что находится на нулевых координатах
Каждая точка поверхности планеты имеет определенное положение, которому соответствует собственная координата по широте и долготе. Она находится на пересечении сферических дуг меридиана, отвечающего за долготу, с параллелью, что соответствует широте. Обозначается парой угловых величин, выраженных в градусах, минутах, секундах, что имеет определение системы координат.
Широта и долгота — это географический аспект плоскости или сферы, перенесенный на топографические изображения. Для более точного нахождения какого-либо пункта берется во внимание также его высота над уровнем моря, что позволяет найти его в трехмерном пространстве.
Необходимость найти точку по координатам широты и долготы возникает по долгу службы и по роду занятий у спасателей, геологов, военных, моряков, археологов, летчиков и водителей, но может понадобиться и туристам, путешественникам, искателям, исследователям.
Что такое широта и как ее найти
Широтой называют расстояние от объекта до линии экватора. Измеряется в угловых единицах (таких как градус, град, минута, секунда и т.д.). Широта на карте либо глобусе обозначается горизонтальными параллелями — линиями, описывающими окружность параллельно экватору и сходящимися в виде ряда сужающихся колец к полюсам.
Поэтому различают широту северную — это вся часть земной поверхности севернее экватора, а также южную — это вся часть поверхности планеты южнее экватора. Экватор — нулевая, самая длинная параллель.
Запомните! Чем ближе к экватору располагается заданная местность, тем меньшей будет ее широта.
Что такое долгота и как ее найти
Долгота — это величина, на которую удалено положение заданной местности относительно Гринвича, то есть нулевого меридиана.
Долготе аналогично присуще измерение в угловых единицах, только с 0° до 180° и с приставкой — восточная либо западная.
Запомните! Чем далее от Гринвича удаляется искомый пункт, тем большей будет его долгота, чем ближе — тем меньшей будет его долгота.
Как найти координаты заданной точки по карте
Зачастую приходится узнавать координаты пункта, который расположен на карте в квадрате между двумя ближайшими параллелями и меридианами. Приблизительные данные можно получить на глазок, оценив последовательно шаг в градусах между нанесенными на карту линиями в интересующем районе, а затем сопоставив удаленность от них искомой местности. Для точных вычислений понадобятся карандаш с линейкой, или же циркуль.
Пример! Расстояние между параллелями 40° и 50°, среди которых находится наша местность, составляет 2 см либо 20 мм, а шаг между ними — 10°. Соответственно, 1° равен 2 мм. Наша точка удалена от сороковой параллели на 0,5 см либо 5 мм. Находим градусы до нашей местности 5/2 = 2,5°, которые нужно прибавить к значению ближайшей параллели: 40° + 2,5° = 42,5° — это наша северная широта заданной точки. В южном полушарии вычисления аналогичны, но результат имеет отрицательный знак.
Аналогично находим долготу — если ближайший меридиан находится дальше от Гринвича, а заданный пункт ближе — то разницу вычитаем, если меридиан к Гринвичу ближе, а пункт дальше — то прибавляем.
Если под рукой нашелся только циркуль, то его его кончиками фиксируется каждый из отрезков, а распор переносится на масштаб.
Похожим образом производятся вычисления координат на поверхности глобуса.
Лучшие сервисы для поиска места по координатам
Проще всего узнать своё местоположение можно, зайдя в ПК-версию сервиса, работающего непосредственно с Google Maps. Многие утилиты упрощают процесс ввода широты и долготы в браузере. Рассмотрим лучшие из них.
Map & Directions
На официальном сайте Maps & Directions можно найти точные GPS-координаты любого пункта, или же выбрать нужное место и посмотреть его ширину и долготу. Пользоваться сервисом очень легко, в него включена опция увеличения масштаба на карте и возможность поделиться своим местоположением.
Кроме того, Maps & Directions позволяет бесплатно определить координаты своего положения на карте, нажав всего на одну кнопку. Щелкните на «Найти мои координаты», и сервис тут же поставит маркер и определит широту, долготу до многих тысячных, а также высоту.
