејствуваше како советнички партнер и ги стави на располагање податоците.
За целата национална територија на Австрија, отстапувањата од нормалното може да се пресметаат и да се достават во однос на елипсоидот Бесел во референтниот систем МГИ. (Надворешната) точност е 2-3 см. Австриската геоидна мапа ги прикажува геоидните бранови во претставата на изолинот. Опсегот на вредности е помеѓу
-2 метри во западниот дел на Инвиертел и
+3,5 м во Алцките Алпи или во источен Тирол.
Дали знаевте дека промените во воздушниот притисок исто така предизвикуваат промени во површината на земјата? Овие отстапувања се во опсегот на сантиметри.
Геодетскиот датум
Бидејќи геоидот е исклучително сложен математички, картографите го користат елипсоидниот модел при мапирање на област - видете подолу. Служи како референтен систем за картографи и се нарекува геодетски датум (датум на картата или датум на картата). Ова значи дефинирање на референтна површина, нејзино складирање и ориентација во просторот, како и скалата на системот.
Локалните особености се одговорни за фактот дека повеќе од 100 различни елипсоиди (референтни системи) се дефинирани ширум светот. Локално добиените елипсоиди, сепак, покажуваат помали локални отстапувања.
WGS84
Мерење на сателитот доведоа до употреба на системи како што се WGS84 (Светски геодетски систем 1984) и GRS80 (геодетски референтен систем 1980) како најдобри елипсоиди за целиот геоид. Овие глобални елипсоиди обезбедуваат постојаност на сите мапи ширум светот.
Најважните елипсоидни модели за споредба:
| Елипсоид Бесел | Датум на Потсдам | 6377,397 км | 6356,079 км |
| Консектетурен | ED50 | 6378.388 км | 6356,912 км |
| Меѓународен елипсоид | ЕТРС89 | 6378,137 км | 6356,752 км |
| Светски геодетски систем 1984 година | WGS84 | 6378,137 км | 6356,752 км |
Северни насоки
Каде е всушност северот? Север е насоката што ја покажува иглата на компасот. Но, оската на ротација на земјата не се совпаѓа со магнетниот северен пол, туку отстапува од неа. За картографско пресликување на површината на земјата, се прави разлика помеѓу следните северни насоки:
■ Мрежа северно (GiN)
Решетката северно на топографските карти е насока на мрежните линии на координатниот систем Гаус-Кригер или UTM насочени кон север. Овие мрежни линии одат паралелно со централниот меридијан на меридијанскиот лентен систем, така што нивниот правец отстапува од меридијанскиот правец во соодветната точка за количината на меридијанската конвергенција.
■ Географски север
Географскиот север е местото каде што сите се сомневаат во правецот - на географскиот Северен пол. Тоа е северната насока што ни ја покажува Полската Starвезда и северната пресек на меридијаните на елипсоидот на Земјата.
■ Магнетски север
Магнетниот север е северна насока на која покажува иглата на компасот. Оваа насока е зависна од локацијата и не се совпаѓа со Северниот пол. Секогаш се менува.
Бидејќи има различни насоки на север, потребни ни се и различни агли за да ги пресметаме отстапувањата. Разликуваме помеѓу деклинација, отстапување на игла и конвергенција на меридијан.
Отстапувања на северните насоки едни на други
■ деклинација
Аголот помеѓу вистинскиот север и магнетниот север се нарекува деклинација или магнетна деклинација. Линиите на магнетното поле „лутаат“ кон запад со магнетните столбови. Локалните магнетни нарушувања, исто така, влијаат на деклинацијата.
■ Меридијанска конвергенција
Аголот помеѓу вистинскиот север и мрежниот север е познат како меридијанска конвергенција. Меридијанската конвергенција во одредена точка на површината на земјата зависи од соодветното картографско пресликување и од положбата на точката. Вредностите на меридијанската конвергенција се пресметуваат (и не се мерат!). Меридијанските конвергенции се еднакви на нула кај соодветните главни меридијани.
■ Отстапување на игла
Аголот помеѓу мрежата север и магнетниот север е отстапување на иглата. Бидејќи магнетното поле на земјата е предмет на постојани флуктуации, положбата на магнетните полови се менува со текот на времето, а со тоа и количините на деклинација и отстапување на иглата.
