Линейные знаки (line symbols) представляют объекты, длина которых выражается в масштабе карты, но слишком узкие, чтобы можно изобразить их площадью; или объекты вообще не имеющие ширины, например изобаты.

Площадной символ (area symbol) определяет однородную территорию (остров, район и т.п.), ограниченную замкнутой ломаной линией.

Следует отметить относительность используемых при определениях условных обозначений понятий «малость», «узость». Например, на карте одного масштаба река может выглядеть как линейный объект, а на карте другого масштаба, как площадной.

Электронные карты. Навигационная карта является ключевым элементом всех систем, обеспечивающих проводку судна из порта отхода в порт назначения. На протяжении многих лет в прошлом, да и в настоящее время, традиционно используются бумажные навигационные карты. Требования, которым должно удовлетворять содержание этих карт, представлены в публикации Международной гидрографической организации: МР-004, Chart Specification of the IHO.

Внастоящее время параллельно с бумажными картами, а иногда и вместо них, начали использоваться электронные карты.

Электронная карта – ЭК (electronic chart – ЕС) представляет собой программно-управляемое картографическое изображение, визуализированное с использованием программных и технических средств в принятых для карт проекции и системе условных знаков.

Электронная карта строится на основе данных бумажных карт, результатов геодезических съемок или баз данных географических информационных систем.

Электронной картой называют иногда и набор цифровых данных для ее построения.

Совокупности цифровых данных для построения электронных карт представляются на носителях информации в специальных форматах.

Формат электронной карты в общем случае определяется как способ машинной реализации представления ее данных. Различают

форматы для обмена данными карт и внутрисистемные форматы

для оперирования с информацией карт внутри НИС.

2.2.Геодезическая основа ЭК.

Вобщем случае объект на карте характеризуется горизонтальными координатами (широта, долгота) и вертикальной координатой (высота или глубина). Для отсчета координат картографических объектов

35

используется та или иная референцная система, основой которой является геодезический датум.

Под датумом (исходными геодезическими датами) в геодезии понимается совокупность параметров, которые характеризуют референц-эллипсоид и его расположение в теле Земли, определяют геодезические координаты и их связь с астрономическими координатами. Имеется три типа геодезических датумов – горизонтальный, вертикальный и комбинированный (горизонтальный с вертикальным).

Горизонтальный датум определяет размеры и фигуру Земли, исходный пункт и ориентацию координатной системы, используемой при отсчете горизонтальных координат на картах земной поверхности.

Вертикальный датум представляет собой уровенную поверхность, с которой соотносятся высоты и/или глубины и/или береговая черта на карте. На навигационной карте такой датум может быть один (общий для высот, глубин и береговой линии), два (отдельно для высот с береговой чертой и для глубин) либо три (отдельно для высот, для глубин, для береговой черты). Вертикальный датум для батиметрических данных называется нулем глубин карты.

В настоящее время в мире имеется свыше двухсот горизонтальных датумов и различные вертикальные системы отсчета.

Широта и долгота объекта (в том числе и судна) на бумажной или электронной карте напрямую зависят от горизонтального датума этой карты. Одна и та же точка на Земной поверхности в разных датумах имеет неодинаковые координаты, причем отличие между ними может превышать сотни метров. На такую же величину может увеличиться погрешность в определяемом по GPS положении судна при нанесении его на карту, если не учитывать датум. Таким образом, неучет датума

карты при определениях по GPS может привести к ошибке, превышающей 1000 м.

Чтобы избежать больших погрешностей определений, датум, в котором предоставляет координаты приемоиндикатор GPS, должен быть таким же, как и на карте. Для этого в приемоиндикаторе GPS обеспечивается возможность выдачи координат в разных датумах. Однако и здесь необходимо помнить, что представление в GPS

данных в датуме, отличном от WGS84, может увеличить погрешность определений на десятки метров из-за ошибок, присущих пересчету координат из одного датума в другой.

36

2.2.1.Понятие о геодезической системе отсчета горизонтальных координат карты.