На этом же сайте можно измерить расстояние между населенными пунктами или площадь любой заданной территории, нарисовать маршрут или рассчитать время передвижения. Сервис пригодится как путешественникам, так и просто любопытным пользователям.
Mapcoordinates.net
Полезная утилита Mapcoordinates.net позволяет узнать координату точки в любом регионе мира. Сервис также интегрирован с Google Картами, но обладает упрощенным интерфейсом, благодаря которому его сможет использовать даже неподготовленный пользователь.
В адресной строке утилиты, где написано «Искать», введите адрес места, широту и долготу которого Вы хотите получить. Карта с координатами появится вместе с маркером на нужном месте. Над маркером будет отображена широта, долгота, а также высота выбранной точки.
К сожалению, Mapcoordinates.net не подходит для того, чтобы искать пункты, зная их координаты. Однако для обратной процедуры это очень удобная утилита. Сервис поддерживает множество языков, в том числе и русский.
Поиск по координатам на карте через браузер с помощью сервиса Google Maps
Если по каким-либо причинам Вы предпочитаете работать не с упрощенными сервисами, а непосредственно с Google Maps, то эта инструкция будет полезной для Вас. Процесс поиска по координатам через Google Карты чуть более сложен, чем в описанных ранее способах, но им можно овладеть быстро и без особого труда.
Чтобы узнать точные координаты места, придерживайтесь следующей простой инструкции:
Откройте сервис на ПК. Важно, что должен быть включен полный, а не облегченный (отмечается специальным значком молнии) режим, иначе получить информацию не получится;
Щелкните на участок карты, где расположен нужный Вам пункт или точка, правой кнопкой мыши;
Отметьте в появившемся меню вариант «Что здесь?»;
Посмотрите на вкладку, которая отобразится внизу экрана. На ней будут отображены широта, долгота и высота.
Чтобы определить место по известным географическим координатам, потребуется другой порядок действий:
Откройте Google Карты в полном режиме на компьютере;
В строке поиска в верхней части экрана Вы можете ввести координаты. Сделать это допускается в следующих форматах: градусы, минуты и секунды; градусы и десятичные минуты; десятичные градусы;
Нажмите клавишу «Enter», и на карте на требуемом месте появится специальный маркер.
Важнее всего при использовании сервиса Google Maps правильно указывать географические координаты. Карты распознают только несколько форматов данных, поэтому обязательно учитывайте следующие правила ввода:
При вводе градусов используйте специальный символ, обозначающий его «°», а не «d»;
В качестве разделителя между целой и дробной частями необходимо использовать точку, а не запятую, иначе строка поиска не сможет выдать место;
Найти специальный символ на клавиатуре ПК затруднительно, да и чтобы придерживаться необходимого списка правил, нужно прикладывать достаточно много усилий. Гораздо проще пользоваться специальными утилитами — лучшие из них мы привели в разделе выше.
Нахождение места по широте и долготе на ОС Андроид
Нередко требуется найти место по координатам вдали от ноутбука или персонального компьютера. Выручит мобильное приложение Google Maps, работающее на платформе Андроид. Обычно оно используется для того, чтобы проложить маршрут или узнать график движения транспортных средств, однако программа подойдет и для нахождения местоположения пункта или точки.
Скачать приложение на на Андроид можно на официальной странице в Google Play. Оно доступно как на русском, так и на английском языках. После установки программы придерживайтесь следующей инструкции:
Откройте Google Maps на устройстве и дождитесь появления карты;
Найдите интересующее Вас место. Нажмите на него и держите до тех пор, пока не отобразится специальный маркер;
Вверху экрана появится вкладка с окном поиска и полными координатами места;
Если Вам нужно найти место по координатам, а не наоборот, то способ на мобильном устройстве ничем не отличается от своего аналога на ПК.
Мобильная версия сервиса, как и работающая на ПК, позволит детально изучить нужное место, узнать его точные координаты, или наоборот, распознать адрес по известным данным. Это — удобный способ как для дома, так и для дороги.
