地理座標系

地理座標系の概要

地理座標系（Geographic Coordinate System）は、地球や他の天体上の特定地点を識別するための座標システムです。このシステムは、地球を回転楕円体として捉え、主に二つの座標である緯度と経度の組み合わせによって地点の位置を示します。さらに、垂直的位置を表す高度を加えた三次元の情報としても表現されます。

緯度と経度

緯度

緯度は地球表面の点と赤道面とのなす角度であり、赤道から北極へは北緯、南極へは南緯の方向に測定されます。赤道は0°で、北極が90°N、南極が90°Sになります。緯度が同じ地点を結ぶと、緯線という同心円状の線が形成されます。

経度

経度は、北極から南極を通り、指定された地点を含む経線と本初子午線との間の角度です。経線は北極と南極で集まり、赤道に対して直交します。ロンドン近郊のグリニッジ天文台を通る経線は本初子午線とされ、これにより世界を東半球と西半球に分けます。

緯度と経度の組み合わせ

これらの緯度と経度の値を組み合わせることにより、地球上の任意の地点を特定することが可能です。しかし、高さや深さを考慮した情報は含まれていないため、これらの情報を別途求める必要があります。

ユニバーサル図法

ユニバーサル横メルカトル図法（UTM）

UTMは、地球表面を投影し平面上での位置を示す方法です。この図法は60のゾーンに分かれており、それぞれの領域で異なる座標系が使われます。

ユニバーサル極平射図法（UPS）

UPSは、極地方を表現するためにUTMではカバーできない領域のために使用される座標系です。日本では、国土を19地域に分け、ガウス・クリューゲル図法を用いた「平面直角座標系」が採用されています。

測地組織と座標系

各国は独自の測地システムを持ち、例えば日本では日本水準原点に基づいています。GNSS技術が進歩する中、数多くの測地系が存在し、普及しています。特に、WGS 84が広く使用され、GPSデバイスでも基本的な地理情報として利用されています。

高度と測地高度

地球上の地点の垂直的な情報を表示するためには、地上からの高さを理解する必要があります。この高さは、基準になる海水面などの高さと関連しており、国ごとに異なります。

デカルト座標系

地理座標系の点は、三次元直交座標系で表すこともできますが、これは計算に便利で、視覚的には地図上の位置を示すのには不向きです。日本では「地心直交座標系」として知られています。

地球の形状

地球は完全な球体ではなく、赤道部分が膨らんだ地球楕円体に近い形をしています。そのため、地図製作者はこの形に適した楕円体を選択し、その後に地図上での表示方法を決定します。

地理情報システムと衛星

多くの地理情報システムは地理座標系をベースにしています。放送衛星などの静止衛星は赤道上空に位置し、一定の経度で静止しています。これにより、地球上の位置を特定し、様々な情報を正確に示すことが可能です。

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