Горизонтальный геодезический датум представляет собой базис для геодезических съемок и для отсчета горизонтальных координат на картах.

Вгоризонтальный датум нередко включают следующие параметры: астрономические и геодезические широты и долготы исходного пункта геодезической сети, направление из исходной точки на один из смежных пунктов, параметры (большая полуось и сжатие) референц-эллипсоида, высоту геоида в исходном пункте над поверхностью референц-эллипсоида.

Исходными пунктами геодезических датумов часто являются определенные точки астрономических обсерваторий, геодезические координаты которых находят путем астрономических наблюдений, освобожденных от влияния уклонения отвеса.

Обобщенно горизонтальный датум представляют 8-мю параметрами: два параметра описывают размеры референцэллипсоида, три параметра определяют позицию центра эллипсоида относительно центра Земли, остальные три параметра характеризуют ориентацию трех осей эллипсоида относительно осей Земли.

Вкаждой стране при составлении морских навигационных карт в качестве их основы выбирается тот или иной референц-эллипсоид, т.е. эллипсоид, имеющий наилучшее приближение к поверхности Земли на территории данной страны.

Референц-эллипсоидом называют земной эллипсоид определенных размеров, являющийся вспомогательной математической поверхностью, к которой относят результаты всех геодезических измерений на поверхности Земли, на которую проектируют все пункты опорной геодезической сети и к которой относят топографические и гидрографические съемки и составляемые по ним карты земной поверхности.

Втабл. 2.1 представлены основные референц-эллипсоиды и значения определяющих их параметров.

ВРоссии и на Украине для составления морских навигационных карт используется геодезическая референцная система «Пулково-42», отнесенная к эллипсоиду Красовского. До недавнего времени в США применялась Северо-американская система (NAD27), базирующаяся на эллипсоиде Кларка (1886 г). В настоящее время там используется Новый северо-американский геодезический датум «NAD83», основанный на эллипсоиде GRS 80. Во многих странах Западной Европы применяются референц-эллипсоиды Хайфорда и Международный 1924 года. Для английских карт побережий

37

Британских островов использованы датумы с эллипсоидами Эри и Кларка.

		Таблица 2.1.
Параметры референц-эллипсоидов.
Эллипсоид	Большая полуось	1/сжатие
Австралийский национальный	6378160	298.25
Бесселя 1841 (Намибия)	6377483.865	299.1528128
Бесселя 1841	6377397.155	299.1528128
Индонезия 1974	6378160	298.247
Кларка 1866,	6378206.4	294.9786982
Кларка 1880,	6378249.145	293.465
Красовского 1940	6378245	298.3
Международный 1924	6378388	297
ПЗ90 (SGS90 или РЕ90 )	6378136	298.257839303
Фишера 1960	6378155	298.3
Хога 1960	6378270	297
Эверест (Индия 1956)	6377301.243	300.8017
Эверест (Малайзия 1969)	6377295.664	300.8017
Эверест (Пакистан)	6377309.613	300.8017
Эри 1830,	6377563.396	299.3249646
Эри модифицированный	6377340.189	299.3249646
Южно-американский 1969	6378160	298.25
GRS 80	6378137	298.257222101
WGS 72	6378135	298.26
WGS 84	6378137	298.257223563

Астрономические и геодезические координаты. Поясним отличие между астрономическими и геодезическими координатами.

Для астрономических координат места на Земле одним из определяющих элементов является направление в этой точке отвесной линии (силы тяжести). Для геодезических координат вместо отвесной линии используется перпендикуляр (нормаль) к поверхности референцэллипсоида в рассматриваемой точке.

В общем случае направление силы тяжести не совпадает с направлением нормали к поверхности референц-эллипсоида. Это объясняется особенностями фигуры Земли и используемой в картографии ее геометрической модели – референц-эллипсоида.

Действительную поверхность суши и моря (на определенный момент времени) называют топографической поверхностью. Она имеет весьма сложную форму. Для решения практических задач, где необходимо учитывать форму Земли, используют ее различные модели: сфероид, эллипсоид, геоид.

