Что принято за начало в системе плоских прямоугольных координат

Плоская прямоугольная система координат

Вопрос. Системы координат, применяемые в геодезии

Положение точек поверхности земли определяется координатами.

Координаты —величины, определяющие положение точки на поверхности, в пространстве, на плоскости.

Системы координат —составляют исходные плоскости, линии, точки.

Все системы координат, применяемые в геодезии, можно разделить на две группы:

Пространственные системы координат:

1. Географическая система координат (обще название), которая объединяет астрономическую и геодезическую системы координат. Будем рассматривать геодезическую систему координат.

2.Пространственная полярная система координат.

Плоские системы координат:

1. Зональная система плоских прямоугольных координат.

2. Плоская условная система прямоугольных координат.

3. Система плоских полярных координат.

А) зональная система плоских прямоугольных координат

В соответствии с принятой равноугольной поперечно-цилиндрической проекцией Гаусса, в геодезии принята зональная система плоских прямоугольных координат.

Положение точек земной поверхности определяется прямоугольными координатами Х и У. Оси координат в геодезии развернуты на 90 градусов по сравнению с декартовой системой координат.

Счет абсциссведется от экватора к северу со знаком плюс. К югу — со знаком минус. Для территории нашей страны абсциссы положительны, поэтому знак перед значением абсциссы не ставится (опускается).

Ординатык востоку от осевого меридиана положительны, а к западу отрицательны.

Для того, чтобы все значения ординат были со знаком плюс, счет их ведется от условного меридиана, вынесенного на запад на 500 км, т.е. осевому меридиану придается значение 500 000 м. при этом впереди значения ординаты пишут номер зоны.

Исправленную таким образом ординату называют приведеннойили условной,а координаты называют условнымиили действительными.

Связь между условными координатами и их

Х’, У’ — действительные значения координат

Х, У — условные значения координат.

Хм = 5 650 450, где 5 650 км, 450 м

Ум = 3 250 550, где 3 — номер зоны, 250 км, 550 м.

Это полные уловные прямоугольные координаты точки.

Полные действительные координаты:

Х’ =5 650450

Точка М расположена в третьей зоне в 249 км 550 м к западу от осевого меридиана (250 550 — 500 000) и к северу от экватора на удалении 5 650 км 450 м.

Для измерения прямых координат на карты наносится координатная сетка.Координаты, в которых указываются только десятки и единицы километров и метров, называются сокращенными.

Они применяются при работе в пределах границ карты, плана. Система применяется при составлении планов, карт.

Б) Система плоских полярных координат.

Элемент системы:

— начало координатной системы (полюс)

Возможные варианты элементов системы координат: Полярная ось — любое ориентирное направление (А, Ам, а, сторона теодолитного хода и т.д.)

Начало координат: — точка стояния

— точка теодолитного хода

Координаты, определяющие положение точки:

— горизонтальный угол между полярной осью и направлением на

определяемую точку

— горизонтальное расстояние от полюса до определяемой точки (d).

Применение системы:

— при теодолитной съемке

— при выполнении разбивочных работ (вынос точки в натуру).

В) Плоская условная система прямоугольных координат

Элементы системы:

-начало — произвольная точка

-ось абсцисс (произвольно)

— ось ординат (перпендикулярна к оси абсцисс)

Обобщенный анализ плоской системы координат

1. Осями координат горизонтальная плоскость делится на 4 четверти.

2. В геодезии принята правая система прямоугольных координат (в отличие от принятой в математике левой декартовой системы)

3. Нумерация четвертей ведется по ходу стрелки часов, начиная с северо-восточной четверти, что позволяет использовать в геодезических вычислениях формулы тригонометрии без каких-либо изменений. Ось абсцисс 1 четверти ориентирована на север (0градусов)

4. Координаты точек равны кратчайшим расстояниям от начала координат до проекции этих точек на оси Х и У.

5. Разность между проекциями двух точек на оси Х и У принято называть приращением координат и обозначать (х, у) (разность между координатами двух точек)

6. Приращения координат имеют знаки (+), значение которых определяется координатными осями четвертей.