Что находится на нулевых координатах
осевому меридиану своей зоны, а осевые меридианы соседних зон между собой не параллельны, то при смыкании сеток двух зон линии одной из них
расположатся под углом к линиям другой (рис. 51). Вследствие этого при работе на стыке двух зон могут возникнуть затруднения с использованием координатных сеток, так как они будут относиться к разным осям координат.
Чтобы устранить это неудобство, в каждой зоне на всех листах карт, расположенных в пределах 2º к востоку и западу от границы зоны, обозначены координатные сетки смежной карты (рис. 52). Чтобы не затемнять такие листы карты, эта сетка показана на карте лишь её выходами за рамку листа. Её оцифровка представляет собой продолжение нумерации километровых линий смежной зоны.
Километровой сеткой смежной зоны пользуются тогда, когда работа ведется с листами карт на стыке двух зон и требуется пользоваться на всех этих листах единой системой координат. Эту сетку проводят карандашом на листах карт одной из этих зон, соединяя по линейке противоположные концы одноименных километровых (вертикальных и горизонтальных) линий сетки соседней зоны.
Порядок определения плоских прямоугольных координат точек на карте. Чтобы указать приближенное местоположение пункта на карте, достаточно указать квадрат сетки, в котором он расположен. Для этого сначала
читают (называют) оцифровку горизонтальной километровой линии, образующей южную сторону квадрата, а затем вертикальной линии, образующей его западную сторону, т.е. сначала абсциссу, а затем ординату угла квадрата.
При определении координат точек по карте и нанесении точек на карту по координатам измерение выполняют циркулем или линейкой с миллиметровыми делениями. Для этой цели могут применяться также специальные координатомеры, которые несколько упрощают работу, заменяя циркули и масштабную линейку. Координатомером может служить офицерская линейка, на двух взаимно перпендикулярных краях которой, разбиты миллиметровые деления и имеются подписи X и Y.
истинность местоположения, размеров, плановых очертаний и высотного положения объектов.
Погрешности в измерения, также могут быть внесены самим человеком при определении координат, с использованием измерительных средств. Для измерения могут применяться измерители, линейки с миллиметровыми деления, командирские линейки и координатомеры.
§ 15. Географические координаты (2)
Вопрос 1. Назовите материки, через которые проходит нулевой меридиан.
Евразия, Африка, Антарктида.
Вопрос 2. Назовите географические координаты самой северной и самой южной точек земного шара.
Самая северная точка — северный полюс. ее координаты — 90 градусов северной широты, а долгота — неопределенная.
Самая южная — южный полюс, 90 градусов южной широты, долгота также не определена (любая).
Вопрос 3. По физической карте определите географические координаты: а) города Нью-Дели; б) вулкана Везувий; в) города Владивостока.
Координаты Нью-Дели 28°40′ с. ш. 77°13′ в. д.
Координаты вулкана Везувий 40° 49′ с. ш. 14° 25′ в. д.
Координаты города Владивостока 43° 7′ с. ш. 131° 54′ в. д.
Вопрос 4. Определите географические координаты столиц США, Франции, Австралии.
Вашингтон 38°53′ с. ш. 77° з. д. (США)
Париж 48°50′ с. ш. 2° в. д. (Франция)
Канберра 35° ю. ш. 149° в. д. (Австралия)
Вопрос 7. Этот один из красивейших городов мира находится в Европе. Его координаты 50° с. ш., 14° в. д. Как называется этот город?
Прага (столица Чехии).
Вопрос 8. На этом острове, центральная часть которого имеет координаты 19° ю. ш., 47° в. д., водятся полуобезьяны — лемуры. Как называется этот остров?
Вопрос 9. Эта точка Земли интересна тем, что её географические координаты равны нулю. Где находится эта точка? Найдите её на карте.
Гвинейский залив (восточная часть Атлантического океана), западнее Африки.