Геоид - фигура Земли, ограниченная поверхностью, к которой отвесные линии всюду перпендикулярны, и которая проходит через точку начала отсчета высот, закрепленную на высоте среднего уровня моря. Эта поверхность близка к уровням морей и океанов в состоянии покоя и равновесия.

38

Геоид можно вообразить в виде тела, поверхность которого под действием гравитационного поля Земли с учетом центростремительного ускорения от ее вращения образовали бы воды Мирового океана, распространенного на весь земной шар. В зависимости от характера причин, определяющих форму, геоид можно рассматривать как “физическую” модель Земли. Отметим два важных свойства геоида. В любой точке на его поверхности:

-потенциал гравитационного поля одинаков (равнопотенциальная поверхность);

-направление силы тяжести перпендикулярно поверхности геоида.

Земной эллипсоид. Ввиду крайне неравномерного распределения

плотности масс в толще Земли поверхность геоида является нерегулярной – очень сложной для математического описания. Поэтому для расчетов в картографии используют аппроксимацию геоида эллипсоидом вращения – «геометрической» моделью Земли. Эта модель применяется при вычислении длин, площадей, геодезических широт, долгот, азимутов, для расчетов картографических проекций и решения других задач.

Модели Земли в виде геоида и эллипсоида вращения поясняются схемой на рис. 2.1.

Геоид

Литосфера

Эллипсоид

Отвесная линия

Нормаль

эллипсоида

ртикали

Рис. 2.1. Схема поверхности Земли и ее моделей.

На поверхности эллипсоида вращения, в отличие от геоида, направление отвеса (силы тяжести Земли) не совпадает с направлением перпендикуляра (нормали) к поверхности эллипсоида. Расхождение между направлением отвесной линии (вертикали) и направлением нормали называется уклонением (погрешностью) отвеса (вертикали)

в рассматриваемой точке. Уклонение отвеса на земной поверхности редко превышает 30”.

Погрешностью отвеса объясняется отличие между астрономическими и геодезическими координатами.

39

Перед формулировкой определений для астрономических и геодезических координат, напомним значения терминов: земная параллель и земной меридиан. Земной параллелью называется линия на поверхности Земли, в точках которой значения широты равны. Земной меридиан является геометрическим местом точек на поверхности Земли, в которых значение долготы одинаково.

Геодезическая широта точки – это угол между нормалью к поверхности референц-эллипсоида в этой точке и плоскостью геодезического экватора. Геодезическая параллель является окружностью на поверхности эллипсоида и лежит в плоскости, параллельной плоскости геодезического экватора.

Геодезическая долгота точки равна углу между проекцией нормали на плоскость геодезического экватора и плоскостью гринвичского геодезического меридиана. Геодезический меридиан представляет собой линию, образованную пересечением поверхности эллипсоида с плоскостью, проходящей через его ось вращения и рассматриваемую точку.

Астрономической широтой называется угол между отвесной линией и плоскостью небесного экватора. Вызываемая погрешностью отвесной линии разность между астрономической и геодезической широтой в разных точках земной поверхности неодинакова. Например, в Соединенных штатах несовпадение названных широт может достигать 25”. Из-за изменения величины и направления уклонения отвеса в точках земной поверхности астрономическая параллель представляет собой сложную кривую линию, точки которой не находятся в одной плоскости.

Астрономическая долгота места – это угол между проекцией отвесной линии на плоскость небесного экватора и плоскостью небесного меридиана Гринвича. Расхождение между астрономической и геодезической долготой в США достигает 18”. Из-за погрешностей отвеса астрономический меридиан является сложной кривой линией на поверхности Земли, точки которого не лежат в одной плоскости.

Астрономические широта и долгота точки получаются непосредственно из наблюдений высот светил в горизонтной системе координат, определяемой отвесной линией. Геодезические координаты находятся по астрономическим данным путем коррекции погрешности отвесной линии.

Геодезические координаты также называют географическими координатами.

40