El sistema de coordenadas geográficas ( GCS ) es un sistema de coordenadas esféricas o geodésicas para medir y comunicar posiciones directamente en la Tierra como latitud y longitud . [1] Es el más simple, el más antiguo y el más utilizado de los diversos sistemas de referencia espacial que se utilizan, y constituye la base de la mayoría de los demás. Aunque la latitud y la longitud forman una tupla de coordenadas como un sistema de coordenadas cartesianas , el sistema de coordenadas geográficas no es cartesiano porque las medidas son ángulos y no están en una superficie plana. [2]
Una especificación GCS completa, como las que figuran en las normas EPSG e ISO 19111, también incluye una opción de datum geodésico (incluido un elipsoide terrestre ), ya que diferentes datums producirán diferentes valores de latitud y longitud para la misma ubicación. [3]
La invención de un sistema de coordenadas geográficas generalmente se atribuye a Eratóstenes de Cirene , quien compuso su ahora perdida Geografía en la Biblioteca de Alejandría en el siglo III a.C. [4] Un siglo más tarde, Hiparco de Nicea mejoró este sistema determinando la latitud a partir de mediciones estelares en lugar de la altitud solar y determinando la longitud mediante tiempos de eclipses lunares , en lugar de navegación a estima . En el siglo I o II, Marinus de Tiro compiló un extenso nomenclátor y un mapa mundial trazado matemáticamente utilizando coordenadas medidas al este desde un meridiano principal en la tierra más occidental conocida, designada como las Islas Afortunadas , frente a la costa de África occidental alrededor de Canarias o Cabo Verde. Islas , y se mide al norte o al sur de la isla de Rodas frente a Asia Menor . Ptolomeo le atribuyó la adopción total de la longitud y la latitud, en lugar de medir la latitud en términos de la duración del día de verano . [5]
La Geografía de Ptolomeo del siglo II utilizó el mismo meridiano principal, pero en su lugar midió la latitud desde el ecuador . Después de que su trabajo fuera traducido al árabe en el siglo IX, el Libro de la Descripción de la Tierra de Al-Khwārizmī corrigió los errores de Marinus y Ptolomeo con respecto a la longitud del Mar Mediterráneo , [nota 1] provocando que la cartografía árabe medieval utilizara una prima meridiano alrededor de 10° al este de la línea de Ptolomeo. La cartografía matemática se reanudó en Europa después de que Maximus Planudes recuperara el texto de Ptolomeo un poco antes de 1300; El texto fue traducido al latín en Florencia por Jacopo d'Angelo alrededor de 1407.
En 1884, Estados Unidos fue sede de la Conferencia Internacional de Meridianos , a la que asistieron representantes de veinticinco naciones. Veintidós de ellos acordaron adoptar la longitud del Observatorio Real de Greenwich , Inglaterra, como línea de referencia cero. República Dominicana votó en contra de la moción, mientras que Francia y Brasil se abstuvieron. [6] Francia adoptó la hora media de Greenwich en lugar de las determinaciones locales del Observatorio de París en 1911.
La "latitud" (abreviatura: Lat., ϕ o phi) de un punto en la superficie de la Tierra es el ángulo entre el plano ecuatorial y la línea recta que pasa por ese punto y por (o cerca de) el centro de la Tierra. [nota 2] Las líneas que unen puntos de la misma latitud trazan círculos en la superficie de la Tierra llamados paralelos , ya que son paralelos al Ecuador y entre sí. El Polo Norte está a 90° N; el Polo Sur está a 90° S. El paralelo de latitud 0° se denomina Ecuador , el plano fundamental de todos los sistemas de coordenadas geográficas. El Ecuador divide el globo en hemisferios norte y sur .
La "longitud" (abreviatura: Long., λ o lambda) de un punto en la superficie de la Tierra es el ángulo este u oeste de un meridiano de referencia con respecto a otro meridiano que pasa por ese punto. Todos los meridianos son mitades de grandes elipses (a menudo llamadas grandes círculos ), que convergen en los polos norte y sur. El meridiano del Real Observatorio Británico en Greenwich , en el sureste de Londres, Inglaterra, es el primer meridiano internacional , aunque algunas organizaciones, como el Institut national de l'information géographique et forestière francés , continúan utilizando otros meridianos para fines internos. El primer meridiano determina los hemisferios oriental y occidental , aunque los mapas suelen dividir estos hemisferios más hacia el oeste para mantener el Viejo Mundo en un solo lado. El meridiano antípoda de Greenwich está a 180°W y 180°E. Esto no debe confundirse con la Línea Internacional de Cambio de Fecha , que diverge de ella en varios lugares por razones políticas y de conveniencia, incluso entre el extremo oriental de Rusia y las islas Aleutianas, en el extremo occidental .
La combinación de estos dos componentes especifica la posición de cualquier lugar en la superficie de la Tierra, sin considerar la altitud o la profundidad. La cuadrícula visual en un mapa formada por líneas de latitud y longitud se conoce como retícula . [7] El origen/punto cero de este sistema se encuentra en el Golfo de Guinea, a unos 625 km (390 millas) al sur de Tema , Ghana , un lugar a menudo llamado en broma Isla Nula .
