Lai atrisinātu lielāko daļu problēmu lietišķajās zinātnēs, ir jāzina objekta vai punkta atrašanās vieta, kas tiek noteikta, izmantojot kādu no pieņemtajām koordinātu sistēmām. Turklāt ir augstuma sistēmas, kas nosaka arī punkta augstuma atrašanās vietu uz Zemes virsmas.
Kas ir koordinātes
Koordinātas ir ciparu vai alfabētiskas vērtības, ko var izmantot, lai noteiktu punkta atrašanās vietu reljefā. Rezultātā koordinātu sistēma ir tāda paša veida vērtību kopa, kam ir vienāds punkta vai objekta atrašanas princips.
Punkta atrašanās vietas atrašana ir nepieciešama, lai atrisinātu daudzas praktiskas problēmas. Tādā zinātnē kā ģeodēzija punkta atrašanās vietas noteikšana noteiktā telpā ir galvenais mērķis, uz kuru balstās viss turpmākais darbs.
Lielākā daļa koordinātu sistēmu, kā likums, nosaka punkta atrašanās vietu plaknē, ko ierobežo tikai divas asis. Lai noteiktu punkta pozīciju3D telpā tiek piemērota arī augstuma sistēma. Ar tās palīdzību var uzzināt precīzu vēlamā objekta atrašanās vietu.
Īsumā par ģeodēzijā izmantotajām koordinātu sistēmām
Koordinātu sistēmas nosaka punkta atrašanās vietu uz zemes virsmas, piešķirot tam trīs vērtības. To aprēķināšanas principi katrai koordinātu sistēmai ir atšķirīgi.
Ģeodēzijā izmantotās pamata telpisko koordinātu sistēmas:
- Ģeodēzija.
- Ģeogrāfiski.
- Polar.
- Taisnstūrveida.
- Zonālās Gausa-Krūgera koordinātas.
Visām sistēmām ir savs sākumpunkts, vērtības objekta atrašanās vietai un darbības joma.
Ģeodēziskās koordinātes
Galvenais skaitlis, ko izmanto ģeodēzisko koordinātu mērīšanai, ir zemes elipsoīds.
Elipsoīds ir trīsdimensiju saspiesta figūra, kas vislabāk atspoguļo zemeslodes formu. Tā kā globuss ir matemātiski nepareizs skaitlis, ģeodēzisko koordinātu noteikšanai tiek izmantots elipsoīds. Tādējādi ir vieglāk veikt daudzus aprēķinus, lai noteiktu ķermeņa stāvokli uz virsmas.
Ģeodēziskās koordinātas nosaka trīs vērtības: ģeodēziskais platums, garums un augstums virs jūras līmeņa.
- Ģeodēziskais platums ir leņķis, kura sākums atrodas uz ekvatora plaknes, bet beigas atrodas perpendikulā,novilkta līdz vajadzīgajam punktam.
- Ģeodēziskais garums ir leņķis, kas tiek mērīts no nulles meridiāna līdz meridiānam, uz kura atrodas vēlamais punkts.
- Ģeodēziskais augstums - normas vērtība, kas no noteikta punkta uz Zemes rotācijas elipsoīda virsmu novilkta.
Ģeogrāfiskās koordinātes
Lai atrisinātu augstākās ģeodēzijas augstas precizitātes problēmas, ir jānošķir ģeodēziskās un ģeogrāfiskās koordinātas. Inženierģeodēzijā izmantotajā sistēmā šādas atšķirības, kā likums, nerodas mazās darba aptvertās telpas dēļ.
Lai noteiktu ģeodēziskās koordinātas, par atskaites plakni tiek izmantots elipsoīds, bet ģeogrāfisko koordinātu noteikšanai tiek izmantots ģeoīds. Ģeoīds ir matemātiski nepareizs skaitlis, kas ir tuvāks faktiskajam Zemes skaitlim. Tā līdzenā virsma tiek uzskatīta par virsmu, kas mierīgā stāvoklī turpinās zem jūras līmeņa.
Ģeogrāfiskā koordinātu sistēma, ko izmanto ģeodēzijā, apraksta punkta pozīciju telpā ar trim vērtībām. Ģeogrāfiskā garuma definīcija sakrīt ar ģeodēzisko, jo nulles meridiāns, ko sauc par Griničas meridiānu, arī būs atskaites punkts. Tas iet cauri tāda paša nosaukuma observatorijai Londonas pilsētā. Ģeogrāfisko platumu nosaka pēc ekvatora, kas uzzīmēts uz ģeoīda virsmas.
