Plaatsbepaling

Onder plaatsbepaling verstaat men de kunst om vast te stellen op welke plaats (op aarde, in de lucht, in de ruimte, enz.) men zich (ongeveer of precies) bevindt, en de wijze waarop deze plaats wordt aangeduid.

Onder meer op zee zijn er weinig herkenbare objecten, en zijn andere methoden onmisbaar.

Dagelijks leven

In het dagelijks leven bepaalt men vaak de plaats aan de hand van herkenbare objecten, straatnaamborden en plaatsnaamborden en bewegwijzering, en bij reizen met het openbaar vervoer namen van haltes of stations (op borden ter plaatse, op een scherm in het voertuig, of daar omgeroepen). Ook op basis van de tijd dat men zich met een bekende snelheid in een bepaalde richting of langs een gegeven route vanuit een gegeven locatie heeft bewogen geeft een schatting van de locatie. Satellietplaatsbepaling (zie onder) is een goede aanvulling op deze klassieke methoden.

Klassieke plaatsbepaling op zee

Dicht bij de kust was plaatsbepaling nog mogelijk met behulp van kenbare punten als kapen, bergtoppen en eilandjes. Vuurtorens werden speciaal voor dit doel opgericht. Midden op zee was dit alleen mogelijk met de sterren en de zon, hoewel ook wel gebruik werd gemaakt van loden om de waterdiepte te meten, de kleur van het water, vogels (die in de buurt van de kust wonen) en de windrichting. Verder kon men met een gegist bestek een indicatie krijgen. Vóór de uitvinding van het kompas dienden de hemellichamen bovendien om de richting te bepalen. De evangelist Lukas schrijft in Handelingen 27:20 dat de zon en de sterren niet te zien waren, en daarmee bedoelt hij niet dat het slecht weer was, maar vooral dat de zeelui geen idee hadden waar ze zich bevonden en in welke richting ze voeren, ze hadden alleen nog het dieplood (Handelingen 27:26). Nog steeds bepaalt men bij magnetische kompassen de miswijzing en bij gyrokompassen de totale correctie met behulp van onder andere hemellichamen, het zogenaamde 'azimut nemen'.

Astronavigatie

Geografische breedte

Voor het bepalen van de geografische breedte op het noordelijk halfrond zou men de hoek kunnen meten tussen de Poolster en de horizon. Aangezien de Poolster vrijwel boven de noordpool staat en bij benadering oneindig ver weg, is de hoek die de ster maakt met het horizontale vlak ter plaatse gelijk aan de breedtegraad. Met een sextant is dit meetbaar en zodoende weet men de breedtegraad en dus hoe noordelijk men zit. Dit noemt men poolshoogte nemen.

Op het zuidelijk halfrond kan men het Zuiderkruis nemen (hoewel dat vrij ver van de zuidelijke hemelpool af staat), maar met een sterrenalmanak kan men een keuze maken uit veel sterren. Vandaar de uitdrukking een 'sterretje schieten'.

Men zou eigenlijk de hoek met de aardas willen meten, maar ter plaatse van het schip zijn geen referenties daarvan aanwezig. Wel kan men de Poolster als meetpunt nemen, aangezien deze vrijwel boven de geografische noordpool staat en (in vergelijking met aardse afstanden) oneindig ver weg. Als gevolg zal de lijn naar de Poolster evenwijdig lopen met de aardas (groene stippellijn). Als men nu de hoek tussen de lijn naar de Poolster en het plaatselijk horizontaal vlak (rode stippellijn) meet, dan meet men een hoek α. Aangezien per definitie het plaatselijk horizontaal vlak haaks op de lijn naar het middelpunt van de aarde staat, is eenvoudig te zien dat er op drie punten nu een hoek α kan worden vermeld. De gemeten hoek α is gelijk aan de breedtegraad.

