Sistema de coordenadas geográficas

Geodésia
Fundamentos Geodésia geodinâmica Geomática História
Conceitos distância geográfica Geóide Figura da Terra (raio e circunferência) coordenadas geodésicas dado geodésico Geodésico Representação da posição horizontal Latitude / Longitude Projeção de mapa Elipsóide de referência geodésia de satélite Sistema de referência espacial Relações espaciais posições verticais
Tecnologias Navegação Global. Sentado. Sistemas (GNSSs) Pos. Global. Sistema (GPS) GLONASS (Rússia) BeiDou (BDS) (China) Galileo (Europa) Navíc (Índia) Quasi-Zenith Sáb. sys. (QZSS) (Japão) Grade Global Discreta e Geocodificação
Padrões (histórico) NGVD 29 Datum do nível do mar 1929 OSGB36 Ordnance Survey Grã-Bretanha 1936 SK-42 Systema Koordinat 1942 goda ED50 Datum Europeu 1950 SAD69 Datum Sul-Americano 1969 GRS 80 Sistema de Referência Geodésica 1980 ISO 6709 Coordenada geográfica do ponto. 1983 NAD 83 Datum norte-americano 1983 WGS 84 Sistema Geodésico Mundial 1984 NAVD 88 N. American Vertical Datum 1988 ETRS89 Referência Terrestre Europeia. sys. 1989 GCJ-02 Datum ofuscado chinês 2002 URI geográfico Link de Internet para um ponto 2010 Sistema Internacional de Referência Terrestre Identificador do Sistema de Referência Espacial (SRID) Mercator Transversal Universal (UTM)
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As linhas de longitude são perpendiculares e as linhas de latitude são paralelas ao Equador.

A sistema de coordenadas geográficas (GCS) É um esférico or coordenadas geodésicas sistema de medição e comunicação posições diretamente no Terra as latitude e longitude. É o mais simples, mais antigo e mais amplamente utilizado dos vários sistemas de referência espacial que estão em uso e formam a base para a maioria dos outros. Embora a latitude e a longitude formem uma coordenada tupla como um Sistema de coordenada cartesiana, o sistema de coordenadas geográficas não é cartesiano porque as medidas são ângulos e não estão em uma superfície plana.^{[fonte auto-publicada?]}

Uma especificação GCS completa, como as listadas no EPSG e ISO 19111, também inclui uma escolha de datum geodésico (incluindo um Elipsóide da Terra), pois datums diferentes produzirão valores de latitude e longitude diferentes para o mesmo local.

História

A invenção de um sistema de coordenadas geográficas é geralmente creditado a Eratóstenes of Cyrene, que compôs seu agora perdido Geografia no Biblioteca de Alexandria no século III aC. Um século depois, Hiparco of Nicéia melhorado neste sistema determinando a latitude a partir de medições estelares em vez da altitude solar e determinando a longitude por tempos de eclipses lunares, ao invés de estimativa. No século I ou II, Marino de Tiro compilou um extenso dicionário geográfico e mapa do mundo matematicamente plotado usando coordenadas medidas a leste de um meridiano de primeira linha na terra conhecida mais ocidental, designada a Ilhas Afortunadas, ao largo da costa da África Ocidental em torno do Canary or Ilhas de Cabo Verde, e medido ao norte ou ao sul da ilha de Rhodes WOW! Asia menor. Ptolomeu atribuiu-lhe a adoção total da longitude e latitude, em vez de medir a latitude em termos do comprimento do solstício de verão dia.

século II de Ptolomeu Geografia usou o mesmo meridiano principal, mas mediu a latitude do Equador em vez de. Depois que seu trabalho foi traduzido para o Arabe no século XIX, Al-Khwārizmī's Livro da Descrição da Terra corrigiu os erros de Marino e Ptolomeu em relação ao comprimento do Mar Mediterrâneo,^{[note 1]} causando cartografia árabe medieval para usar um meridiano de cerca de 10 ° a leste da linha de Ptolomeu. A cartografia matemática foi retomada na Europa após Maximus Planudes' recuperação do texto de Ptolomeu um pouco antes de 1300; o texto foi traduzido para latino at Florence by Jacopo d'Angelo em torno de 1407.

Em 1884, a Estados Unidos hospedou o Conferência Internacional do Meridiano, com a presença de representantes de vinte e cinco nações. Vinte e dois deles concordaram em adotar a longitude do Observatório Real in Greenwich, Inglaterra como a linha de referência zero. O República Dominicana votaram contra a moção, enquanto França e Brasil absteve-se. França adotou Greenwich Mean Time em substituição às determinações locais do Observatório de Paris em 1911.

Latitude e longitude

Diagrama da latitude ϕ e longitude λ medições de ângulo para um modelo esférico da Terra.