Вопрос 10. Какие географические объекты имеют координаты: а) 30° с. ш. и 30° в. д.; б) 10° с. ш. и 80° з. д.; в) 35° с. ш. и 140° в. д.?
А. город Каир, столица Египта; Б. Панамский канал; В. вулкан Фудзияма.
Вопрос 11. Почему герои романа Ж. Верна «Дети капитана Гранта» в поисках потерпевших кораблекрушение вынуждены были посетить все материки, через которые проходила параллель 37° 11′ ю. ш.?
В этой книге говорилось, что люди нашли сообщение о кораблекрушение запечатанное в бутылке. В письме из бутылки была дана только параллель, а значения меридиана были размыты водой, потому что в бутылку попала вода.
Вопрос 12. Какие образы у вас складываются?
Скандинавский полуостров похож на тигра. Полуостров Камчатка на огромный корабль, или на динозаврика с короткими ножками. Африка и Австралия на рыбу. Байкал похож на гигантский полумесяц.
Занимательная геодезия
Всем привет!
Сегодня я расскажу тебе, %USERNAME%, о башмаках и сургуче, капусте, королях координатах, проекциях, геодезических системах и совсем чуть-чуть о веб-картографии. Устраивайся поудобнее.
Как говорил ещё Артур Кларк, любая достаточно развитая технология неотличима от магии. Так и в веб-картографии — я думаю, все давно привыкли пользоваться географическими картами, но далеко не каждый представляет себе, как это всё работает.
Вот, казалось бы, простая вещь — географические координаты. Широта и долгота, что может быть проще. А вот представьте, что вы очутились на необитаемом острове. Смартфон утонул, а других средств связи у вас нет. Остаётся только написать письмо с просьбой о помощи и по старинке выбросить его в море в запечатанной бутылке.
Вот только незадача — вы совершенно не знаете, где находится ваш необитаемый остров, а без указания координат никто вас не найдёт, даже если выловит ваше письмо. Что делать? Как определить координаты без GPS?
Итак, немного теории для начала. Чтобы сопоставить точкам на поверхности сферы координаты, необходимо задать начало отсчета — фундаментальную плоскость для отсчёта широт и нулевой меридиан для отсчёта долгот. Для Земли обычно используются плоскость экватора и гринвичский меридиан соответственно.
Широтой (обычно обозначается φ) называют угол между направлением на точку из центра сферы и фундаментальной плоскостью. Долготой (обычно обозначается θ или λ) называют угол между плоскостью проходящего через точку меридиана и плоскостью нулевого меридиана.
Как же определить свою широту, т.е. угол между плоскостью земного экватора и точкой, в которой ты находишься?
Посмотрим на тот же чертёж под другим углом, спроецировав его на плоскость нашего меридиана. Добавим также к чертежу плоскость горизонта (касательную плоскость к нашей точке):
Видим, что искомый угол между направлением на точку и плоскостью экватора равен углу между плоскостью горизонта и осью вращения Земли.
Итак, как же нам найти этот угол? Вспомним красивые картинки звёздного неба с большой выдержкой:
Вот эта точка в центре всех описываемых звездами окружностей — полюс мира. Измерив её высоту над горизонтом, мы получим широту точки наблюдения.
Остаётся вопрос, как найти полюс мира на звёздном небе. Если вы в Северном полушарии, то всё довольно просто:
— найдите ковш Большой Медведицы;
— проведите мысленно прямую через две крайние звезды ковша — Дубхе и Мерак;
— эта прямая укажет вам на ручку ковша Малой Медведицы. Крайняя звезда этой ручки — Полярная — почти в точности совпадает с Северным Полюсом мира.
Полярная звезда всегда находится на севере, а её высота над горизонтом равна широте точки наблюдения. Если вас угораздит попасть на Северный полюс, Полярная звезда будет у вас точно над головой.
В Южном полушарии всё не так просто. Рядом с южным полюсом мира нет крупных звёзд, и вам придётся найти созвездие Южный Крест, мысленно продлить вниз его бОльшую перекладину и отсчитать 4.5 её длины — где-то в этой области будет находиться южный полюс мира.