На централниот меридијан, мрежата север се совпаѓа со вистинскиот север. Отстапувањето на иглата е тука 0 степени. Колку е поголемо растојанието до централниот меридијан, толку е поголема меридијанската конвергенција. За полесно користење топографски карти, трите северни пола и нивните Отстапувања во степени или линии наведени.
За да може да се поврзат различни точки на површината на земјата со униформен систем, потребна е соодветна референтна површина. За да се приближи обликот на земјата, во зависност од големината на областа што треба да се претстави, може да се користат разни геометриски површини: рамнината, сферата или елипсоидот.
Авионот како референтна површина
Авион како референтна површина може да се користи само за многу ограничена област поради закривениот облик на земјата. Оваа област произлегува од фактот дека изобличувањата предизвикани од искривување на земјата треба да останат помали од грешките во мерењето што се очекуваат при мерењето.
Елипсоидот на револуцијата како референтна површина
За да работиме со податоци и да можеме да ги споредиме, потребно е да се знае нивната врска со површината на земјата. Позицијата во референтен систем е опишана со координати кои се доделуваат на координатен систем. Координатите се парови на броеви кои ја опишуваат позицијата на точка на референтна површина. Овие броеви можат да бидат агли или должини.
Додека координатен лев систем се користи во математиката, десен систем се користи во геодезијата. Целосниот круг е поделен во геодетскиот координатен систем од 0 до 400 гони, додека во математиката целиот круг има 360 °. Во математиката, хоризонталната оска се нарекува y и вертикалната оска се нарекува x; во геодезијата е обратно.
Со цел да се утврди точната позиција на секое место на земјата, развиени се просторни координатни системи. Најчест е географскиот координатен систем. Тоа произлегува од ротацијата на телото на земјата околу фиксната оска. Земјината оска продира низ површината на земјата на половите. Екваторот лежи точно помеѓу овие фиксни точки на површината на земјата. Ако сега ги поврзете столбовите по најкраткиот можен пат и создадете паралелни кругови со екваторот, се создава глобална мрежа.
Географските координатни референтни системи дефинираат точки на површината на земјата во однос на екваторот и главниот меридијан преку информации во аголни димензии. Отстапувањето од екваторот е познато како географска ширина и отстапувањето од главниот меридијан се нарекува должина.
Географска ширина
Географската ширина на едно место е аголот во центарот на земјата до екваторијалната рамнина. Аголот е даден во степени (°), лачни минути (') и лачни секунди (") север (N) за северната хемисфера или (S) за јужната хемисфера.
Географска должина
На замислена сферична површина на земјата, сите должини се, за разлика од географските широчини, секогаш големи кругови со обем од приближно 40.000 км. Тие го исекуваат екваторот и другите паралели на површината на земјата под прав агол и ја водат најкратката патека од пол до пол. Половина должина се нарекува меридијан. Дури и ако на земјата се гледа како елипсоид на револуција, сите меридијани се со иста должина поради ротационата симетрија.
Кога Нул мердијан меридијанот што поминува низ поранешната опсерваторија на Гринич (Лондон) беше произволно поставен. Почнувајќи од главниот меридијан, се брои 180 ° кон исток или запад. 180-от степен на должина е исто така и датумска линија. Растојанието помеѓу меридијаните се намалува со зголемување на ширината. На половите тогаш е нула. Географската должина на едно место е аголот на земјината оска до главниот меридијан.
На покривот на опсерваторијата, дворскиот астроном Johnон Понд ја инсталирал кожата обложена Време топка Инсталиран Ова сè уште се повлекува секој ден и паѓа во 13:00 часот (14:00 часот по средноевропско време; во лето во 13:00 часот летно време, 2:00 часот по полноќ ЦЕСТ). Ова им овозможи на бродовите на Темза да ги постават своите хронометри на бродите точно во времето на Гринич.
Геоцентрични координати
Геоцентричните координати се состојат од три должини кои ја опишуваат позицијата во тродимензионален простор. Геоцентричните X-, Y-, Z-координати се однесуваат на фиксиран систем на земја чие потекло лежи во центарот на гравитацијата на земјата. X-оската е насочена во правец на екваторијалната рамнина преку главниот меридијан во Гринич. Оската Y во правец на екваторијалната рамнина, од Гринич 90 ° на исток и З-оската во правец на земјината оска на ротација.
