Hur Fungerar Jordens Koordinatsystem? [Geografiska Koordinatsystem]

Det första steget i att omvandla informationen i den verkliga världen till ett ”papper” var att utforma ett system där allt kunde vara unikt placerat i världen.

Mycket tidiga kartor (som vanligtvis visade små lokala eller regionala områden) använde en rutnätsteknik som förlitade sig på att helt enkelt mäta avståndet och riktningen mellan intressanta platser och sedan rita upp dessa på ”papperet”. Denna metod antog att jorden var platt.

Med den allmänna överenskommelsen om att jorden faktiskt var rund, behövde en annan metodik utvecklas. Systemet som har utvecklats under många århundraden kallas latitud och longitud.

Platsen och mätningen av latitud och longitud involverar i huvudsak komplex matematik (särskilt geometri) och en serie internationella överenskommelser ⁄ konventioner för registrering av platser på jordens yta.

Kartprojektioner tillåter oss att konvertera från sfär till plan (platt) representation. Geografiska koordinatsystem gör det möjligt att mäta avstånd och bestämma riktning. Förutom det geografiska rutnätet är alla koordinatsystem baserade på någon form av kartprojektion.

Innehållsförteckning

Geografiska koordinatsystemenheter

Måttenheterna för longitudgrader (x-koordinater) och latitudgrader (y-koordinater) i geografiska koordinatsystem, ofta kända som GCS, är vanligtvis decimalgrader.

Geografiska koordinater uttrycks som en position som är antingen norr eller söder om ekvatorn och öster eller väster om nollmeridianen.

Latitud

Ekvatorn är latitudlinjen som skär över jordens centrum och markerar noll latitud. Latitudlinjer är också kända som paralleller som finns på Y-axeln.

Den första konventionen som utvecklades var latitud. Detta är baserat på långsiktiga astronomiska observationer om hur solen uppfattas röra sig över jordens yta.

Dessa observationer utvecklade också konventionerna att solen:

reser sig i öster och går ner i väster
är i söder under en europeisk vinter och i norr under en europeisk sommar.

Man kom överens om att en linje runt jordens centrum skulle kallas ekvatorn. Detta skulle numreras som noll grader (0°) latitud.

Från ekvatorn kände man igen en serie parallella linjer där de nordligaste och sydligaste punkterna kallas Nordpolen och Sydpolen. Dessa skulle numreras som 90 grader nord respektive syd (90°N och 90°S).

Man kom också överens om fyra betydande latitudlinjer. Dessa är:

0° – Ekvatorn
23,5°N och S – Tropikerna (kallas Cancer i norr och Stenbocken i söder)
mellan dessa två, någon gång på året, är solen direkt ovanför
bortom var och en av dessa är solen aldrig direkt ovanför
66,5°N och S – Polarcirklarna
90°N och S – Polarna
bortom polerna och polarcirklarna är 24 timmars dagsljus (midnattssol) möjligt på sommaren och 24 timmar utan dagsljus är möjligt på vintern.

Eftersom latitudlinjer är som skivor genom jorden har de olika längd. Till exempel:

Ekvatorn är 40 075 kilometer lång
Antarktiscirkeln är 17 662 kilometer lång
Sydpolen är 0 kilometer lång.

Av uppenbara skäl kallas latitudlinjer för paralleller.

Longitud

Att definiera longitud var mycket svårare, eftersom det inte kunde baseras på observationer av solens rörelse. Det var delvis influerat av upptäckten av Magnetic North, men i slutändan är longitud mestadels baserad på abstrakta matematiska/geometriska begrepp.

Konventionen som så småningom kom överens om var att ha en serie utstrålande linjer som löper vertikalt runt jorden. De kopplade ihop i båda ändarna – dvs vid Nordpolen och Sydpolen. Som ett resultat av detta skapas en serie ”skivor” ungefär som skivor av en apelsin. Dessa är spetsiga i sina ändar och bredast i mitten.

Man kom överens om att en primär longitudlinje skulle identifieras och att denna skulle vara noll grader (0°) longitud.

Under en längre tid kunde man inte enas om vilken longitudlinje som skulle vara den primära linjen. Av uppenbara religiösa skäl använde tidiga europeiska kartor ofta Jerusalem som den primära longitudlinjen. På grund av sin status som ett centrum för lärande hade andra tidiga kartskapare, som Ptolemaios, använt Alexandria i Egypten.

Av patriotiska skäl är det dock vanligare att många länder valde en av sina städer. Några europeiska exempel är Köpenhamn, Madrid, Paris och Sankt Petersburg; medan i USA hade Washington och Philadelphia valts ut.

Så småningom, i oktober 1884, vid den internationella meridiankonferensen, kom man överens om att longitudlinjen som går genom Royal Observatory, Greenwich i Storbritannien, skulle antas som den vanliga primära longitudlinjen.

Strålning mot öster och väster skulle vara 180° longitud. Dessa skulle mötas på motsatta sidan av jorden och bilda en gemensam 180° longitudlinje (med 180°E och 180°W är samma linje).

Longitudlinjer kallas meridianer.

Kombinera latitud och longitud tillsammans och vi har ett system för att registrera platsen för alla objekt på jordens yta unikt.

Vad är skillnaden mellan en GCS och en PCS?

Ett geografiskt koordinatsystem (GCS) är ett referensramverk som definierar placeringen av funktioner på en modell av jorden. Den är formad som en glob – sfärisk. Dess enheter är kantiga, vanligtvis grader.

Ett projekterat koordinatsystem (PCS) är platt. Den innehåller en GCS, men den omvandlar den GCS till en plan yta, med hjälp av matematik (projektionsalgoritmen) och andra parametrar. Dess enheter är linjära, oftast i meter.

Samma plats på en GCS och en PCS

En GCS är nödvändig för att data ska veta exakt var på jordens yta den befinner sig. En PCS är nödvändig för att rita data på en platt karta.

Vad är skillnaden mellan ett datum och ett geografiskt koordinatsystem?

Ett datum är en parameter i ett geografiskt koordinatsystem (GCS).

Datumet är den del av GCS som bestämmer vilken modell (sfäroid) som används för att representera jordens yta och var den är placerad i förhållande till ytan. Eftersom jordens yta inte är perfekt slät eller rund, finns det många olika datum utformade för olika delar av världen.

En GCS är den fullständiga definitionen av hur man knyter koordinatvärden till verkliga platser på jorden. Förutom ett datum inkluderar en GCS en nollmeridian (som anger läget för 0° longitud) och en vinkelenhet (ofta grader).

Datumet inkluderar en sfäroid, som definieras av dess halvhuvudaxel, semiminoraxel och inversa utjämningsvärden.

Vad är skillnaden mellan en projektion och ett projicerat koordinatsystem?

En projektion är en parameter i ett projekterat koordinatsystem (PCS).

Projektionen är den matematiska algoritmen som definierar hur den runda jorden ska presenteras på en platt karta.

En PCS är den fullständiga definitionen av hur en specifik rundjordsmodell projiceras på en platt karta. Förutom en projektion innehåller en PCS ett geografiskt koordinatsystem (som definierar jordmodellen), en enhet (ofta meter) och en uppsättning parametervärden som varierar beroende på projektionen (falsk östlig riktning, central meridian, standardparallell, och så vidare).

Dessa kan användas för att centrera PCS på olika delar av världen.Som namnet antyder är en PCS ett koordinatsystem. En projektion är inte ett koordinatsystem; det är en algoritm som används för att skapa en PCS.