Układ współrzędnych geograficznych

Article

August 18, 2022

Układ współrzędnych geograficznych (GCS) to sferyczny lub elipsoidalny układ współrzędnych służący do pomiaru i przekazywania pozycji bezpośrednio na Ziemi jako szerokości i długości geograficznej. Jest to najprostszy, najstarszy i najpowszechniej stosowany z różnych używanych systemów odniesień przestrzennych i stanowi podstawę większości innych. Chociaż szerokość i długość geograficzna tworzą krotkę współrzędnych, podobnie jak kartezjański układ współrzędnych, układ współrzędnych geograficznych nie jest kartezjański, ponieważ pomiary są kątami i nie znajdują się na płaskiej powierzchni. Pełna specyfikacja GCS, taka jak te wymienione w normach EPSG i ISO 19111 , zawiera również wybór geodezyjnego układu odniesienia (w tym elipsoidy Ziemi), ponieważ różne układy odniesienia dadzą różne wartości szerokości i długości geograficznej dla tej samej lokalizacji.

Historia

Wynalezienie układu współrzędnych geograficznych przypisuje się ogólnie Eratostenesowi z Cyreny, który skomponował swoją zagubioną Geografię w Bibliotece Aleksandryjskiej w III wieku p.n.e. Sto lat później Hipparch z Nicei ulepszył ten system, określając szerokość geograficzną na podstawie pomiarów gwiezdnych, a nie wysokości słonecznej, i określając długość geograficzną na podstawie czasów zaćmień Księżyca, zamiast obliczania martwych. W I lub II wieku Marinus z Tyru skompilował obszerny gazeter i matematycznie wykreśloną mapę świata, używając współrzędnych mierzonych na wschód od południka zerowego na najbardziej wysuniętym na zachód znanym lądzie, zwanym Wyspami Szczęśliwymi, u wybrzeży zachodniej Afryki wokół Wysp Kanaryjskich lub Zielonego Przylądka Wyspy i mierzone na północ lub południe od wyspy Rodos poza Azją Mniejszą. Ptolemeusz przypisywał mu pełne przyjęcie długości i szerokości geograficznej, zamiast mierzenia szerokości geograficznej długością dnia pełni lata. Geografia Ptolemeusza z II wieku używała tego samego południka zerowego, ale zamiast tego zmierzono szerokość geograficzną z równika. Po tym, jak ich praca została przetłumaczona na język arabski w IX wieku, Księga Opisu Ziemi Al-Chwarizmu poprawiła błędy Marinus i Ptolemeusza dotyczące długości Morza Śródziemnego, powodując, że średniowieczna kartografia arabska używała południka zerowego około 10° na wschód od Linia Ptolemeusza. Kartografia matematyczna wznowiona w Europie po odzyskaniu tekstu Ptolemeusza przez Maximusa Planudesa nieco przed 1300; tekst został przetłumaczony na łacinę we Florencji przez Jakuba Anioła około 1407 roku. W 1884 roku Stany Zjednoczone były gospodarzem Międzynarodowej Konferencji Meridian, w której uczestniczyli przedstawiciele dwudziestu pięciu krajów. Dwudziestu dwóch z nich zgodziło się przyjąć długość geograficzną Królewskiego Obserwatorium w Greenwich w Anglii jako linię zerowego odniesienia. Republika Dominikany głosowała przeciwko wnioskowi, Francja i Brazylia wstrzymały się od głosu. Francja przyjęła Greenwich Mean Time w miejsce lokalnych ustaleń Obserwatorium Paryskiego w 1911 roku.

Szerokość i długość geograficzna

„Szerokość geograficzna” (skrót: łac., φ lub phi) punktu na powierzchni Ziemi to kąt między płaszczyzną równika a linią prostą, która przechodzi przez ten punkt i przez (lub blisko) środek Ziemi. Linie łączące punkty o tej samej szerokości geograficznej wyznaczają okręgi na powierzchni Ziemi zwane równoleżnikami, ponieważ są one równoległe do równika i do siebie. Biegun północny to 90° N; Biegun południowy to 90° S. Równoleżnik 0° szerokości geograficznej określany jest jako równik, podstawowa płaszczyzna wszystkich układów współrzędnych geograficznych. Równik dzieli kulę ziemską na półkulę północną i południową. „Długość geograficzna” (skrót: Long., λ lub lambda) punktu na powierzchni Ziemi to kąt na wschód lub na zachód od południka odniesienia do innego południka przechodzącego przez ten punkt. Wszystkie południki są połówkami wielkich elips (często nazywanych wielkimi okręgami), które zbiegają się na biegunach północnym i południowym. Południk Brytyjskiego Królewskiego Obserwatorium w Greenwich, w południowo-wschodnim Londynie, w Anglii, jest międzynarodowym południkiem zerowym, chociaż niektóre organizacje – takie jak francuski Institut national de l'information géographique et forestière – nadal używają innych południków do