Para no tener ambigüedades sobre la dirección de la superficie "vertical" y "horizontal" sobre la cual están midiendo, los cartógrafos eligen un elipsoide de referencia con un origen y orientación determinados que mejor se adapte a sus necesidades del área a cartografiar. Luego eligen el mapeo más apropiado del sistema de coordenadas esféricas en ese elipsoide, llamado sistema de referencia terrestre o datum geodésico .
Los datos de referencia pueden ser globales, lo que significa que representan toda la Tierra, o pueden ser locales, lo que significa que representan un elipsoide que se adapta mejor solo a una parte de la Tierra. Los puntos de la superficie de la Tierra se mueven entre sí debido al movimiento de la placa continental, el hundimiento y el movimiento de marea diurno de la Tierra causado por la Luna y el Sol. Este movimiento diario puede alcanzar hasta un metro. El movimiento continental puede ser de hasta 10 cm por año o 10 m en un siglo. Una zona de alta presión del sistema meteorológico puede provocar un hundimiento de 5 mm . Escandinavia aumenta 1 cm al año debido al derretimiento de las capas de hielo de la última glaciación , pero la vecina Escocia sólo aumenta 0,2 cm . Estos cambios son insignificantes si se utiliza un dato local, pero son estadísticamente significativos si se utiliza un dato global. [8]
Ejemplos de datums globales incluyen el Sistema Geodésico Mundial (WGS 84, también conocido como EPSG:4326 [9] ), el datum predeterminado utilizado para el Sistema de Posicionamiento Global , [nota 3] y el Marco y Sistema de Referencia Terrestre Internacional (ITRF), utilizado para estimar la deriva continental y la deformación de la corteza terrestre . [10] La distancia al centro de la Tierra se puede utilizar tanto para posiciones muy profundas como para posiciones en el espacio. [8]
Los datums locales elegidos por una organización cartográfica nacional incluyen el Datum norteamericano , el ED50 europeo y el OSGB36 británico . Dada una ubicación, el datum proporciona la latitud y la longitud . En el Reino Unido se utilizan tres sistemas comunes de latitud, longitud y altura. WGS 84 difiere en Greenwich del utilizado en los mapas publicados OSGB36 en aproximadamente 112 m. El sistema militar ED50 , utilizado por la OTAN , se diferencia entre unos 120 y 180 m. [8]
La latitud y la longitud en un mapa elaborado con un dato local pueden no ser las mismas que las obtenidas con un receptor GPS. Convertir coordenadas de un dato a otro requiere una transformación de dato como una transformación de Helmert , aunque en determinadas situaciones una simple traducción puede ser suficiente. [11]
In popular GIS software, data projected in latitude/longitude is often represented as a Geographic Coordinate System. For example, data in latitude/longitude if the datum is the North American Datum of 1983 is denoted by 'GCS North American 1983'.
On the GRS 80 or WGS 84 spheroid at sea level at the Equator, one latitudinal second measures 30.715 m, one latitudinal minute is 1843 m and one latitudinal degree is 110.6 km. The circles of longitude, meridians, meet at the geographical poles, with the west–east width of a second naturally decreasing as latitude increases. On the Equator at sea level, one longitudinal second measures 30.92 m, a longitudinal minute is 1855 m and a longitudinal degree is 111.3 km. At 30° a longitudinal second is 26.76 m, at Greenwich (51°28′38″N) 19.22 m, and at 60° it is 15.42 m.
On the WGS 84 spheroid, the length in meters of a degree of latitude at latitude ϕ (that is, the number of meters you would have to travel along a north–south line to move 1 degree in latitude, when at latitude ϕ), is about
The returned measure of meters per degree latitude varies continuously with latitude.
Similarly, the length in meters of a degree of longitude can be calculated as
(Those coefficients can be improved, but as they stand the distance they give is correct within a centimeter.)
The formulae both return units of meters per degree.
An alternative method to estimate the length of a longitudinal degree at latitude is to assume a spherical Earth (to get the width per minute and second, divide by 60 and 3600, respectively):
where Earth's average meridional radius is 6,367,449 m. Since the Earth is an oblate spheroid, not spherical, that result can be off by several tenths of a percent; a better approximation of a longitudinal degree at latitude is
where Earth's equatorial radius equals 6,378,137 m and ; for the GRS 80 and WGS 84 spheroids, . ( is known as the reduced (or parametric) latitude). Aside from rounding, this is the exact distance along a parallel of latitude; getting the distance along the shortest route will be more work, but those two distances are always within 0.6 m of each other if the two points are one degree of longitude apart.
Como cualquier serie de números de varios dígitos, los pares de latitud y longitud pueden resultar difíciles de comunicar y recordar. Por lo tanto, se han desarrollado esquemas alternativos para codificar las coordenadas GCS en cadenas o palabras alfanuméricas:
Estos no son sistemas de coordenadas distintos, sólo métodos alternativos para expresar mediciones de latitud y longitud.
Medios relacionados con el sistema de coordenadas geográficas en Wikimedia Commons
