Um die meisten Probleme in den angewandten Wissenschaften zu lösen, ist es notwendig, den Ort eines Objekts oder Punktes zu kennen, der mit einem der akzeptierten Koordinatensysteme bestimmt wird. Darüber hinaus gibt es Höhensysteme, die auch die Höhenlage eines Punktes auf der Erdoberfläche bestimmen.
Was sind Koordinaten
Koordinaten sind numerische oder alphabetische Werte, die verwendet werden können, um die Position eines Punktes auf dem Gelände zu bestimmen. Folglich ist ein Koordinatensystem eine Menge von Werten des gleichen Typs, die das gleiche Prinzip zum Auffinden eines Punktes oder Objekts haben.
Das Auffinden der Position eines Punktes ist erforderlich, um viele praktische Probleme zu lösen. In einer Wissenschaft wie der Geodäsie ist die Bestimmung der Position eines Punktes in einem bestimmten Raum das Hauptziel, auf dem alle nachfolgenden Arbeiten basieren.
Die meisten Koordinatensysteme definieren in der Regel die Lage eines Punktes auf einer Ebene, die nur durch zwei Achsen begrenzt ist. Um die Position eines Punktes zu bestimmenim 3D-Raum wird auch das Höhensystem angewendet. Mit seiner Hilfe können Sie den genauen Standort des gewünschten Objekts herausfinden.
Kurz über Koordinatensysteme in der Geodäsie
Koordinatensysteme definieren die Lage eines Punktes auf der Erdoberfläche, indem sie ihm drei Werte zuweisen. Die Prinzipien ihrer Berechnung sind für jedes Koordinatensystem unterschiedlich.
Grundlegende räumliche Koordinatensysteme der Geodäsie:
- Geodäten.
- Geografisch.
- Polar.
- Rechteckig.
- Zonale Gauß-Krüger-Koordinaten.
Alle Systeme haben ihren eigenen Startpunkt, Werte für den Standort des Objekts und den Geltungsbereich.
Geodätische Koordinaten
Die Hauptfigur zur Messung geodätischer Koordinaten ist das Erdellipsoid.
Ein Ellipsoid ist eine dreidimensionale komprimierte Figur, die die Form des Globus am besten darstellt. Da der Globus eine mathematisch falsche Figur ist, wird stattdessen das Ellipsoid zur Bestimmung geodätischer Koordinaten verwendet. Dies erleichtert die Durchführung vieler Berechnungen zur Bestimmung der Position des Körpers auf der Oberfläche.
Geodätische Koordinaten werden durch drei Werte definiert: geodätische Breite, Länge und Höhe.
- Die geodätische Breite ist ein Winkel, dessen Anfang auf der Ebene des Äquators und dessen Ende auf der Senkrechten liegt,zum gewünschten Punkt gezogen.
- Die geodätische Länge ist der Winkel, der vom Nullmeridian zum Meridian gemessen wird, auf dem der gewünschte Punkt liegt.
- Geodätische Höhe - der Wert der Normalen, die von einem bestimmten Punkt aus auf die Oberfläche des Rotationsellipsoids der Erde gezogen wird.
Geographische Koordinaten
Um hochpräzise Probleme der höheren Geodäsie zu lösen, ist es notwendig, zwischen geodätischen und geografischen Koordinaten zu unterscheiden. Bei dem in der Ingenieurgeodäsie verwendeten System werden solche Unterschiede wegen des geringen Platzbedarfs der Arbeiten in der Regel nicht gemacht.
Zur Bestimmung von geodätischen Koordinaten wird ein Ellipsoid als Referenzebene und ein Geoid zur Bestimmung von geographischen Koordinaten verwendet. Das Geoid ist eine mathematisch inkorrekte Figur, näher an der tatsächlichen Figur der Erde. Als ebene Fläche gilt diejenige, die sich im ruhigen Zustand unter dem Meeresspiegel fortsetzt.
Das geographische Koordinatensystem der Geodäsie beschreibt die Lage eines Punktes im Raum mit drei Werten. Die Definition der geografischen Länge stimmt mit der geodätischen überein, da der Nullmeridian, der sogenannte Greenwich-Meridian, auch der Bezugspunkt sein wird. Sie führt durch das gleichnamige Observatorium in der Londoner City. Die geografische Breite wird anhand des auf der Oberfläche des Geoids gezeichneten Äquators bestimmt.
Die Höhe im lokalen Koordinatensystem, das in der Geodäsie verwendet wird, wird vom Meeresspiegel in seinem ruhigen Zustand gemessen. Auf dem Territorium Russlands und der Länder der ehemaligen UnionDie Markierung, von der aus die Höhen bestimmt werden, ist der Kronstädter Fußstock. Es liegt auf der Höhe der Ostsee.