Само созвездие найти легко — вы много раз видели его на флагах разных стран — Австралии, Новой Зеландии и Бразилии, например.
С широтой определились. Перейдём к долготе. Как определить долготу на необитаемом острове?
На самом деле, это очень непростая проблема, потому что, в отличие от широты, точка отсчета долготы (нулевой меридиан) выбирается произвольным образом и ни к каким наблюдаемым ориентирам не привязана. Испанский король Филипп II в 1567 году назначил солидное вознаграждение тому, кто предложит метод определения долготы; в 1598 году при Филиппе III оно доросло до 6 тысяч дукатов единовременно и 2 тысячи дукатов ренты пожизненно — очень приличная сумма по тем временам. Задача определения долготы в течение нескольких десятилетий была идеей фикс математиков, как теорема Ферма в 20-м веке.
В итоге, долготу стали определять с помощью вот этого прибора:
По сути, этот прибор остаётся самым надёжным способом определения долготы (не считая GPS/Глонасс) и в наши дни. Этот прибор… (барабанная дробь)… морской хронометр.
В самом деле, при изменении долготы меняется часовой пояс. По разнице локального времени и гринвичского легко определить собственную долготу, причём очень точно. Каждая минута разницы времён соответствует 15 угловым минутам долготы.
Соответственно, если у вас есть часы, настроенные по гринвичскому времени (на самом деле, неважно по какому — достаточно знать часовой пояс того места, по времени которого идут ваши часы) — не спешите их переводить. Дождитесь местного полдня, и разница времён подскажет вам долготу вашего острова. (Определить момент полдня очень легко — следите за тенями. В первой половине дня тени укорачиваются, во второй — удлиняются. Момент, когда начали удлиняться тени — астрономический полдень в данной местности.)
Оба метода определения координат, кстати, хорошо описаны в романе Жюля Верна «Таинственный остров».
Координаты на геоиде
Итак, мы сумели определить свою широту и долготу с погрешностью в несколько градусов, т.е. пару сотен километров. Для записки в бутылке такой точности, быть может, ещё хватит, а вот для географических карт уже нет.
Частично эта погрешность обусловлена несовершенством используемых инструментов, но есть и другие источники ошибок. Землю можно считать шаром только в первом приближении — вообще же Земля совсем не шар, а геоид — тело, больше всего похожее на сильно неровный эллипсоид вращения. Для того, чтобы точно приписать каждой точке земной поверхности координаты нужны правила — каким образом конкретную точку на геоиде спроецировать на сферу.
Такой набор правил должен быть универсальным для всех географических карт в мире — иначе одни и те же координаты будут в разных системах обозначать разные точки земной поверхности. В настоящий момент практически все географические сервисы используют единую систему присвоения точке координат — WGS 84 (WGS = World Geodetic System, 84 — год принятия стандарта).
WGS 84 определяет т.н. референсный эллипсоид — повехность, к которой приводятся координаты для удобства вычислений. Параметры этого эллипсоида следующие:
— большая полуось (экваториальный радиус): a = 6378137 метров;
— сжатие: f = 1 / 298.257223563.
Из экваториального радиуса и сжатия можно получить полярный радиус, он же малая полуось (b = a * (1 — f) ≈ 6356752 метра).
Любой точке земной поверхности, таким образом, ставится в соответствие три координаты: долгота и широта (на референсном эллипсоиде) и высота над его поверхностью. В 2004 году WGS 84 был дополнен стандартом Earth Gravitational Model (EGM96), который уточняет уровень моря, от которого отсчитываются высоты.
Интересно, что нулевой меридиан в WGS 84 вовсе не гринвичский (проходящий через ось пассажного инструмента Гринвичской обсерватории), а т.н. IERS Reference Meridian, который проходит на 5.31 угловой секунды восточнее гринвичского.