7. Если известны координаты одной точки, то координаты другой можно найти

Хв =Ха +()

Yв= Yа + ()

8. Система плоских координат имеет широкое применение в инженерной геодезии.

Прямая геодезическая задача

Пространственные координаты.

Источник

Плоские прямоугольные координаты, как определить плоские прямоугольные координаты по топографической карте.

Линии параллелей и меридианов, которые служат рамкой для данного листа бумажнойтопографической карты, представляют собой кривые линии, хотя кривизна их в пределах одного листа практически и незаметна. Но в пределах каждой зоны Гаусса имеются две линии, которые изображаются на карте прямыми линиями. Это осевой меридиан зоны и экватор. Эти две линии приняты за оси плоских прямоугольных координат и определяют сами плоские прямоугольные координаты.

Плоские прямоугольные координаты, как определить плоские прямоугольные координаты по топографической карте.

Линию осевого меридиана считают осью абсцисс и обозначают х, линию экватора — осью ординат и обозначают у. За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором. Таким ебразом, в каждой зонеГаусса имеется своя сетка плоских прямоугольных координат. Координаты х (абсциссы) отсчитываются к северу и югу от экватора, то есть от 0 (на экваторе) до 10 000 км (на полюсе).

К северу от экватора координата у считается положительной, к югу — отрицательной. Координаты ху (ординаты) отсчитываются от осевого меридиана вправо (к востоку) и влево (к западу). Чтобы не иметь дела с отрицательными значениями для этих координат, условились значение ординаты у для осевого меридиана принимать равным 500 км.

Тем самым ось х как бы переносится к западу на 500 км и все значения ординат в пределах данной зоны будут иметь всегда положительный знак. Кроме того, к значению ординаты у спереди всегда приписывается цифра, соответствующая номеру зоны Гаусса для того, чтобы избежать повторения координат, расположенных в разных зонах.

Как определить плоские прямоугольные координаты по топографической карте.

Чтобы можно было определить плоские прямоугольные координаты точек в каждой зоне Гаусса на топографическихкартах наносится прямоугольная сетка координат, то есть проводятся линии, параллельные осевому меридиану и экватору.

Эти прямые линии, естественно, не будут совпадать с линиями, изображающими меридианы и параллели. За исключением осевого меридиана и экватора, параллельно которым они проводятся. Эту сетку координат называют километровой, так как ее линии проводятся через километр длямасштабов 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000.

На каждом листе карты вдоль внутренней рамки даются значения координат километровой сетки от осевого меридиана данной зоны и от экватора. Значения полных координат подписываются только у крайних (верхней и нижней) линии сетки координат. У всех же промежуточных линий подписываются сокращенные обозначения, то есть только последние две цифры (десятки и единицы километров).

Например, нижняя линия километровой сетки на рисунке имеет обозначение 5042, а следующая над ней линия сетки обозначена только цифрой 43 км, а не 5043. Цифры километровой сетки под южной и над северной рамкой листа карты обозначают ординаты (у) этих линий. Крайние линии также обозначены полными координатами. Но в отличие от горизонтальных линий, первая цифра у ординат обозначает номер зоны.

Например, ордината у = 8384 км. Это значит, что лист данной карты расположен в восьмой шестиградусной зоне Гаусса, то есть ограниченной 42 и 48 меридианами восточной долготы, а точки, лежащие на линии у = 384, расположены слева от осевого меридиана на расстоянии 500-384=116 км.

С помощью километровой сетки координат можно, не прибегая к дополнительным измерениям, определить плоские прямоугольные координаты любойточки на карте. С точностью до километра. Для этого достаточно найти, в каком квадрате сетки находится определяемая точка М, и прочитать цифры, обозначающие данный квадрат. Сначала обычно называется (записывается) значение координаты х — 5044, а затем у = 8384.

Указание какого-либо объекта на топографической карте с помощью плоских прямоугольных координат.