Меѓународен систем за географска референца
Меѓународниот географски координатен систем е тродимензионален (сферичен) координатен систем составен од кружни линии нормални едни на други, кругови на ширина (хоризонтална) и кругови на должина (вертикална).
Половина должина се нарекува меридијан. Почнувајќи од екваторот (круг на географска ширина) (0 °), се бројат 90 ° на север (N) или 90 ° на југ (S). Почнувајќи од главниот меридијан на Гринич (0 °) брои 180 ° на запад (З) или 180 ° на исток (Е или Е за исток). Ознаката Е за Исток спречува О (за Исток) да се меша со 0 (нула) и затоа е исто така вообичаена во земјите што зборуваат германски. Системот е познат и како Гринич географски координатен систем.
„Светски геодетски систем 1984“ е референтен систем дефиниран од американското Министерство за одбрана, кој се пренесува на корисникот преку сателитски орбитални податоци и ја обезбедува координатната рамка. Поради глобалната тектоника на плочи, WGS84 координатите се менуваат во опсегот на сантиметри секоја година.
ETRF89
„Европската копнена референтна рамка 1989“ е статичка референтна рамка. Се користи само во Европа за мерење на сателити во сантиметарски опсег - мапите на државната топографија на Австрија (EBV) се засноваат на овој референтен систем. За апликации за навигација во надворешната област, WGS84 и ETRF89 може да се сметаат за идентични.
Координирајте ја трансформацијата
А координатната трансформација ги пренесува координатите од нивниот просторен референтен систем на друг просторен референтен систем. Во последните неколку децении важноста на локалните референтни системи се намали бидејќи геодетските системи на државите беа претворени во интерконтинентални елипсоиди како што е WGS84. Ова е особено важно за корисниците на уредите за навигација.
Додека навигационите уреди главно работат со датумот на WGS84, топографските карти на Австрија се однесуваат на локален систем за референци како што е ETR89. Современите сателитски приемници, доколку се постават соодветно, можат да ги надоместат податоците едни против други. Затоа, внимателно погледнете го геодетскиот датум на вашата мапа кога ги координирате со уредот за навигација.
Дизајн на мрежна мапа (исто така Илустрација на картата наречен) е метод во картографијата со кој се пренесува закривената површина на (тродимензионалната) земја на рамната (дводимензионална) мапа.
Некои имаат чисто математичка природа, други може да се сметаат како геометриска проекција. За да се разбере концептот на проекција на мапи, корисно е да се замисли свет со извор на светлина. Овој извор на светлина ги проектира точките, линиите и површините на земјината топка на површината на помошно тело, кое лесно може да се стркала во рамнината.
Класификација според областите на сликата
Проекција на авиони (Азимутална проекција)
Азимутална слика ја допира земјата во една точка. Многу азимутални слики се реални перспективни проекции (централни проекции), што значи дека тие исто така можат да бидат конструирани геометриски. Овој вид на мапирање е особено погоден за прикажување на кружни области, на пример, областите на столбот. Таа меѓу другото ќе. се користат за мапи со starвезди поради нивната аголна точност.
Проекција на конус
Со проекции на конуси, земјата е мапирана на конус. Оската на конусот поминува низ центарот на земјата. Проекцијата на пресекот Ламбертјан е еден од најпознатите дизајни на мрежните карти. Тоа е конформална проекција на конус со кругови на ширина репродуцирани без изобличување. Некои карти во авијацијата се мапи на Ламберт, меѓународната мапа на светот ја користи и проекцијата на Ламберт.
Цилиндар стрпроекција
Проекциите на цилиндрите се конструираат околу земјата со помош на цилиндар.
Ова ја вклучува проекцијата на Меркатор. Со координатните системи Gauß-Krüger и UTM, се користи попречна цилиндрична проекција (хоризонтална оска на цилиндар).
Со цел изобличувањата да бидат мали, се користат системски ленти со ширина од 6 °. Координатите се нарекуваат источна вредност („Исток“ Е) и северна вредност („Север“ Н). Картите за проекција на Меркатор претежно се користат во морепловството.