Upload
phamthien
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kartografija u GIS -u
Dario Perkovi ć 2010
O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E
2Kartografija u GIS-u
Geodetsku osnovu čine:
� geodetske to čke koje služe za utvrñivanje koordinata izmjerom
� geodetski (geografski) zemljovidi koji služe za izradu drugih,
tematskih zemljovida
� normizacija koja je potrebna za pravilno funkcioniranje GIS-a i
njegovu ujednačenost u cijelom svijetu
Geodetska osnova
3Kartografija u GIS-u
• Temeljni prostorni objekti u GIS-u koji služe za prikaz
realnog svijeta u dvodimenzionalnom modeliranju su točka,
linija i poligon .
• Putem temeljnih objekata i njihovom kombinacijom,
prikazuju se stvarni objekti u GIS-u, a promatramo ih kao
odgovarajuće tematske slojeve (točkaste, linijske i
poligonalne).
Temeljni prostorni objekti
4Kartografija u GIS-u
Temeljni prostorni objekti u GIS-u
Temeljni prostorni objekti
5Kartografija u GIS-u
• Točka može predstavljati bušeni objekt, izvor, morfopojavu
ili vodnu postaju ali ovisno o mjerilu i crpilište, naselje itd.,
• Linije mogu biti izolirane (npr. ponornice, trasiranje
podzemnih voda), stablastog oblika (npr. riječna mreža) i u
obliku mreže (cestovna mreža),
• Površine (poligoni) mogu biti izolirane (jezera), susjedne
(općine) i ugnježñene površine (poligoni unutar poligona -
izohipse)
Temeljni prostorni objekti
6Kartografija u GIS-u
Možemo reći da se iz osnovna tri oblika objekata izvode složene
topološke strukture:
o mreže linija (prometnica)
o mreže poligona (mreža općinskih teritorija)
o plohe (reljef terena)
o prostorna tijela (akumulacijsko jezero)
Temeljni prostorni objekti
7Kartografija u GIS-u
Osnovni problem koji susrećemo u GIS-u je kako postići
geometriju, topologiju nekog prostora. Upravo zbog toga se
podaci pojavljuju u geometrijskom , grafi čkom i opisnom
obliku. Geometrijski podaci su prethodno nabrojani temeljni
prostorni objekti u GIS-u.
Točka je nositelj geometrijske informacije. Objektima u obliku
točke obično je pridružen topografski znak. O mjerilu karte ovisi
koji se objekti pojavljuju u obliku točke.
Geometrijski podaciTočka
Oblici pojavljivanja podataka
8Kartografija u GIS-u
Točkom se obilježavaju:
• kod krupnih mjerila: stupovi, šahtovi, bunari, bušotine
• kod srednjih mjerila: kuće, crkve, stupovi dalekovoda, itd.
• kod vrlo sitnih mjerila: naselje, grad, itd.
Linije i poligoni se promatraju kao nizovi karakterističnih točaka.
Linija je definirana s dvije ili više točaka s pripadnim
koordinatama na čijim su krajevima čvorovi. Linije dobivamo
spajanjem točaka vektorima pa odatle i naziv vektorski podaci.
Poligon je sačinjen od jedne ili više linija.
Oblici pojavljivanja podataka
9Kartografija u GIS-u
Grafi čki podaci
Grafički podaci su: siva tonska vrijednost, boja, šrafura, simbol,
vrsta linije itd. To se još zove i simbologija . Ovi podaci nastaju
iz geometrijskih podataka dodavanjem grafičkih elemenata.
Geometrijski i grafički elementi zajedno čine tzv. vektorsku
grafiku . Grafičko oblikovanje rasterskih podataka naziva se
rasterska grafika .