Augstums ģeodēzijā izmantotajā vietējā koordinātu sistēmā tiek mērīts no jūras līmeņa mierīgā stāvoklī. Krievijas un bijušās Savienības valstu teritorijāatzīme, no kuras nosaka augstumus, ir Kronštates pēda. Tas atrodas B altijas jūras līmenī.
Polārās koordinātas
Ģeodēzijā izmantotajai polāro koordinātu sistēmai ir citas mērīšanas nianses. To izmanto nelielos reljefa apgabalos, lai noteiktu punkta relatīvo atrašanās vietu. Atskaites punkts var būt jebkurš objekts, kas atzīmēts kā avots. Tādējādi, izmantojot polārās koordinātas, nav iespējams viennozīmīgi noteikt punkta atrašanās vietu zemeslodes teritorijā.
Polārās koordinātas nosaka divas vērtības: leņķis un attālums. Leņķi mēra no meridiāna ziemeļu virziena līdz noteiktam punktam, nosakot tā atrašanās vietu telpā. Bet ar vienu leņķi nepietiks, tāpēc tiek ieviests rādiusa vektors - attālums no stāvēšanas punkta līdz vēlamajam objektam. Izmantojot šos divus parametrus, varat noteikt punkta atrašanās vietu vietējā sistēmā.
Parasti šo koordinātu sistēmu izmanto inženierdarbiem, kas tiek veikti nelielā zemes platībā.
Taisnstūra koordinātas
Ģeodēzijā izmantotā taisnstūra koordinātu sistēma tiek izmantota arī nelielās reljefa vietās. Sistēmas galvenais elements ir koordinātu ass, no kuras tiek veidota atsauce. Punkta koordinātas tiek atrastas kā perpendikulu garums, kas novilkts no abscisu un ordinātu asīm līdz vajadzīgajam punktam.
X ass ziemeļu virziens un Y ass austrumi tiek uzskatīti par pozitīvu, savukārt dienvidi un rietumi tiek uzskatīti par negatīviem. Atkarībā no zīmēm un ceturkšņiem tie nosaka punkta atrašanās vietu telpā.
Gausa-Krūgera koordinātas
Gausa-Krūgera koordinātu zonālā sistēma ir līdzīga taisnstūrveida sistēmai. Atšķirība ir tāda, ka to var attiecināt uz visu zemeslodes apgabalu, nevis tikai uz maziem apgabaliem.
Gausa-Krūgera zonu taisnstūra koordinātas patiesībā ir zemeslodes projekcija plaknē. Tas radās praktiskos nolūkos, lai uz papīra attēlotu lielas Zemes platības. Tiek uzskatīts, ka kropļojumu pārnešana ir nenozīmīga.
Saskaņā ar šo sistēmu zemeslode pēc garuma ir sadalīta sešu grādu zonās ar aksiālo meridiānu vidū. Ekvators atrodas centrā pa horizontālu līniju. Kopumā ir 60 šādas zonas.
zonas numurs.
X ass vērtības Krievijā parasti ir pozitīvas, savukārt Y vērtības var būt negatīvas. Lai izvairītos no mīnusa zīmes abscisu ass vērtībās, katras zonas aksiālais meridiāns tiek nosacīti pārvietots 500 metrus uz rietumiem. Tad kļūst visas koordinātaspozitīvi.
Koordinātu sistēmu pēc iespējas ierosināja Gauss, un 20. gadsimta vidū to matemātiski aprēķināja Krūgers. Kopš tā laika ģeodēzijā to izmanto kā vienu no galvenajām.
Augstuma sistēma
Ģeodēzijā izmantotās koordinātu un augstumu sistēmas tiek izmantotas, lai precīzi noteiktu punkta atrašanās vietu uz Zemes. Absolūtos augstumus mēra no jūras līmeņa vai citas virsmas, kas tiek uzskatīta par oriģinālu. Turklāt ir relatīvi augstumi. Pēdējie tiek skaitīti kā pārsniegums no vēlamā punkta uz jebkuru citu. Tie ir ērti lietojami darbam vietējā koordinātu sistēmā, lai vienkāršotu turpmāko rezultātu apstrādi.
Koordinātu sistēmu pielietošana ģeodēzijā
Papildus iepriekšminētajam ģeodēzijā tiek izmantotas arī citas koordinātu sistēmas. Katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi. Ir arī savas darba jomas, kurām ir aktuāla šī vai cita atrašanās vietas noteikšanas metode.
Tas ir darba mērķis, kas nosaka, kuras ģeodēzijā izmantotās koordinātu sistēmas vislabāk izmantot. Darbiem nelielās platībās ērti izmantot taisnstūra un polāro koordinātu sistēmas, bet liela mēroga problēmu risināšanai nepieciešamas sistēmas, kas ļauj aptvert visu zemes virsmas teritoriju.
