地理座標系
地理座標系 は、地球上の位置を確定するために 3 ディメンションの球体の表面を利用します。地球上のすべての位置は、緯度と経度による点で表すことができます。
地球上を東西に走る線は緯線 と呼ばれます。同じ緯線上の地点はどれも同じ緯度を持ちます。水平線は、互いに平行で、等距離間隔にあり、地球の周りに同心円を形成します。赤道 は最長の緯線であり、これにより、地球は 2 分されます。各極からの赤道までの距離は等しく、この線の値はゼロ度です。 赤道より北の地点は、0 度から +90 度までの正の緯度をもち、赤道より南の地点は、0 度から -90 度までの 負の緯度をもちます。
地球上を南北に走る線は子午線 (経線) と呼ばれます。同じ経線上の地点はどれも同じ経度を持ちます。経線は、地球の周りに同じサイズの円を 形成し、極で交差します。本初子午線 は、経度座標の起点 (ゼロ度) を 定義する経線です。最もよく使用される本初子午線の 1 つは、イングランドのグリニッジ を通過する子午線です。ただし、他にも本初子午線として使用できる、ベルン、ボゴタ、パリを通過する経線があります。 本初子午線より東の、反対側の子午線 (本初子午線の地球の裏側での延長線) までの地点は、0 度から +180 度までの正の経度をもちます。 本初子午線より西の地点は、0 度から -180 度までの負の経度をもちます。
経線と緯線は、地球を取り囲む経緯網 と呼ばれるグリッドの網目を形成します。 経緯網の起点は、赤道と本初子午線 (グリニッジ子午線) が交差する場所にあり、(0,0) で表されます。 赤道は、緯度 1 度分の直線距離が経度 1 度分の直線距離とほぼ等しい経緯網上の唯一の場所です。 経線は極で 1 点に収束するため、各子午線間の距離は緯度によりそれぞれ異なります。 したがって、極に近づけば近づくほど、経度 1 度分の距離は緯度 1 度分の距離よりも小さくなります。
また、経緯網を使用して、緯線の長さを判別することも難しい作業です。 緯線は同心円であり、極に近づくほど小さくなります。 緯線は、子午線が始まる極で単一の点になります。 赤道では、経度 1 度分の距離は約 111.321 km ですが、緯度 60 度では、経度 1 度分の距離は 55.802 km になります (1866 年のクラーク楕円体を基にした概算)。 このように、緯度と経度に関する統一された長さは存在しないため、角度の測定単位を使用して、ポイント間の距離を正確に測定することは不可能です。
座標系は、地球の形状に似せた球面や回転楕円面によって定義することができます。 地球は完全な球体ではないため、表すべき地点によっては、回転楕円面を使用すると、地図の正確に表すのに役立ちます。回転楕円面 は、楕円に基づいた楕円形物体ですが、球面は円に基づいています。
楕円の形状は、2 つの半径によって決まります。長い半径は半長軸と呼ばれ、短い半径は半短軸と呼ばれます。楕円面は、楕円を軸の 1 つを中心にして回転させることによって作られる 3 ディメンション形状です。
測地系 は、地球の中心に対する回転楕円面の相対的な位置 を定義する値のセットです。測地系は、ロケーションを測定するための参照フレームであり、緯線と経線の起点と方位を定義します。測地系の中には、世界中のどの地点でも一定の正確性を保つことを目的とした「グローバル」の測地系もあります。 ローカルの測地系は、特定領域の地球表面に厳密に適合するように、回転楕円面を並べます。したがって、座標系の測定は、それらが使用される予定以外 の領域に対して使用されると、正確でなくなります。
測地系を変更すると、必ず、地理座標系が変更され、座標の値も変更されます。例えば、North American Datum of 1983 (NAD 1983) を使用したカリフォルニア州 Redlands のコントロール・ポイントの DMS による座標は「-117 12 57.75961 34 01 43.77884」です。 North American Datum of 1927 (NAD 1927) を使用した同じポイントの座標は「-117 12 54.61539 34 01 43.72995」です。