A "latitude" (abreviação: Lat., ϕ, ou phi) de um ponto na superfície da Terra é o ângulo entre o plano equatorial e a linha reta que passa por esse ponto e pelo (ou próximo ao) centro da Terra.^{[note 2]} Linhas que unem pontos da mesma latitude traçam círculos na superfície da Terra chamados paralelos, pois são paralelos ao Equador e entre si. O Pólo Norte é 90° N; o Pólo Sul é 90° S. O paralelo 0° de latitude é designado o Equador, plano fundamental de todos os sistemas de coordenadas geográficas. O Equador divide o globo em Norte e hemisférios sul.

A "longitude" (abreviação: Long., λ, ou lambda) de um ponto na superfície da Terra é o ângulo leste ou oeste de uma referência meridiano para outro meridiano que passa por esse ponto. Todos os meridianos são metades de grande elipses (frequentemente chamado grandes círculos), que convergem nos polos norte e sul. O meridiano do Britânico Observatório Real in Greenwich, no sudeste de Londres, Inglaterra, é o centro internacional meridiano de primeira linha, embora algumas organizações - como a francesa Instituto Nacional de Informação Geográfica e Florestal— continue a usar outros meridianos para fins internos. O meridiano principal determina o Oriental e hemisférios ocidentais, embora os mapas muitas vezes dividam esses hemisférios mais a oeste para manter o Mundo antigo em um único lado. O antípoda meridiano de Greenwich é tanto 180°W quanto 180°E. Isso não deve ser confundido com o Linha internacional de Data, que diverge dele em vários lugares por razões políticas e de conveniência, inclusive entre o extremo leste da Rússia e o extremo oeste Ilhas Aleutas.

A combinação desses dois componentes especifica a posição de qualquer local na superfície da Terra, sem consideração de altitude ou profundidade. A grade visual em um mapa formada por linhas de latitude e longitude é conhecida como gratícula. A origem/ponto zero deste sistema está localizada no Golfo da Guiné cerca de 625 km (390 milhas) ao sul de Tópico, Gana, um local frequentemente chamado jocosamente Ilha Nula.

dado geodésico

Para não serem ambíguos quanto à direção da superfície "vertical" e "horizontal" acima da qual estão medindo, os cartógrafos escolhem um elipsóide de referência com uma determinada origem e orientação que melhor se adapte à sua necessidade da área a ser mapeada. Eles então escolhem o mapeamento mais apropriado do sistema de coordenadas esféricas para esse elipsóide, chamado de sistema de referência terrestre ou datum geodésico.

Datums podem ser globais, o que significa que representam toda a Terra, ou podem ser locais, o que significa que representam um elipsóide que melhor se ajusta a apenas uma parte da Terra. Os pontos na superfície da Terra se movem em relação uns aos outros devido ao movimento da placa continental, subsidência e movimento diurno. maré terrestre movimento causado pelo Moon e o Sol. Esse movimento diário pode chegar a um metro. O movimento continental pode ser de até 10 cm um ano, ou 10 m em um século. A sistema meteorológico área de alta pressão pode causar um afundamento de 5 mm. Escandinávia está subindo por 1 cm um ano como resultado do derretimento das camadas de gelo do última era glacial, mas vizinho Escócia está subindo apenas 0.2 cm. Essas mudanças são insignificantes se um datum local for usado, mas são estatisticamente significativas se um datum global for usado.

Exemplos de dados globais incluem Sistema Geodésico Mundial (WGS 84, também conhecido como EPSG:4326), o dado padrão usado para o Sistema de Posicionamento Global,^{[note 3]} e a Sistema e Estrutura de Referência Terrestre Internacional (ITRF), usado para estimar deriva continental e deformação crustal. A distância ao centro da Terra pode ser usada tanto para posições muito profundas quanto para posições no espaço.

Datums locais escolhidos por uma organização cartográfica nacional incluem o Datum norte-americano, o Europeu ED50, e os britânicos OSGB36. Dada uma localização, o datum fornece a latitude ${\displaystyle \phi}$ e longitude ${\displaystyle \lambda}$. No Reino Unido, existem três sistemas comuns de latitude, longitude e altura em uso. WGS 84 difere em Greenwich daquele usado em mapas publicados OSGB36 por aproximadamente 112 m. O sistema militar ED50, usado por NATO, difere de cerca de 120 m a 180 m.

A latitude e a longitude em um mapa feito contra um datum local podem não ser as mesmas obtidas de um receptor GPS. A conversão de coordenadas de um datum para outro requer um transformação de dados como um Transformação de Helmert, embora em certas situações um simples tradução pode ser suficiente.

Em software GIS popular, os dados projetados em latitude/longitude são frequentemente representados como um Sistema de Coordenadas Geográficas. Por exemplo, dados em latitude/longitude se o datum for o Datum norte-americano de 1983 é denotado por 'GCS North American 1983'.

