Местонахождение и координатные системы

Принципы измерений

В недавнем прошлом, люди должны были описывать свое местоположение тем или иным способом. В настоящее время в нефтегазоиндустрии, как и в остальных об­ластях человеческой деятельности, был осуществлен переход от относительного указа­ния местоположения к абсолютному (т.е. от, например, ”цель находится относительно какой-либо точки на поверхности в направлении 48,6⁰ к северо-востоку на расстоянии 1200фт.” к “цель расположена в UTM 6,234,345.67 м север(N) и 474,628.34 м вос­ток(E)”. Это было вызвано усложнением вопросов, связанных с точным определением местонахождения объектов. Поэтому, в настоящее время требуется знать гораздо больше о системах координат и способах определения точного местонахождения.

Земля - сфера. Точнее говоря, в действительности она является неправильным сфероидом. Радиус земли на северном полюсе примерно на 13 миль короче, чем на эк­ваторе. Если бы земля была бы размером с биллиардный шар, то человеческий глаз не смог бы заметить эту разницу; но, при установке границ между странами и границ ме­сторождений, эти 13 миль создают много проблем для геодезистов.

Карты и схемы, применяемые в направленном бурении - плоские. Отображение линий, лежащих на и под поверхностью сферы на плоскую карту - невозможно без компромиссов и внесения контролируемых ошибок.

В таких науках как геодезия и картография понадобилось проделать большую работу, чтобы у людей, занимающихся направленным бурением, появился довольно сложный, но, в то же время ясный способ отображения своих координатных данных на картах.

Географические координаты (долгота и широта)

Для идентификации место положения точки на земле, ее поверхность мысленно покрывают сетью линий. Обычно их называют меридианами и параллелями. Для дан­ных северного и южного полюсов, которые приблизительно являются концами оси, от­носительно которой вращается земля и некоторой воображаемой линией, лежащей на середине между полюсами, параллели широты образуются окружностями, опоясы­вающими земной шар и плоскости которых - параллельны плоскости экватора. Если окружности вычерчиваются на поверхности сферы через равные промежутки, разделяя на 90 частей расстояние между экватором и каждым полюсом, то каждый такой проме­жуток называется градусом широты. Окружности нумеруются от 0 на Экваторе до 90 на Севере. Каждый градус делится на 60 минут и каждая минута делится на 60 секунд дуги окружности.

Меридианы долготы образуются серией воображаемых линий, каждая из кото­рых пересекается друг с другом как на Северном, так и на Южном полюсах. Все они пересекаются с линиями широты под прямыми углами и делят Экватор на 360 равных частей. Это и приводит к разделению долготы на 360 градусов. В свою очередь, каж­дый градус разделяется на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд. В то время как длина градуса широты на сфере везде одинакова, длина градуса долготы меняется в за­висимо сти от широты (см. рис. 3-1). На Экваторе сферы расстояние одного градуса долготы равно расстоянию одного градуса широты, но в других частях они - короче.

Существование полюсов дают возможность естественного положения Экватора в качестве начальной точки отсчета широты, но для нумерации меридианов долготы не существует такого естественного местоположения, так как все они - одинаковы. Таким образом, необходимо определить один из меридианов как начальный, т. е. - первый. История знает о существовании множества опорных меридианов, которые определя­лись национальными амбициями и влиянием какого - то одного государства на между­народные дела.

На картах Американских колоний 19 века часто указывался такой меридиан, проходящий через Лондон или Филадельфию. На протяжении 19 столетия границы но­вых штатов описывались меридианами, отсчет которых начинался от меридиана, про­ходящего через Вашингтон, который, в свою очередь, лежал к Западу от Гринвича на 77⁰3’02.3”. Гринвичский меридиан получал все более и более широкое распростра­нение на картах в качестве опорного и в 1884 году конференция по меридианам, прохо­дящая в Вашингтоне, постановила ”меридиан, проходящий через центр измерительного инст­румента Гринвичской обсерватории считать начальным меридианом долготы”, устано­вив, что ”долгота должна отсчитываться от этого меридиана в двух направле­ниях по 180 градусов, причем, восточная долгота должна быть положительной (с плю­сом), а западная - отрицательной (с минусом)”.

Рисунок 3-1

Рисунок 3-2

При проецировании меридианов на карту, центральный меридиан представляет собой прямую линию и часто принимается за начальную точку или нулевую долготу. Это делается только лишь для облегчения вычислений. После завершения работы над картой, этот меридиан маркируется в соответствии с Гринвичским. В этой главе рас­четы проделаны таким образом, что долгота Гринвича может применяться прямо.

Понятие долготы и широты ввели греческие и египетские ученые в далекие вре­мена. Большой вклад в развитие этих понятий сделал греческий астроном Гипарх (2 век до н.э.). Клавдий Птолемей в дальнейшем формализовал их. Вследствие того, что лю­бая точка наносится на карту в соответствии со своей долготой и широтой, была разра­ботана прямоугольная сетка для нужд топографистов. Этим способом каждая точка может быть нанесена при помощи определенного рас­стояния от двух взаимно перпен­дикулярных осей на плоской карте.