Oblici pojavljivanja podataka
10Kartografija u GIS-u
Opisni podaci
Opisni podaci (tematski podaci ili atributi) su svi negeometrijski
podaci: tekst, brojke, nazivi, svojstva. Primjer za to su kućni
brojevi, brojevi parcela, imena ili nazivi vlasnika i sl.. Ovaj tip
podataka je takoñer dodatak uz geometrijske podatke i
uglavnom je manjeg sadržaja.
Oblici pojavljivanja podataka
11Kartografija u GIS-u
Po tomu se i razlikuje od atributnih podataka koji se nalaze u
bazi podataka, a koji se prikazuju uz podatke zahvaljujući
RDBMS*-u kao dijelu GIS-a. Podaci iz baze podataka se ne
nalaze na kartama uz geometrijske podatke, već služe kao
dodatna informacija o svakom geometrijskom elementu.
*RDBMS – kratica za Relational Database Management System, SUSTAV ZA
UPRAVLJANJE RELACIJSKOM BAZOM PODATAKA (npr. Access, Oracle,
SQL Server,...)
Oblici pojavljivanja podataka
12Kartografija u GIS-u
Geometrijski podaci se prikazuju u vektorskom ili rasterskom
obliku. Vektorski podaci opisuju prostorne objekte pomoću točaka
zadanih koordinatama u koordinatnom sustavu. Vektorski GIS je
složeniji zbog potrebe za vrlo složenim prostornim operacijama, ali
je zato i precizniji od rasterskog GIS-a.
Vektorski i rasterski gis
13Kartografija u GIS-u
Vektorski podaci se lako mogu ureñivati te im se mogu lako mijenjati
pripadajući grafički i opisni podaci. Osim ureñivanja geometrije
vektorskih podataka, moguće se i konverzije izmeñu pojedinih
geometrijskih oblika (točke-poligoni, poligoni-centroidi, linije-
poligoni, linije-točke,...). Ishodište vektorskih podataka je u lijevom
donjem kutu crteža pa se vrijednost koordinate X povećava u
desno, a koordinate Y prema gore.
Vektorski i rasterski gis
14Kartografija u GIS-u
Rasterski podaci u GIS-u se prikazuju kao površine koje se sastoje
od točkica, a površine izgledaju kao poligonalne mreže različitih
oblika i veličina. Rasterski GIS je pogodan za statističke obrade, te
za obradu satelitskih i zračnih snimaka. Osnovni geometrijski
element rasterskog GIS-a je piksel (pixel - Picture Element) pa se
te mreže još nazivaju slikovnim matricama.
Vektorski i rasterski gis
15Kartografija u GIS-u
Svaka točkica ili piksel ima svoje lokalne koordinate (redak i
stupac). Ishodište rastera je u lijevom gornjem kutu crteža
(datoteke) pa se X vrijednosti povećavaju u desno, a Y vrijednosti
prema dolje. Vektorski i rasterski model podataka se meñusobno
nadopunjuju, a današnja programska podrška omogućuje
pretvaranje jednog oblika u drugi.
Vektorski i rasterski gis
16Kartografija u GIS-u
realni svijet
vektor
raster
Razlike u prikazu na računalu
Vektorski i rasterski gis
17Kartografija u GIS-u
3D modeli prostora predstavljaju matematički prikaz
trodimenzijskog prostora. To je skup podataka o točkama u 3D
prostoru i drugih informacija koje računalo interpretira u
virtualni objekt koji se prikazuje na zaslonu ili pisaču. Kada
govorimo o 3D modelima prostora najčešće se misli na:
� digitalni model reljefa
� digitalni model terena (digitalni model površine)
3D modeli prostora
18Kartografija u GIS-u
Digitalni model reljefa-DMR (engl. Digital Elevation Model-
DEM) predstavlja reljef (površina Zemlje) koji je numerički
definiran nizom točaka s tri koordinate (X, Y i Z) i to u
digitalnom obliku. Ovakav model ne sadrži vegetaciju niti
izgrañene objekte.
