Основни понятия за географски координатни системи

23.01.2012 | Публикувано в Статии

GPS устройствата и географските данни все повече навлизат в различни дейности от ежедневието ни. До скоро се използваха само хартиени карти за ориентация по пътищата и хартиени скици за очертаване на имотите. Сега вече има достъп до координати на местоположението и чупките на имотите, но остава въпросът какво означават тези координати и защо са различни за едни и същи точки. Целта на тази статия е да запознае непрофесионалистите с основните познания за координати и координатни системи, за да могат да четат координати и лесно да разпознават координатните системи, особено тези, които се използват в България.

От математиката се знае, че координати на точка в тримерното пространство е наредена тройка от числа, всяко от които посочва отстоянието й от началото на координатната система в три различни посоки и мерни единици.

В най-общ вид координатните системи се делят на три типа:

• Пространствени координати (X, Y, Z) – началото е някъде в центъра на Земята, XY е екваториалната равнина, а Z е перпендикулярният на тази равнина лъч от началото по посока северния полюс. Това е математическа абстракция, тъй като Земята има сферична форма. Дефинирана е от международната система SI и мерните единици са метри. Тъй като при тази координатна система изчисляването на площи и разстояния върху земната повърхност са твърде сложни, тя има слаби приложение в практиката.

• Сферични координати – ширина (B), дължина (L) и превишение (H). Те са ни познати от географските карти и атласи и сега могат да се видят изобразени върху екрана на GPS устройствата. Този вид координати се използват и от популярни софтуерни системи като Google Maps и Google Earth. Географската дължина и ширина се измерват в градуси, минути и секунди, изписани в няколко варианта:

  • градуси и десетични части от градуса, например 42.382146°;

  • градуси, минути и десетични части от минутата, например 42° 15.3423’;

  • градуси, минути, секунди и десетични части от секундата, например 42° 15’ 12.6”.

  Положителната посока на ширината e на север и се изменя от -90° до +90° спрямо екватора. Положителната посока на дължината е на изток и се изменя от -180° до +180° спрямо даден меридиан (обикновено Гринуичкия). Превишението се измерва в метри и представлява разстоянието от точката до математически модел на планетата, наричан сфероид. Сфероидите се дефинират с големия радиус на земята и коефициент на сплеснатост. Тези координати не са подходящи за изчисляване на разстояния и площи по повърхността на Земята, тъй като дължината на една мерна единица (градус, минути или секунда) е различна в различните географски ширини, което прави изчисленията твърде сложни.

• Равнинните координати x, y, h най-общо казано представляват разгънат лист допрян в дадена точка (или точки) до Земята. Мерните единици на всички елементи са метри. Обикновено x сочи север, а y сочи изток. Началото на тези координатни системи е условно. Условната надморска височина се задава в h. Тъй като всички мерни единици са в метри и отразяват част от земната повърхност, могат да се измерват двумерни разстояния и площ по познатите ни математически формули. За да може да се направят равнинни координати за всяка част от земята тя е разделена на зони, така че да има минимални грешки по разстояние и площ.

В България за граждански цели нормативно-определено се ползва КС 1970 г., която представлява равнинна координатна система и страната е разделена на четири зони: К3 – северозападна, К5 – югоизточна, К7 – североизточна и К9 – югозападна. Координатите са в милиони метри. Y-координатите в западните зони (К3 и К9) са около 8 милиона метра, а в източните зони (К5 и К7) е около 9 милиона, но в посока север-юг има препокриване от около 40км и не винаги могат да бъдат различени.

КС 1970 г. се използва в списъка от координати при издаването на скици, проекти и други документи от общинските администрации, службите по кадастър и общинските служби по земеделие.

В практиката все повече се налага използването на равнинната координатната система WGS84 (UTM), в чиято зона 35 цялата страна може да се събере с минимални грешки (западната част от България под 24-тия меридиан попада в зона 34). Посоката север в UTM за България е от порядъка на 4 милиона метра, а посоката изток се изменя от около 115 000 до 630 000 метра.

Съществуват географски данни за части от България, които са в други координатни системи (1930, 1950, Софийска и други), затова при закупуване на картографски данни, трябва много да се внимава и да се знае в каква точно координатната система са тези данни.

След влизането на нашата страна в Европейския съюз е въведена Българска геодезическа система 2005 (БГС2005), която представлява приетата в ЕС ETRS-89. За разлика от WGS84, базовият елипсоид е GRS-80. Стандартно за нея се прилага проекция UTM. За целите на кадастъра е създадена равнинната БГС2005 (кадастрална), представляваща Ламбертова проекция с два паралела. Цяла България е в една зона, като координатите в посока север са аналогични на WGS84 (UTM) и са от порядъка на 4 милиона метра, а посоката изток се изменя от около 240 000 до 750 000 метра..

Поради многообразието на координатни системи, за практически цели често се налага трансформиране на координати от една система в друга. Това е сложен математически проблем и за решаването му се използват специализирани софтуерни продукти, които е възможно да работят с различна точност. Такъв продукт е и CadIS, където тази функционалност се изпълнява от модула CoGo.

В тази статия сме отбелязали само най-важните координатни системи, които имат масово практическо приложение. Повече информация относно различните видове координатни системи, можете да намерите в Свободната енциклопедия.