Comprimento de um grau

no grs 80 ou WGS 84 esferóide em nível do mar no Equador, um segundo latitudinal mede 30.715 metros, um minuto latitudinal é 1843 metros e um grau latitudinal é 110.6 quilômetros. Os círculos de longitude, meridianos, encontram-se nos pólos geográficos, com a largura oeste-leste de um segundo diminuindo naturalmente à medida que a latitude aumenta. No Equador ao nível do mar, um segundo longitudinal mede 30.92 metros, um minuto longitudinal mede 1855 metros e um grau longitudinal mede 111.3 quilômetros. A 30° um segundo longitudinal é 26.76 metros, em Greenwich (51°28′38″N) 19.22 metros, e a 60° é 15.42 metros.

no WGS 84 esferóide, o comprimento em metros de um grau de latitude na latitude ϕ (ou seja, o número de metros que você teria que percorrer ao longo de uma linha norte-sul para mover 1 grau de latitude, quando na latitude ϕ), é sobre

${\displaystyle 111132.92-559.82\,\cos 2\phi +1.175\,\cos 4\phi -0.0023\,\cos 6\phi }$

A medida retornada de metros por grau de latitude varia continuamente com a latitude.

Da mesma forma, o comprimento em metros de um grau de longitude pode ser calculado como

${\displaystyle 111412.84\,\cos \phi -93.5\,\cos 3\phi +0.118\,\cos 5\phi }$

(Esses coeficientes podem ser melhorados, mas, conforme estão, a distância que eles fornecem é correta dentro de um centímetro.)

As fórmulas retornam unidades de metros por grau.

Um método alternativo para estimar o comprimento de um grau longitudinal na latitude ${\displaystyle \phi}$ é assumir uma Terra esférica (para obter a largura por minuto e segundo, divida por 60 e 3600, respectivamente):

${\displaystyle {\frac {\pi }{180}}M_{r}\cos \phi \!}$

onde raio meridional médio da Terra ${\displaystyle \textstyle {M_{r}}\,\!}$ is 6,367,449 m. Como a Terra é um esferóide oblato, não esférico, esse resultado pode estar errado em vários décimos de porcentagem; uma melhor aproximação de um grau longitudinal na latitude ${\displaystyle \phi}$ is

${\displaystyle {\frac {\pi }{180}}a\cos \beta \,\!}$

onde o raio equatorial da Terra ${\displaystyle a}$ é igual a 6,378,137 m e ${\displaystyle \textstyle {\tan \beta ={\frac {b}{a}}\tan \phi }\,\!}$; para o grs 80 e WGS 84 esferóides, b/a é calculado como 0.99664719. (${\displaystyle \textstyle {\beta }\,\!}$ é conhecido como o latitude reduzida (ou paramétrica)). Além do arredondamento, esta é a distância exata ao longo de um paralelo de latitude; obter a distância ao longo da rota mais curta será mais trabalhoso, mas essas duas distâncias estão sempre dentro de 0.6 metros uma da outra se os dois pontos estiverem separados por um grau de longitude.

Codificações alternativas

Como qualquer série de números de vários dígitos, os pares latitude-longitude podem ser difíceis de comunicar e lembrar. Portanto, esquemas alternativos foram desenvolvidos para codificar coordenadas GCS em strings ou palavras alfanuméricas:

• do Sistema Localizador Maidenhead, popular entre os operadores de rádio.
• do Sistema de Referência Geográfica Mundial (GEOREF), desenvolvido para operações militares globais, substituído pelo atual Sistema de referência de área global (GARS).
• Código de local aberto ou "Plus Codes", desenvolvidos pelo Google e lançados em domínio público.
• geohash, um sistema de domínio público baseado no Morton Curva de ordem Z.
• Código do mapa, um sistema de código aberto originalmente desenvolvido na TomTom.
• What3words, um sistema proprietário que codifica as coordenadas GCS como conjuntos pseudoaleatórios de palavras, dividindo as coordenadas em três números e procurando palavras em um dicionário indexado.

Estes não são sistemas de coordenadas distintos, apenas métodos alternativos para expressar medições de latitude e longitude.

Veja também

• Graus decimais – Medições angulares, normalmente para latitude e longitude
• distância geográfica – Distância medida ao longo da superfície da terra
• Sistema de Informações Geográficas – Sistema para capturar, gerenciar e apresentar dados geográficos
• Esquema geo URI – Esquema de URI para localizações geográficasPáginas que exibem descrições wikidata como alternativa
• ISO 6709, representação padrão da localização do ponto geográfico por coordenadas
• Referência linear – método de referenciamento espacialPáginas que exibem descrições wikidata como alternativa
• Direção primária – Sistema de coordenadas celestes usado para especificar as posições de objetos celestesPáginas que exibem descrições curtas de alvos de redirecionamento
• Sistema de coordenadas planetárias
  • Sistema de coordenadas selenográficas
• Sistema de referência espacial – Sistema para especificar locais na Terra
• Jan Smits (2015). Dados matemáticos para descrições bibliográficas de materiais cartográficos e dados espaciais. Coordenadas geográficas. ICA Comissão de Projeções Cartográficas.

Notas

Referência

Fontes

Links externos

• Mídia relacionada a Sistema de coordenadas geográficas na Wikimedia Commons