Koriste se točke isključivo sa sve tri koordinate, a mogu biti:
� nepravilno rasute na cijeloj površini (trokuti-TIN)
� na pravilnoj mreži kvadrata
� na profilima.
3D modeli prostora
19Kartografija u GIS-u
Točke se kod DMR-a dobivaju neposrednom izmjerom na terenu,
fotogrametrijskom izmjerom, georeferenciranjem satelitskih
podataka i digitalizacijom karata (točaka i izohipsa - linija koje
spajaju točke jednake nadmorske visine nad površinom mora).
Rezultat digitalnog modela može izgledati kao:
� prikaz 3D linijama (linijama oblika i prijelomnicama)
� prikaz pojedinačnim markantnim točkama – kotama
� prikaz izohipsama i kotama (digitalni model visina)
� prikaz profilima
� prikaz sjenčanim reljefom
3D modeli prostora
20Kartografija u GIS-u
Grad Zagreb prikazan pomoću DMR-a
3D modeli prostora
21Kartografija u GIS-u
Digitalni model terena-DMT (engl. Digital Terrain Model,
DTM) je sličan pojam DMR-u ali on uključuje vegetaciju,
izgrañene objekte i prijelomne linije u svrhu bolje aproksimacije
terena. Često se upotrebljava i pojam digitalni model površine.
Ovaj model nastaje spajanjem dvaju modela, DMR-a i
digitalnog modela grañevina (DMO).
3D modeli prostora
22Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
� Zemlja je nebesko tijelo
� Zemlja je matematički aproksimirana rotacijskim elipsoidom(GEOIDOM) koji nastaje rotacijom elipse meridijana oko kraće osi
� Utvrñene su zemljovidne projekcije za preslikavanje dijelova Zemljine površine
� Utvrñen je pravokutni koordinatni sustav
Geodetske pretpostavke
23Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Zemljine površine (P. H. Dana, 1994)
Geodetske pretpostavke
24Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Geodetske pretpostavke
25Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Prema National Geodetic Surveyu, krovnoj geodetskoj ustanovi
SAD-a (http://www.ngs.noaa.gov) geoid je ekvipotencijalna
površina Zemljinoga gravitacijskog polja što najbolje odgovara
srednjoj razini mora.
S geografskog aspekta površina Zemlje nije jednaka površini
geoida, uz ostalo i zato, što se ne odreñuje na temelju
gravitacijskog polja već na temelju geomorfoloških značajki, od
temeljnih geomorfoloških struktura do najsitnijih geomorfoloških
skulpturnih oblika.
Geodetske pretpostavke
26Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Iako se i geoid sastoji od udubina i uzvisina, okomiti razmak
izmeñu najniže i naviše točke tog tijela manji je od
maksimalnog okomitog razmaka Zemlje koju čini skup ravnina,
udubina i uzvisina od 8.844 m visine Mount Everesta do 11.033
m dubine točke Challenger u Marijanskom jarku.
Za matematičku osnovu karte, odnosno za konstrukciju
kartografskih projekcija, oblik Zemlje u približnosti se odreñuje
kao referentni elipsoid.
Geodetske pretpostavke
27Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Tijekom povijesti izvršena su brojna mjerenja Zemlje i svoj
prilog tomu su dali brojni znanstvenici. Jedan od njih je bio
Njemac Friedrich Wilhelm Bessel koji je 1841. godine izračunao
vrijednosti dimenzija Zemlje koje su se koristile u Pruskoj i
većini drugih europskih država. On je izračunao da je ekvator
dug 40.070,368 km, a da je meridijanski opseg jednak
40.003,423 km.
Geodetske pretpostavke
28Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
U Hrvatskoj je dugo bio u upotrebi Besselov elipsoid s
dimenzijama poluosi:
a = 6.377.397,155 m i
b = 6.356.078,963 m
gdje je
a - ekvatorski polumjer
b - polarni polumjer.
