نظام الإحداثيات الجغرافي

Geographic coordinate system ، هو نظام يصف كل بقعة على الأرض من خلال اثنين من الإحداثيات الثلاثة لنظام الإحداثيات الكروي والذي يوازي محور الأرض.

الأرض ليست كروية تماماً, وإنما هي شكل غير منتظم يمكن تقريبه إلى مجسم قطع ناقص ellipsoid; التحدي هو أن نـُعـَرِّف نظام إحداثيات يمكن بدقة أن يذكر كل صفة طبوغرافية كفئة من الأرقام لا لبس فيها.[1]
فهرست
[إخفاء]

1 خطوط الطول والعرض
1.1 الدرجات: لقياس زاوية
2 التعبير عن خطي الطول والعرض بوحدات خطية
3 المنظور الشبكي
4 التدريجات: قياس الزاوية
5 Geodesic height
6 الإحداثيات الكارتيزية
7 التعبير عن وحدات الطور والعرض كوحدات خطية
8 Datums often encountered
9 Geostationary coordinates
10 انظر أيضا
11 وصلات خارجية
12 المصادر

خطوط الطول والعرض
Quill-Nuvola.svg المقال الرئيسي: خط طول و خط عرض
خط العرض فاي (φ) وخط الطول لامبدا (λ)

خط العرض (ويـُختصر بالإنجليزية: Lat. أو (φ) التي تـُنطـَق فاي) هي الزاوية بين نقطة على سطح الأرض والمستوى الإستوائي, مقاسة من مركز الكرة. الخطوط الواصلة بين نقط ذات نفس خط العرض تسمى المتوازيات, التي تقتفي دوائر مشتركة المركز على سطح الأرض, موازية لخط الإستواء. القطب الشمالي هو 90° ش (N); والقطب الجنوبي هو 90° ج (S). المتوازي 0° لخط العرض هو خط الإستواء. خط الإستواء هو مستوى أساسي لكل أنظمة الإحداثيات الجغرافية. خط الإستواء يقسم الكرة الأرضية إلى نصف الكرة الشمالي ونصف الكرة الجنوبي.

خط الطول (ويـُختصر بالإنجليزية: Long. أو (λ) التي تـُنطق لامبدا) هو الزاوية شرق أو غرب خط زوال مرجعي بين القطبين الجغرافيين إلى خط زوال آخر مار خلال نقطة عشوائية. كل خطوط الزوال هم أنصاف دوائر عظمى، وليسوا متوازون. ويتلاقوا في القطبين الشمالي والجنوبي.

الخط المار بالقرب من المرصد الملكي، گرينيتش (بالقرب من لندن في بريطانيا) تم اختياره كخط الطول صفر المرجعي العالمي، خط الزوال الأولي. الأماكن إلى الشرق منه تكون في نصف الكرة الشرقي، والأماكن إلى الغرب منه تكون في نصف الكرة الغربي. خط الزوال المقابل لگرينيتش هو كل من 180°غ و 180°ش. اختيار گرينيتش كان عشوائياً, وفي الثقافات والأزمنة الأخرى في التاريخ تم استخدام مواقع أخرى (مكة مثلاً) لتكون خط الزوال الأولي.[2]

وبضم هاتين الزاويتين، يمكن تحديد الموقع الأفقي لأي مكان على سطح الأرض.

فعلى سبيل المثال, بلتيمور، مريلاند (في الولايات المتحدة) لها خط عرض 39.3° شمال, وخط طول 76.6° غرب. ولذلك، فالمتجـَه, المرسوم من مركز الأرض إلى النقطة 39.3° شمال خط الإستواء و 76.6° غرب گرينيتش ستمر خلال بلتيمور.