Для указания какого-либообъекта на карте обычно говорят так: точка М находится в квадрате 50 448 384, то есть называют координаты ее подряд, не разделяя их, но чаще дают указания сокращенно, называют только две последующие цифры из плоских прямоугольных координат данной точки — квадрат 4484.

Называя этот квадрат на карте, мы указываем координаты левого нижнего его угла. То есть юго-западного угла квадрата, в котором расположена точка М. Если необходимо указать более точное положение точки внутри этого квадрата, то дополнительно определяют ее расстояние от граничных линий этого квадрата. Используя масштаб, переводят эти расстояния в метры и приписывают их к цифрам обозначенного квадрата.

Например, точка М имеет следующие координаты: х = 44 500 метров, а у = 84 500 метров. Это и будут сокращенные координаты для точки М, а полные плоские прямоугольные координаты для нее запишутся так: х = 5 044 500 м, у — 384 500 м.

Нанесение точек на карту по известным плоским прямоугольным координатам производится в обратной последовательности. Сначала отбрасываются три последние цифры в координатах и находятся линии километровой сетки. То есть квадрат, в котором расположена точка. Затем, с помощьюлинейки, масштаба и циркуля, наносятся точные координаты данной точки в этом квадрате.

Две сетки плоских прямоугольных координат на топографических картах.

На некоторых топографических картах можно встретить две сетки плоских прямоугольных координат. Одна нанесена полностью так, как это было показано на рисунке выше. Вторая обозначена только за рамкой данной карты. В чем тут дело? Мы уже ранее установили, что вертикальные километровые линии параллельны осевому меридиану своей зоны, а осевые меридианы соседних зон между собой не параллельны.

Следовательно, при стыковке километровых сеток двух соседних зон линии одной из них располагаются под углом к линиям другой. Вследствие этого на стыке двух зон могут возникнуть затруднения вопределении координат, так как они будут относиться к разным осям координат.

Чтобы устранить это неудобство, в каждой шестиградусной зоне все листы карт, расположенные в пределах 2 градусов к востоку и 2 градусов к западу от границы зоны имеют помимо своей координатной сетки еще и дополнительную, являющуюся продолжением координатной сетки соседней зоны.

И для того чтобы не затемнять второй сеткой данные листы карты, ее обозначают лишь цифрами на внешней рамке листа. Цифры эти являются продолжением нумерации линий координатной сетки смежной зоны.

По материалам книги «Карта и компас мои друзья».
Клименко А.И.

Источник

Вопрос № 3. Система плоских прямоугольных координат

Определение координат значительно упростится, если разбить на плоскости (на карте) прямыми линиями, параллельными осям координат, сетку квадратов с размерами сторон, допустим, в 2, 4 или 5 см. Такая сетка называется прямоугольной координатной сеткой. На топографических картах прямоугольная координатная сетка наносится не произвольно, а в определенной связи с географической сеткой меридианов и параллелей. Это дает возможность удобно и просто наносить на карту, а также определять и указывать по ней в плоских прямоугольных координатах географическое положение любого пункта местности.

Если теперь на каждую зону отдельно нанести координатную сетку со сторонами квадратов в 1 или 2 км в масштабе карты и оцифровать ее соответствующим образом, то такая сетка будет, по существу, графическим выражением плоской прямоугольной системы декартовых координат, все линии которой будут связаны определенным образом с географической сеткой меридианов и параллелей. Благодаря наличию на карте координатной сетки прямоугольные координаты любой точки просто и удобно могут быть измерены от ближайших к ней координатных линий Х и У, оцифровка которых на карте укажет их удаление в километрах от осей координат.

Так как линии, образующие координатную сетку, отстоят одна от другой на целое число километров, отложенных в масштабе карты, они называются километровыми линиями. По той же причине и вся координатная сетка иногда называется километровой.

Размеры квадратов сетки, т.е. расстояния между соседними километровыми линиями, на наших картах приняты следующие:

Источник

Система плоских прямоугольных координат. Полные и сокращённые прямоугольные координаты – 30 мин

Полные и сокращённые прямоугольные координаты – 30 мин.