Плоские карты
Допустим, мы научились определять свои координаты. Теперь нужно научиться отображать накопленные географические знания экране монитора. Да вот незадача — сферических мониторов в мире как-то не очень много (не говоря уже о мониторах в форме геоида). Нам нужно каким-то образом отобразить карту на плоскость — спроецировать.
Один из самых простых способов — спроецировать сферу на цилиндр, а потом развернуть этот цилиндр на плоскость. Такие проекции называются цилиндрическими, их характерное свойство — все меридианы отображаются на карте вертикальными прямыми.
Проекций сферы на цилиндр можно придумать много. Наиболее известная из цилиндрических проекций — проекция Меркатора (по имени широко использовавшего её в своих картах фламандского картографа и географа Герарда Кремера, более известного под латинизированной фамилией Меркатор).
Математически она выражается следующим образом (для сферы):
x = R · λ;
y = R · ln(tg(π/4 + φ/2), где R — радиус сферы, λ — долгота в радианах, φ — широта в радианах.
На выходе получаем обычные декартовы координаты в метрах.
Карта в проекции Меркатора выглядит вот так:
Легко заметить, что проекция Меркатора очень существенно искажает формы и площади объектов. Например, Гренландия на карте занимает в два раза большую площадь, чем Австралия — хотя в реальности Австралия в 3.5 раза больше Гренландии.
Чем же так хороша эта проекция, что стала так популярна несмотря на существенные искажения? Дело в том, что у проекции Меркатора есть важное характеристическое свойство: она сохраняет углы при проецировании.
Допустим, мы хотим проплыть от Канарских островов к Багамским. Проведём прямую линию на карте, соединяющую точки отправления и прибытия.
Так как все меридианы в цилиндрических проекциях параллельны, а проекция Меркатора ещё и сохраняет углы, то наша линия пересечёт все меридианы под одинаковым углом. А это означает, что проплыть вдоль этой линии нам будет очень просто: достаточно сохранять на всём протяжении путешествия один и тот же угол между курсом судна и направлением на полярную звезду (или направлением на магнитный север, что менее точно), причём нужный угол можно легко измерить банальным транспортиром.
Подобные линии, пересекающие все меридианы и параллели под одинаковым углом, называются локсодромами. Все локсодромы в проекции Меркатора изображаются прямыми на карте, и именно это замечательное свойство, крайне удобное для морской навигации, и принесло меркаторовской проекции широкую популярность среди моряков.
Следует заметить, что сказанное не совсем верно: если мы проецируем сферу, а движемся по геоиду, то путевой угол определится не совсем верно и приплывём мы не совсем туда. (Расхождение может быть довольно заметным — всё-таки, экваториальный и полярный радиусы Земли различаются более чем на 20 километров.) Эллипсоид тоже можно спроецировать с сохранением углов, хотя формулы для эллиптической проекции Меркатора значительно сложнее, чем для сферической (обратное преобразование вообще не выражается в элементарных функциях). Полное и подробное описание математики проекции Меркатора на эллипсоиде можно найти здесь.
Когда мы в Яндексе начинали делать свои карты, нам показалось логичным использовать эллиптическую меркаторовскую проекцию. К сожалению, многим другим картографическим веб-сервисам так не показалось, и они используют сферическую проекцию. Поэтому долгое время нельзя было показывать поверх карты Яндекса тайлы, скажем, OSM — они расходились по оси y, чем ближе к полюсу — тем заметнее. В версии API 2.0 мы решили не плыть против течения, и предоставили возможность как работать с картой в произвольной проекции, так и показывать на карте одновременно несколько слоёв в разных проекциях — как удобнее.
Геодезические задачи
Путешествовать по локсодроме очень просто, но за эту простоту приходится платить: локсодрома отправит вас в путешествие по неоптимальному маршруту. В частности, путь вдоль параллели (если это не экватор) не является кратчайшим!
Для того, чтобы найти кратчайший путь на сфере, нужно провести окружность с центром в центре сферы, проходящую через эти две точки (или, что то же самое, пересечь сферу с плоскостью, проходящей через две точки и центр сферы).