Polarkoordinaten
Das in der Geodäsie verwendete Polarkoordinatensystem hat andere Messnuancen. Es wird in kleinen Geländebereichen verwendet, um die relative Position eines Punktes zu bestimmen. Bezugspunkt kann ein beliebiges Objekt sein, das als Quelle gekennzeichnet ist. Mit Hilfe von Polarkoordinaten ist es also unmöglich, die eindeutige Lage eines Punktes auf dem Territorium der Erde zu bestimmen.
Polarkoordinaten werden durch zwei Werte definiert: Winkel und Abstand. Der Winkel wird von der Nordrichtung des Meridians zu einem bestimmten Punkt gemessen und bestimmt seine Position im Raum. Ein Winkel reicht jedoch nicht aus, daher wird ein Radiusvektor eingeführt - die Entfernung vom Standpunkt zum gewünschten Objekt. Mit diesen beiden Parametern können Sie die Lage des Punktes im lokalen System bestimmen.
Typischerweise wird dieses Koordinatensystem für Ingenieurarbeiten verwendet, die auf einer kleinen Landfläche ausgeführt werden.
Rechteckige Koordinaten
Das in der Geodäsie verwendete rechteckige Koordinatensystem wird auch in kleinen Bereichen des Geländes verwendet. Das Hauptelement des Systems ist die Koordinatenachse, von der aus der Bezug hergestellt wird. Punktkoordinaten werden als Länge der Senkrechten ermittelt, die von der Abszisse und der Ordinatenachse zum gewünschten Punkt gezogen werden.
Die Nordrichtung der X-Achse und der Osten der Y-Achse werden als positiv angesehen, während der Süden und Westen als negativ angesehen werden. Je nach Zeichen und Viertel bestimmen sie die Lage eines Punktes im Raum.
Gauß-Krüger-Koordinaten
Das Gauß-Krüger-Koordinaten-Zonensystem ähnelt dem rechtwinkligen. Der Unterschied besteht darin, dass es auf den gesamten Bereich des Globus angewendet werden kann, nicht nur auf kleine Bereiche.
Die rechtwinkligen Koordinaten der Gauß-Krüger-Zonen sind tatsächlich die Projektion des Globus auf eine Ebene. Es entstand aus praktischen Gründen, um große Gebiete der Erde auf Papier darzustellen. Die Übertragung von Verzerrungen wird als vernachlässigbar angesehen.
Nach diesem System wird der Globus nach Längengraden in Sechs-Grad-Zonen mit dem axialen Meridian in der Mitte unterteilt. Der Äquator liegt in der Mitte entlang einer horizontalen Linie. Insgesamt gibt es 60 solcher Zonen.
Zonennummer.
Die X-Achsen-Werte in Russland sind normalerweise positiv, während die Y-Werte negativ sein können. Um das Minuszeichen in den Werten der Abszissenachse zu vermeiden, wird der axiale Meridian jeder Zone bedingt um 500 Meter nach Westen verschoben. Dann werden alle Koordinatenpositiv.
Das Koordinatensystem wurde von Gauß als möglich vorgeschlagen und von Krüger in der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts mathematisch berechnet. Seitdem wird es in der Geodäsie als eines der wichtigsten verwendet.
Höhensystem
Die in der Geodäsie verwendeten Koordinaten- und Höhensysteme werden verwendet, um die Position eines Punktes auf der Erde genau zu bestimmen. Absolute Höhen werden vom Meeresspiegel oder einer anderen als Original angenommenen Oberfläche gemessen. Außerdem gibt es relative Höhen. Letztere werden als Überschuss von der gewünschten Stelle zu jeder anderen gezählt. Sie sind bequem für das Arbeiten im lokalen Koordinatensystem zu verwenden, um die Weiterverarbeitung der Ergebnisse zu vereinfachen.
Anwendung von Koordinatensystemen in der Geodäsie
Zusätzlich zu den oben genannten gibt es noch andere Koordinatensysteme, die in der Geodäsie verwendet werden. Jeder von ihnen hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Es gibt auch eigene Arbeitsbereiche, für die diese oder jene Methode der Standortbestimmung relevant ist.
Es ist der Zweck der Arbeit, der bestimmt, welche Koordinatensysteme, die in der Geodäsie verwendet werden, am besten verwendet werden. Für die Arbeit in kleinen Bereichen ist es zweckmäßig, rechtwinklige und polare Koordinatensysteme zu verwenden, und für die Lösung großräumiger Probleme werden Systeme benötigt, die es ermöglichen, das gesamte Territorium der Erdoberfläche abzudecken.