Система плоских прямоугольных координат является зональной. В каждой шестиградусной зоне, на которые делится вся поверхность Земли при ее изображении на карте в проекции Гаусса, устанавливается система плоских прямоугольных координат (рис.3.2.1).

Рис.3.2.1 Система плоских прямоугольных координат

Осями координат служат осевой меридиан зоны и экватор. Каждая зона принимается за плоскость. Таким образом, плановое положение точки земной поверхности в шестиградусной зоне определяется двумя линейными величинами относительно осевого меридиана этой зоны и экватора.

Координатные зоны имеют порядковые номера от 1 до60, возрастающие с запада на восток. Западный меридиан первой зоны совпадает с меридианом Гринвича. Следовательно, координатные оси каждой зоны занимают строго определенное положение на земной поверхности. Поэтому система плоских прямоугольных координат какой-либо зоны связана с системой координат остальных зон и с системой географических координат точек на поверхности Земли.

Прямоугольные координаты находят наиболее широкое применение при решении практических задач на местностии по карте. Они удобнее географических координат, так как оперировать линейными величинами проще, чем угловыми.

Оси координат делят шестиградусную зону на четыре четверти, счет которых ведется по ходу часовой стрелки от положительного направления оси абсцисс X. Положение любой точки в каждой зоне относительно начала координат, например точки М, определяется кратчайшими расстояниями до осей координат, то есть по перпендикулярам.

Таким образом, при одних и тех же абсолютных значениях х и у точка М в зависимости от знаков координат может занимать в координатной зоне четыре различных положения.

Рис.3.2.2 Плоские прямоугольные координаты

Для связи ординат между зонами слева от записи ординаты точки приписывают номер зоны, в которой находится эта точка. Полученные таким образом координаты точки называются полными. Например, полные прямоугольные координаты точки х =2 567 845, у = 36 376 450.

Это означает, что точка находится в 2567 км 845 м к северу от экватора, в 36-й зоне и в 123 км 550 м к западу от осевого меридиана этой зоны (500000—376450=123550).

Если изображение одной зоны с нанесенной на ней сеткой квадратов разделить на отдельные листы карты, то каждый лист будет покрыт координатной сеткой, составляющей часть разграфки, общей для всей зоны.

Рис.3.3.3 Оцифровка координатной сетки в зоне

Координатная сетка на карте используется при определении прямоугольных координат и нанесении на карту точек (объектов, целей) по их координатам, измерении по карте дирекционных углов направлений, целеуказании, отыскании на карте различных объектов, приближенном определении расстояний и площадей, а также при ориентировании карты на местности.

Источник

Что принято за начало в системе плоских прямоугольных координат

Тема 1. Введение в геодезию.

Лекция 2.

План

1.2.1. Системы координат в геодезии.

1.2.2. Условные знаки карт и планов.

1.2.3. Основы теории ошибок измерений.

Система координат – это система величин, определяющих положение точки в пространстве или на плоскости.

Наибольшее распространение в геодезии получили: Географическая Система координат, Полярная система координат, Плоская прямоугольная Система координат, Зональная система координат.

Географическая система координат

Географическими координатами называются угловые величины Широта и долгота, которые определяют положение точки на земном шаре.

Широта точки – это угол, составленный отвесной линией, проходящей через эту точку, и плоскостью экватора. Счет широт ведется от плоскости экватора к северу и югу до 90º. Северная широта положительная, южная – отрицательная.

Географические координаты определяются по результатам астрономических наблюдений, а выражаются в градусах, минутах и секундах.

Рисунок

λ – долгота точки М, восточная, положительная, до 180 º

φ – широта точки М, северная, положительная, до 90 º.

Через каждую точку земной поверхности можно провести только один меридиан и одну параллель.

Полярная система координат

В противоположность географической системе координат, охватывающих всю Землю, полярная система координат применяется при составлении карт и планов небольших участков.

Положение точки в полярной системе координат определяется относительно некоторой точки, именуемой полюсом О, и полярной оси Ох. Точка N соединяется с полюсом О радиусом – вектором ρ, угол между которым и полярной осью Ох называется углом положения θ.