Geografische lengte

De lengtegraad was veel lastiger te bepalen. Pas toen er klokken werden uitgevonden die niet met een slinger werkten (op zee werkt een slingerklok door het schommelen van het schip niet goed), had men een redelijke tijdreferentie aan boord. Aangezien het middaguur in Greenwich werd bepaald op het moment dat daar de zon op het hoogste punt stond, zou men plaatselijk kunnen bekijken hoe laat daar de zon op het hoogste punt stond, de meridiaansdoorgang van de zon — de zonsbovendoorgang. Als dat drie uur later dan in Greenwich was, dan was men 3 keer 15 lengtegraden westelijker dan Greenwich (in 24 uren draait de aarde 360 graden, dus 15 graden per uur). Men diende dus een klok te hebben om daarmee het verschil in zonnehoogtepunt te bepalen. Het tijdstip zelf kon men met een sextant bepalen, door het moment van de zonsbovendoorgang te nemen.

Aan een dergelijke klok (scheepschronometer) werden zware eisen gesteld. Na een maandenlange reis moest de klok nog steeds de tijd van Greenwich aanwijzen. Een afwijking van vier seconden betekent op de evenaar een fout van een zeemijl, een fout die kleiner wordt met toenemende breedte. Nadat in 1707 de Engelse vloot vier schepen en 1400 man had verloren door navigatiefouten, schreef het parlement van Engeland een prijsvraag uit voor een betrouwbare klok voor zeegaande schepen. De eerste klok die voldeed werd in 1764 gemaakt door John Harrison.

Klassieke plaatsbepaling op het land

Bevindt men zich op het land of dicht bij de kust, dan is het veel gemakkelijker om gebruik te maken van de daar aanwezige kenmerken. Men ziet bijvoorbeeld twee kerktorens en kan met een kompas bepalen in welke richting ze zich bevinden. Door lijnen op de stafkaart te trekken weet men waar men zich bevindt. Voor zeelui zijn vuurtorens van groot belang, alsook lichtlijnen — twee lichten in één lijn die tegelijk knipperen en een richting aangeven.

Moderne technieken

Plaatsbepaling met radarpeiling en -afstand van een kenbaar punt.

In het midden van de 20e eeuw kwamen er andere hulpmiddelen, zoals radiobakens met peilontvangers, radar, automatische plaatsbepalingsystemen zoals DECCA, LORAN, Artemis plaatsbepaling, Microfix.

Satellietplaatsbepalingssystemen

Rond 1985 kwam het satellietplaatsbepalingsysteem gps beschikbaar voor de niet-militaire gebruiker. In 2000 werd plaatsbepaling op 10 meter nauwkeurig mogelijk met alleen gps, bijna geschikt om een schip blindelings mee af te meren. In geodetische toepassingen is het zelfs mogelijk met behulp van gps en een referentiestation op subcentimeterniveau te meten. Alternatieven voor het Amerikaanse gps zijn:

• Galileo, het Europese satellietnavigatiesysteem
• GLONASS, het Russische satellietnavigatiesysteem

De meeste smartphones hebben een ontvanger voor zo'n systeem. In combinatie met een kaartenapp kan de gebruiker buitenshuis op een kaart de positie zien. Het tonen van de coördinaten als tussenstap is vaak niet nodig, en ook niet altijd mogelijk.

Satellietnavigatie is gebaseerd op satellietplaatsbepaling en kaarten, en software voor het berekenen van de route.

Overig

Plaatsbepaling binnen een gebouw kan dezelfde functies vervullen als plaatsbepaling met satellieten, bijvoorbeeld navigatie. Hiertoe kunnen er bijvoorbeeld radio- of lichtbakens in het gebouw worden geplaatst. Eén mogelijkheid is het gebruik van bestaande lichtpunten, die snelle voor het oog niet waarneembare aan/uit-wisselingen hebben die de code van de locatie representeren.

Een minder nauwkeurig alternatief voor gps, dat nuttig is als er geen gps-signaal is, zoals binnen een gebouw, is gsm.