هذه الشبكة من خطوط الطول والعرض تـُعرف باسم conjugate graticule.
في تعريف قطع ناقص ellipse, القطر الرأسي يـُعرف باسم conjugate diameter, والقطر الرأسي —المتعامد, or "transverse", to the conjugate — هو transverse diameter.[3] وفي حالة الكرة أو مجسم القطع الناقص، the conjugate diameter يـُعرف باسم polar axis and the transverse as the equatorial axis. The graticule perspective هو بناءً على هذا التوصيف: ولما كانت حلقات الطول — المعرَّفة جغرافياً، بأنها كل الدوائر العظمى — تتلاقى عند القطبين, ففي الواقع القطبان هما ما يعرِّفها the conjugate graticule. وإذا ما جـُذِب the polar vertex للأسفل 90°, بحيث تصبح the vertex على خط الإستواء, أو transverse diameter, وعندها تصبح transverse graticule, والتي عليها يقوم كل حساب المثلثات الكري (لو وقعت longitudinal vertex بين أي من القطبين وخط الإستواء, فهي عندئذ تعتبر an oblique graticule).
الدرجات: لقياس زاوية
Quill-Nuvola.svg المقال الرئيسي: زاوية

هناك العديد من الصيغ لكتابة الدرجات، وكلهم يظهرون في نفس ترتيب خط العرض ثم خط الطول.

DMS درجات:دقائق:ثواني (49°30'02"ش, 123°30'30"غ) أو (49د30ق02.5ث,-123د30ق30.17ث)
DM Degrees:Decimal Minutes (49°30.0', -123°30.0'), (49d30.0m,-123d30.0')
DD Decimal Degrees (49.5000°,-123.5000°), generally with 4-6 decimal numbers.

DMS هي أكثر الصيغ شيوعاً, وهي المتعارف عليها في كل الرسومات والخرائط، وكذلك في نظم التموقع العالمي(GPS) و نظم المعلومات الجغرافية (GIS). DD هي أكثر الصيغ مواءمة لو كانت هناك حاجة للحساب, لتفاديها التعقيدات والأخطاء المحتملة من خلط حساب radix degree minute second arithmetic.
التعبير عن خطي الطول والعرض بوحدات خطية

على سطح كري عند مستوى البحر, ثانية واحدة من خط العرض يبلغ طولها 30.82 متر ودقيقة واحدة من خط العرض تبلغ 1849 متر, درجة عرضية تبلغ 110.9 كيلومتر. دوائر خطوط الطول, the meridians, تتقابل عند الأقطاب الجغرافية, بحيث أن العرض الشرق-غرب للثانية يعتمد على خط العرض. فعلى خط الإستواء عند سطح البحر, ثانية خط الطول (الثانية الطولية) الواحدة يبلغ طولها 30.92 متراً ,والدقيقة الطولية 1855 متراً والدرجة الطولية 111.3 كم.[4]

عرض الدرجة الطولية الواحدة على خط عرض \scriptstyle{\phi}\,\! يمكن حسابها بالمعادلة التالية (للحصول على عرض الدقيقة والثانية, اقسم على 60 و 3600, بالترتيب):

\frac{\pi}{180^{\circ}}\cos(\phi)M_r,\,\!

حيث متوسط نصف قطر الأرض الزوالي \scriptstyle{M_r}\,\! تساوي بالتقريب 6,367,449 م. وبسبب القيمة المتوسطة لنصف القطر المستخدمة, فهذه المعادلة بالطبع غير دقيقة. وبالإمكان الحصول على تقريب أفضل للدرجة الطولية على خط عرض \scriptstyle{\phi}\,\! by:

\frac{\pi}{180^{\circ}}\cos(\phi)\sqrt{\frac{a^4\cos(\phi)^2+b^4\sin(\phi)^2}{(a\cos(\phi))^2+(b\sin(\phi))^2}},\,\!

حيث نصفا قطر الأرض الإستوائي والقطبي, \scriptstyle{a,b}\,\! يساويا 6,378,137 م, 6,356,752.3 م, بالترتيب.
الطول المكافئ عند خطوط عرض مختارة (بالكيلومتر) خط العرض المدينة درجة دقيقة ثانية درجة عشرية عند 4 dp
60 سانت پيترسبورگ 55.65 كم 0.927 كم 15.42m 5.56 م
51° 28' 38" ش گرينتش 69.29 كم 1.155 كم 19.24 م 6.93 م
45 بوردو 78.7 كم 1.31 كم 21.86 م 7.87 م
30 نيو اورلينز 96.39 كم 1.61 كم 26.77 م 9.63 م
0 كويتو 111.3 كم 1.855 كم 30.92m 11.13 م
المنظور الشبكي