地理座標系

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November 29, 2022

地理座標系(GCS)は、緯度と経度として地球上の位置を直接測定および通信するための球形または楕円形の座標系です。これは、使用されている何千もの空間参照系の中で最も単純で、最も古く、最も広く使用されており、他のほとんどのシステムの基礎を形成しています。緯度と経度はカルテシアン座標系のように座標タプルを形成しますが、測定値が角度で平面上にないため、地理座標系はカルテシアンではありません。EPSGおよびISO19111規格にリストされているような完全なGCS仕様、また、測地基準系(地球楕円体を含む)の選択も含まれます。これは、測地系が異なると、同じ場所に対して異なる緯度と経度の値が生成されるためです。

歴史

地理座標系の発明は、一般に、紀元前3世紀にアレクサンドリア図書館で失われた地理を作曲したCyreneのEratosthenesの功績によるものです。 1世紀後、Nicaeaのヒッパルコスは、太陽の高度ではなく恒星の測定値から緯度を決定し、推測航法ではなく月食のタイミングで経度を決定することで、このシステムを改善しました。 1世紀または2世紀に、マリノスは広大な地名集を編集し、カナリアまたはカーボベルデ周辺の西アフリカの沖合にある幸福諸島と呼ばれる最西端の既知の土地で本初子午線から東に測定された座標を使用して数学的にプロットされた世界地図を作成しました島々、および小アジア沖のロードス島の北または南で測定。プトレマイオスは、経度と緯度を完全に採用したことで彼の功績を認めました。真夏の日の長さで緯度を測定するのではなく、プトレマイオスの2世紀の地理では、同じ本初子午線を使用しましたが、代わりに赤道からの緯度を測定しました。彼らの作品が9世紀にアラビア語に翻訳された後、Al-Khwārizmīの地球記述書は、地中海の長さに関するマリヌスとプトレマイオスの誤りを修正し、中世のアラビア語の地図作成で、東の約10°の本初子午線を使用しました。プトレマイオスのライン。 Maximus Planudesが1300年少し前にプトレマイオスのテキストを回復した後、ヨーロッパで数学的地図作成が再開されました。このテキストは、1407年頃にヤコブアンジェラスによってフィレンツェでラテン語に翻訳されました。1884年、米国は国際子午線会議を主催し、25か国の代表者が出席しました。そのうち22名は、イギリスのグリニッジにあるグリニッジ天文台の経度をゼロ基準線として採用することに同意しました。ドミニカ共和国はこの動議に反対票を投じたが、フランスとブラジルは棄権した。フランスは、1911年にパリ天文台による現地の決定の代わりにグリニッジ標準時を採用しました。

緯度と経度

地球の表面上の点の「緯度」(略称:Lat。、φ、またはphi)は、赤道面と、その点を通過し、地球の中心を通過する(または地球の中心に近い)直線との間の角度です。地球の表面上の同じ緯度のトレース円の点を結ぶ線は、赤道と互いに平行であるため、平行線と呼ばれます。北極は北緯90度です。南極は南緯90度です。緯度の0度の緯線は、すべての地理座標系の基本平面である赤道と呼ばれます。赤道は地球を北半球と南半球に分割します。地球の表面上の点の「経度」(略称:Long。、λ、またはlambda)は、その点を通過する別の子午線に対する参照子午線の東または西の角度です。すべての子午線は、北極と南極に収束する大楕円(大円と呼ばれることが多い)の半分です。イギリスのロンドン南東部にあるグリニッジにある英国王立天文台の子午線は国際本初子午線ですが、全国地理学会などの一部の組織は引き続き他の子午線を内部目的で使用しています。本初子午線は、適切な東半球と西半球を決定しますが、地図は、旧世界を片側に保つために、これらの半球をさらに西に分割することがよくあります。グリニッジの対蹠子午線は180°Wと180°Eの両方です。これは、政治的および利便性の理由でいくつかの場所で日付変更線から分岐している国際日付変更線と混同しないでください。ロシア極東とアリューシャン列島西部の間を含みます。これら2つのコンポーネントの組み合わせにより、高度や深度を考慮せずに、地球の表面上の任意の場所の位置が指定されます。緯度と経度の線で形成された地図上の視覚的なグリッドは、経緯線として知られています。このシステムの原点/ゼロ点は、ガーナのテマの南約625 km(390マイル)にあるギニア湾にあります。この場所は、しばしばヌル島と呼ばれる場所です。しばしばヌル島と呼ばれる場所。しばしばヌル島と呼ばれる場所。

測地基準

測定対象の「垂直」面と「水平面」の方向を明確にするために、マップ作成者は、マッピングする領域のニーズに最適な、特定の原点と方向を持つ準拠楕円体を選択します。次に、球座標系のその楕円体への最も適切なマッピングを選択します。これは、地上参照システムまたは測地基準系と呼ばれます。データムは、地球全体を表すことを意味するグローバルな場合もあれば、地球の一部のみに最適な楕円体を表すことを意味するローカルな場合もあります。地球の表面上のポイントは、大陸のプレートの動き、沈下、および月と太陽によって引き起こされる日中の地球の潮汐の動きのために、互いに対して移動します。この毎日の動きは1メートルにもなることがあります。大陸移​​動は、1年に最大10 cm、1世紀に10mになる可能性があります。気象システムの高圧地域では、5mmの沈下が発生する可能性があります。スカンジナビアは、最終氷河期の氷床が溶けた結果、年間1 cm上昇していますが、隣接するスコットランドは0.2cmしか上昇していません。これらの変更は、ローカルデータムが使用されている場合は重要ではありませんが、グローバルデータムが使用されている場合は統計的に重要です。グローバルデータムの例には、グローバル測地に使用されるデフォルトのデータムである世界測地系(WGS 84、EPSG:4326とも呼ばれます)が含まれます。システム、および大陸のドリフトと地殻の変形を推定するために使用される国際測地基準座標系とフレーム(ITRF)。地球の中心までの距離は、非常に深い位置と宇宙の位置の両方に使用できます。国の地図作成組織によって選択されたローカルデータムには、北米データム、ヨーロッパED50、および英国OSGB36が含まれます。場所を指定すると、データムは緯度ϕ {\ displaystyle \ phi}と経度λ{\ displaystyle \ lambda}を提供します。英国では、3つの一般的な緯度、経度、および高さのシステムが使用されています。 WGS 84は、グリニッジで公開されている地図OSGB36で使用されているものと約112m異なります。 NATOが使用する軍事システムED50は、約120mから180mとは異なります。ローカルデータに対して作成されたマップの緯度と経度は、GPS受信機から取得したものと同じでない場合があります。あるデータムから別のデータムに座標を変換するには、ヘルメルト変換などのデータム変換が必要です。ただし、特定の状況では、単純な変換で十分な場合があります。一般的なGISソフトウェアでは、緯度/経度で投影されたデータは、地理座標系として表されることがよくあります。たとえば、データが1983年の北米測地系である場合の緯度/経度のデータは、「GCS NorthAmerican1983」で示されます。

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