De plaatsbepaling in de kosmos is hier buiten beschouwing gelaten. Ook de bepaling van de hoogte of de diepte is niet behandeld, hoewel met gps de positie in drie dimensies verkregen wordt (zie RTK).

Toepassingen

Als iemand zijn locatie bepaalt kan hij deze vaak laten aangeven op een kaart op een beeldscherm. Ook kan de locatie gebruikt worden bij navigatie. Een volgsysteem geeft de locatie van een persoon of voertuig/voorwerp herhaaldelijk door aan een centrale.

Plaatsaanduiding

Om aan te geven waar men zich op aarde bevindt, stelt men zich voor dat er een netwerk van genummerde lijnen op de aardoppervlakte getekend is. Elke plaats kan worden aangeduid met de nummers van twee kruisende lijnen.

Klassieke aanduiding

Bij de klassieke werkwijze werden er hoeken gemeten, en het is dan ook niet verwonderlijk dat de plaats werd aangeduid als een hoek in graden, onderverdeeld in minuten en seconden. In dit systeem ligt de noordpool op 90° noorderbreedte, de zuidpool op 90° zuiderbreedte, en de evenaar op 0°. Als referentiemeridiaan, de nulmeridiaan (lengtecirkel), heeft men thans internationaal gekozen voor een meridiaan los van die door de sterrenwacht te Greenwich, maar gebaseerd op een internationaal geodetisch datum. Als voorbeeld van de notering: Amsterdam ligt op 52° 22' 30" noorderbreedte en 4° 54' 30" oosterlengte.

De benamingen 'minuut' en 'seconde' kunnen in deze context enige verwarring geven. Een booggraad is in minuten en seconden verdeeld, maar een uur ook. Een uur komt overeen met 15 lengtegraden en een minuut (1/60 uur) dus met 15 boogminuten. Culmineert de zon een minuut later dan in Greenwich, dan bevindt men zich op 15 minuten westerlengte.

Niet altijd werd de meridiaan van Greenwich als nulmeridiaan gekozen. Dat gebeurde pas op de Internationale Meridiaanconferentie in Washington in 1884. Veel zeelui kozen hun eigen hoofdstad en vooral de meridiaan van Parijs is vaak in gebruik geweest, maar ook Italië had zijn eigen nulmeridiaan, die door de kathedraal van Bologna loopt. In de oudheid stelde Ptolemeus de nulreferentie voorbij het uiterste westen van het in die tijd bekende gebied, langs de Fortunatae Insulae. Op deze "gezegende eilanden", waarvoor er in de loop der tijden velen als kandidaat zijn aangewezen, zou het paradijs gelegen zijn. In het algemeen wordt aangenomen dat er het Canarische eiland Ferro mee bedoeld werd en op vele wereldkaarten uit de 15e, 16e en 17e eeuw staat de lijn van Ptolemaeus dan ook vermeld als de meridiaan van Ferro.

Modernere systemen

De moderne technieken geven de plaats niet in booggraden, en bovendien maakt de elektronica het gemakkelijk een plaatsaanduiding om te rekenen. Om die reden wordt er tegenwoordig liever gekozen voor een plaatsaanduiding op een rechthoekig netwerk van kilometers. Op veel stafkaarten kan men dan ook, naast het klassieke gradennetwerk, ook een modern kilometernetwerk vinden. GPS-apparatuur kan vaak worden ingesteld om de plaats met een netwerk naar keuze aan te geven.

Bij deze netwerken kiest men het nulpunt ergens in het zuidwesten. De coördinaten (Oostwaarde en noordwaarde) zijn dus altijd positief.

De Nederlandse Rijksdriehoeksmeting maakt gebruik van een eigen netwerk, dat alleen geldt voor Nederland en de directe omgeving. De meeste kaarten van Kadaster Geo-Informatie tonen dit netwerk.

Wereldwijd bruikbaar is het UTM-netwerk, dat ook op veel topografische kaarten te vinden is.

Zie ook

• Geolocatie

Bronnen, noten en/of referenties