Рисунок

Радиус – вектор ρ И угол положения θ являются полярными координатами точки N. Этих двух величин вполне достаточно для определения положения данной точки. Радиусы – векторы измеряются в метрах, а углы положения, отсчитываются по ходу часовой стрелки, в градусах от 0 º до 360 º.

Плоская прямоугольная система координат

В отличии от географической системы, координаты которой измеряются в градусах, и полярной системы, угол приведения которой тоже измеряется в градусах, плоская прямоугольная система координат характеризуется линейными величинами – абсциссой и ординатой, определяющими положение точки на плоскости.

Систему этих координат представляют две взаимно перпендикулярные линии, именуемые осями координат. Точка их пересечения (О) называется началом координат.

Ось ординат совпадает с направлением пояса и называется осью игреков, а Ось абсцисс совпадает с направлением меридиана и называется осью иксов, что полностью отличает данную систему от такой же системы применяемой в математике.

В системе плоских прямоугольных координат положение точки относительно начала координат О определяется кратчайшим расстоянием до осей абсцисс и ординат.

Рисунок

Отрезок ОК называют абсциссой, а Ое – ординатой точки М. обозначаются эти отрезки соответственно Х и У и выражаются в метрах.

Это можно записать следующим образом:

Абсциссы точек вверх от оси ординат положительны, а вниз от нее отрицательны;

Ординаты точек вправо от оси абсцисс положительны а лево от нее отрицательны.

Знаки координат по четвертям сведены в таблицу.

І І юго – восток (ЮВ)

ІV северо – запад (СЗ)

Зональная система координат

Из приведенного ниже краткого описания геодезических систем координат видно, что координаты географической систем измеряются в градусах, прямоугольной системы – в метрах, а полярной системы – в градусах и в метрах.

Для установления связи между ними применяется четвертая система координат – зональная.

В зональной системе координат поверхность земного шара (сфероида) разбивается на зоны (обычно их 60). Каждая зона ограничена меридианами с разностью долгот 6 º и шириной по экватору 670 км. Разбивка зон начинается от Гринвического меридиана с 1-й по 60-ю на восток.

Для практического использования любую зону проектируют на боковую поверхность цилиндра, а затем развертывают в плоскости.

Изображение боковой поверхности цилиндра на плоскости показано на рис. Возникающие искажения линий при этом незначительны, и в геодезии их считают допустимыми

Рисунок

В каждой развернутой на плоскости зоне осевой меридиан и экватор взаимно перпендикулярны, поэтому их принимают за оси плоской прямоугольной системы координат данной зоны. Знаки координат абсциссы Х и ордината у Будут иметь такие же знаки как и в прямоугольной системе: абсциссы к северу от экватора положительные, к югу – отрицательные; ординаты на восток от осевого меридиана положительные, на запад – отрицательные.

Положение любой точки в зональной системе координат определяются: ордината У – длиной перпендикуляра, опущенного из этой точки на осевой меридиан зоны, в которой она расположена; абсциссах – расстоянием до экватора по левому меридиану до основания перпендикуляра МК.

Каждая зона имеет свою систему координат, но так как оси и начало координат каждой зоны имеют свое определенное географическое положение, это позволяет легко установить связь данной системы как с географической системой координат, так и между системами прямоугольных координат отдельных зон (для однозначного определения положения точки на земной поверхности перед каждой ординатой ставится номер зоны).

Говоря по-другому, как по географическим координатам любой точки земного сфероида можно определить ее прямоугольные координаты, так и наоборот. Это важное достоинство сделало зональную систему координат международной. У нас она введена в 1933 г. и является обязательной практически на всей территории Украины.

Так как Украина находилась восточнее нулевого меридиана в Северном полушарии, абсциссы и ординаты всех ее точек положительны.

Карты и планы, представляющие собой плоские изображения горизонтальных проекций земной поверхности, должны точно и выразительно отображать местные предметы и рельеф.

К Местным предметам, В общем названным Ситуацией, Относятся все без исключения элементы земной поверхности, включая и искусственно созданные карьеры, насыпи и т. д., а Рельефом Называется совокупность всех неровностей естественного происхождения (холмы, горы, равнины, долины и т. д.).

