Географические координаты

Сегодня весь день вникал в детали определения координат на Земле. Так все непросто, такое количество вариантов. Хочу поделиться вынесенной сутью.

Суть такова, что абсолютно точно никто своих координат не знает и знать не может. Все относительно чего-нибудь, да еще в разное время разными людьми применяются разные точки отсчета (я уж не говорю про искусственные ограничения, накладываемые гос-вом). Например, до появления спутников, координаты определяли относительно звезд, что, с практической точки зрения, сейчас не интересно. Сейчас координаты определяют относительно спутников (я не хочу рассматривать геодезические сети, это совершенно особая статья). А координаты спутников, в свою очередь, определяют относительно базовых станций. Как определяют координаты базовых станций, вообще туманно (видимо, опять через звезды), главное — какую используют математическую модель для высчитывания.

Модель, или Система Координат, это очень важно. Потому как, к сожалению, Земля не диск, не шар, и даже не эллипсоид. Точную форму поверхности до сих пор не установили. И более того, форма (да и размеры) все время меняется (да и положение осей). Сложно определить точные координаты на теле, меняющем размеры и форму, правда? Уже понятно, почему абсолютно точных координат быть не может, да?

Так вот, для получения Системы Координат люди берут эллипсоид, и, чтобы жизнь медом не казалась, определяют размещение выбранного эллипсоида относительно, упрощая, центра масс Земли. Итого, Система Координат складывается из параметров эллипсоида (большая ось, малая ось, сжатие) и датума (параметры размещения эллипсоида относительно Земли).

Это будет Географическая Система Координат (Geodetic Coordinate System, GCS). Координаты записываются как Широта, Долгота. В градусах.

Потом, чтобы получить плоскую карту, делают развертку эллипсоида на плоскость. Вполне конкретного эллипсоида, отсюда понятно, что проекция всегда должна ссылаться на GCS, из которой проекция сделана. Способов развернуть эллипсоид на плоскость придумано вагон и немаленькая тележка, на все случаи жизни. Кому надо, сами список составляйте. Фокус в том, что для каждой проекции существует своя Координатная Система, PCS (Проецированная Координатная Система). И, таки да, не существует универсальной, пригодной для всех проекции. Для разных задач нужны разные.

И еще, самые употребимые Координатные Системы названы Spatial References, зарегистрированы в как-бэ реестрах и имеют номера. SRID, WKID.

О системах координат и проекциях.

Основы картографии и GPS.

Передний край геодезии.

Эллипсоиды, датумы, проекции.

NGS Geodetic Toolkit, куча полезняшек, многие с исходным кодом.