15.1. Игд (Datums).Форма и размеры Земли могут быть описаны двумя способами

Один способ описание видимой поверхности, включая поверхности морей и океанов, равнины, склоны холмов и горы. Второй способ это измерение силы тяжести. Эти два подхода объединяются, когда мы говорим, что высота Эвереста составляет 8848 метров над средним уровнем моря.

Геоид – это уровенная поверхность совпадающая с уровнем мирового океана в спокойном состоянии. Значение силы тяжести в каждой точке поверхности геоида является константой. Вертикальное положение объекта на земной поверхности можно определить, измерив значение силы тяжести в данной точке и сравнив его со значением силы тяжести на среднем уровне моря. К сожалению, геоид - это сложная математическая поверхность.

М атематические модели могут быть близки к описываемой поверхности, но не являются её копиями. Однако, для описания локальных областей, в пределах заданной точности, в геодезии применяются простые эллипсоидальные или сферические модели земной поверхности. Такой моделью, например, является эллипсоид вращения.

Рис. 33 – Модель эллипсоида вращения

При этом нельзя задать такой эллипсоид, который бы наиболее правильно описывал всю земную поверхность, для описания различных областей используют разные модели эллипсоидов наиболее точно совпадающих с земной поверхностью в данном районе.

Р ис. 34 – Использование эллипсоидов для описания поверхности Земли

Если Земля была бы полностью жидкой, то при вращении Земля имела бы форму эллипсоида. В таком случае сила гравитации в любой точке поверхности будет постоянной и гравитационные силы уравновешиваются центробежными силами вращения Земли. Поэтому эллипсоид является хорошим математическим приближением к естественной форме геоида.

В качестве основы Системы Глобального Позиционирования или GPS используется эллипсоид GRS-80. Система координат на основе этого эллипсоида называется Мировая Геодезическая Система 1984 (WGS-84). Эллипсоид GRS-80 имеет большую полуось, равную 6378137 метров и малую полуось, равную 6356752.3 метра. Это значит что для данного эллипсоида расстояние от центра Земли до экватора на 21 км больше чем, расстояние от центра Земли до полюса. Эллипсоид не является шаром, а представляет фигуру сжатую в направлении полюсов. На практике параметры эллипсоида часто задаются через значения большой полуоси и полярного сжатия.

15.2. Системы координат.

Системы координат описывают референцную модель Земли, но этого не достаточно для детального описания назначенной области. Выбрав систему координат, вам необходимо решить в каком виде нужно отобразить точку земной поверхности. Наиболее просто отобразить точку в геодезических координатах (широта и долгота). В картографии сферическую поверхность Земли изображают на плоскости. Законы преобразования широты и долготы в плоские координаты Х и Y, называются картографическими проекциями. На практике не удаются изобразить поверхность Земли без площадных, линейных и угловых искажений в одной проекции. Один из этих параметров всегда будет искажаться. Вы можете выбрать ту проекцию, которая наиболее полно отвечает решаемым задачам.

Существует множество местных систем координат параметры которых заданы на основе известных ИГД и проекций. Например, системы СК-42, СК-63, U.S. State Plane, Australian Map Grid, New Zealand Map Grid, Ordinat Survey of Great Britain и многие другие. При этом используются проекция Гаусса-Крюгера, Поперечная проекция Меркатора, а для Аляски (которая имеет вытянутую, узкую форму) Косоугольная проекция Меркатора.

Для представления данных ГИС в местной системе координат, очень важно понимать, что есть большие различия в отображении GPS позиций в системе координат WGS-84, и отображении тех же позиций в местной системе координат на основе местных ИГД. Картографические программные продукты позволяют переводить данные из системы координат WGS-84 в местные системы координат, а также преобразовывать высоту над эллипсоидом WGS-84 в высоту над геоидом.

Программное обеспечение может отображать данные в системе координат заданной пользователем, и преобразовывать их на выходе в формат ASCII или в форматы совместимые с вашей ГИС базой данных.