Так как элементы ситуации и рельефа на картах и планах уменьшаются во много раз и становятся трудноузнаваемыми, нередко разместить их рядом сложно, а часто и невозможно вообще, в необходимых случаях они выражаются на картах и планах условными знаками.

Условные знаки это графические символы, применяемые для предметов местности (ситуации) и рельефа на картах и планах.

Условные знаки на картах и планах разных масштабов имеют одни и те же очертания и отличаются только размерами, а поэтому запомнить их несложно. Достаточно изучить условные знаки какого-нибудь одного масштаба.

Все условные знаки по форме делятся на три основные группы: Контурные или масштабные, внемасштабные, пояснительные.

Условные знаки первой группы называются Контурными потому, что сохраняют на бумаге очертания (контуры) местных предметов, а Масштабными потому, что по масштабу можно определить их натуральные размеры.

Условные знаки второй группы называются внемасштабными из-за того, что размеры предметов, которые они изображают, меньше точности масштаба, а изобразить их на карте или на плане необходимо. Знаки этой группы не сохраняют подобия предмета, а показывают только его местоположение.

Условные знаки для внемасштабного изображения объектов располагают на плане обычно перпендикулярно к южной рамке. Допускается вычерчивание этих знаков с небольшим наклоном. Это необходимо для обеспечения нанесения расположенных рядом знаков объектов, имеющих существенное значение.

Положению объекта на местности должны соответствовать на плане следующие точки условного знака:

1) для знаков правильной формы – центр знака;

2) для знаков перспективы – середина основания знака;

3) для знаков с прямым углом в основании –вершина угла;

4) для знаков сочетания фигур – центр нижней из них.

Вопрос, какие предметы местности какими значками изобразить, зависит от масштаба карты или плана, потому что один и тот же предмет на одном масштабе можно изобразить масштабным условным знаком, а на другом – только внемасштабным. Так, если на карте масштаба 1:5000 в населенном пункте можно показать не только дома, но и их форму, то на карте масштаба на порядок мельче, т. е. 1:50000, можно показать только жилые кварталы.

При дальнейшем уменьшении масштаба нельзя сделать этого и приходится применять внемасштабный условный знак.

Условные знаки третьей группы называются Пояснительными в силу их предназначения для дополнительной характеристики объектов, выраженных на карте и плане знаками первых двух групп. Они подразделяются на Значковые, штриховые и цифровые.

Значковые знаки обычно располагаются внутри контуров предметов местности, характеризуя только их сущность (кружки в контурах леса показывают только вид растительного покрова и не соответствуют положению отдельных деревьев, а значки, указывающие на породу деревьев, не отражают их высоту).

Штриховые пояснительные знаки (буква и подписи) обычно показывают какое – либо значение предметов местности (бум. – бумажное производство, к – колодец, род. – родники и т. д.).

Цифровые пояснительные знаки применяются для указания численных показателей предметов местности (числа дворов в селе, скорости течения рек, характеристики мостов и т. д.).

Иногда Штриховые и Цифровые пояснительные условные знаки даются в сочетании, например, подпись у брода бр. 0,8П-0,3 – 10,7, означает, что глубина реки в этом месте 0,8 м, длина брода 107 м, дно песчаное, скорость течения вода 0,3м/с.

Для изображения на картах и планах элементов рельефа применяются способы Штрихов, отмывки, горизонталей. Наибольшее распространение получил способ Горизонталей.

Горизонтали – это плавные кривые линии, проходящие через точки с одинаковыми отметками.

Для удобства пользования все описанные выше знаки (а их без малого 500) сведены в таблице для отдельного масштаба или для группы масштабов. В этих таблицах условные знаки распределяются в группы населенных пунктов, местных предметов, железных дорог с сооружениями, дорог, гидрографии, растительности, рельефа.

Важнейшие топографические специальные условные знаки приведены на карте масштаба 1:25000.

Без знания условных знаков пользоваться картами и планами нельзя.

Источник