Невозможно спроецировать сферу на плоскость так, чтобы кратчайшие пути при этом переходили в прямые отрезки; проекция Меркатора, разумеется, не исключение, и ортодромы в ней выглядят сильно искаженными дугами. Некоторые пути (через полюс) в проекции Меркатора корректно изобразить невозможно:
Примерно так проецируется кратчайший путь из Анадыря в Кардифф: сначала улетаем в бесконечность строго на север, а потом возвращаемся из бесконечности строго на юг.
В случае движения по сфере кратчайшие пути строятся довольно просто с помощью аппарата сферической тригонометрии, а вот в случае эллипсоида задача существенно усложняется — кратчайшие пути не выражаются в элементарных функциях.
(Замечу, что эта проблема, конечно же, не решается выбором сферической проекции Меркатора — построение кратчайших путей осуществляется на референсном эллипсоиде WGS 84 и никак не зависит от параметров проекции.)
В ходе разработки API Яндекс.Карт версии 2.0 перед нами встала непростая задача — параметризовать построение кратчайших путей так, чтобы:
— можно было легко пользоваться встроенными функциями для расчета кратчайших путей на эллипсоиде WGS 84;
— можно было легко задать собственную систему координат с собственными методами расчета кратчайших путей.
API Карт ведь можно использовать не только для показа карт земной поверхности, но и, скажем, поверхности Луны или какого-нибудь игрового мира.
Для построения кратчайших путей (геодезических линий) в общем случае используется следующее простенькое и незатейливое уравнение:
Здесь — т.н. символы Кристоффеля, выражающиеся через частные производные фундаментального метрического тензора.
Заставлять пользователя ТАКИМ образом параметризовать свою область картографирования нам показалось несколько негуманным :).
Поэтому мы решили пойти другим путём, более приближенным к Земле и потребностям наших пользователей. В геодезии проблемы построениях кратчайших путей составляют т.н. первую (прямую) и вторую (обратную) геодезические задачи.
Прямая геодезическая задача: дана исходная точка, направление движения (обычно — путевой угол, т.е. угол между направлением на север и направлением движения) и пройденное расстояние. Требуется найти конечную точку и конечное направление движения.
Обратная геодезическая задача: даны две точки. Требуется найти расстояние между ними и направление движения.
Обратите внимание, что направление движения (путевой угол) — непрерывная функция, которая изменяется на протяжении всего пути.
Имея в своём распоряжении функции решения этих задач, мы с их помощью можем решить необходимые нам кейсы в API Карт: вычисление расстояний, отображение кратчайших путей и построение окружностей на земной поверхности.
Мы заявили следующий интерфейс для пользовательских координатных систем:
solveDirectProblem(startPoint, direction, distance) — Решает так называемую первую (прямую) геодезическую задачу: где мы окажемся, если выйдем из указанной точки в указанном направлении и пройдём, не сворачивая, указанное расстояние.
solveInverseProblem(startPoint, endPoint, reverseDirection) — Решает так называемую вторую (обратную) геодезическую задачу: построить кратчайший маршрут между двумя точками на картографируемой поверхности и определелить расстояние и направление движения.
getDistance(point1, point2) — возвращает кратчайшее (вдоль геодезической линии) расстояние между двумя заданными точками (в метрах).
(Функция getDistance выделена отдельно для тех случаев, когда расчет расстояний можно выполнить намного быстрее, чем решение обратной задачи.)
Этот интерфейс показался нам достаточно простым для реализации в случаях, если пользователь картографирует какую-то нестандартную поверхность или пользуется нестандартными координатами. Со своей стороны мы написали две стандартных реализации — для обычной декартовой плоскости и для референсного эллипсоида WGS 84. Для второй реализации мы использовали формулы Винсенти. Кстати, непосредственно реализовывал эту логику runawayed, передаём ему привет :).
Все эти геодезические возможности доступны в API Яндекс.Карт, начиная с версии 2.0.13. Welcome!