Geodetske pretpostavke
29Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Izvor Godina Ekvatorski polumjer Polarni polumjer Bessel 1841. 6 377 397,2 6 356 079,0 Hayford 1909. 6 378 388,0 6 356 911,0 Krassovsky 1940. 6 378 245,0 6 356 863,0 GRS 80 1980. 6 378 137,0 6 356 752,3141 WGS 84 1984. 6 378 137,0 6 356 752,3142
Neki zna čajniji elipsoidi
Geodetske pretpostavke
30Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Dimenzije Zemlje dugoročno se mijenjaju u skladu s temeljnim
geološkim i astrofizičkim mijenama, ali za praktične potrebe s
tim se neznatnim promjenama ne može računati.
Danas se kao relevatne vrijednosti uzimaju one koje je
propisala Meñunarodna geodetska i geofizička unija i te bi
podatke trebalo koristiti u svim znanostima i različitim drugim
aspektima praktične primjene sve dok se drugačije ne odredi
odlukom Unije.
Geodetske pretpostavke
31Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Hrvatska je 2004. godine odlukom Vlade RH prešla na GRS 80
(Odluka o utvrñivanju službenih geodetskih datuma i ravninskih
kartografskih projekcija Republike Hrvatske, NN 110/2004). U 2.
stavku 1. članka Odluke izričito stoji: "Elipsoid GRS80 s
veličinom velike poluosi a = 6378137,00 m i spljoštenošću µ =
1/298,257222101 odreñuje se službenim matemati čkim
modelom za Zemljino tijelo u Republici Hrvatskoj. "
Geodetske pretpostavke
32Kartografija u GIS-u
ZEMLJA
Pogled na Zemlju izsvemira: najzornijidokaz oblika Zemlje
Geodetske pretpostavke
33Kartografija u GIS-u
KOORDINATE I PROJEKCIJE
Za odreñivanje položaja točke na elipsoidu služe geografske
koordinate u kutnoj mjeri i to:
�geografska širina φ (nula je na ekvatoru)
�geografska dužina λ (nula je na meridijanu koji prolazi kroz
Greenwich*)
latitude, φ(phi) - paralele - geogr. širina - geodetski X - matematički Ylongitude, λ(lambda) - meridijani - geogr. dužina - geodetski Y - matematički X
* Greenwich – grad s 228000 st., danas SI dio šireg gradskog područja Londona
Geodetske pretpostavke
34Kartografija u GIS-u
KOORDINATE I PROJEKCIJE
Za praktične potrebe i uglavnom zbog rada na kompjuteru poželjne su pravokutne koordinate. Zbog toga se dijelovi Zemljine površine preslikavaju na ravnine. Za prikaz površine koriste se različite zemljovidne projekcije, pri kojima dolazi do deformacija duljina, površina i kutova.
Kod nas je, za potrebe državne izmjere, za izradu katastarskih planova i topografskih zemljovida, u upotrebi Gauss-Krügerovaprojekcija (engl. Transverse Mercator Projection). To je konformnapopre čna cilindri čna projekcija geoida u ravninu , a koristi se za izradu zemljovida u mjerilima krupnijim od 1:500.000.
Geodetske pretpostavke
35Kartografija u GIS-u
Kod Gauss-Krügerove projekcije cilj je postići što manje deformacije središnjeg meridijana područja jednog sustava. Zbog povećanja deformacija udaljavanjem od središnjeg meridijana, širina područja ovisi o točnosti preslikavanja. Uz minimalne pogreške, širina jednog koordinatnog sustava (zone) iznosi 3°po geografskoj dužini, tj. 1,5° isto čno i zapadno od središnjegmeridijana.
KOORDINATE I PROJEKCIJE
Geodetske pretpostavke
36Kartografija u GIS-u
U Hrvatskoj su dodirni meridijani (X-osi) λ = 15° i λ = 18°, a ekvator predstavlja Y-os. Ova dva meridijana predstavljaju dva koordinatna sustava, peti i šesti u odnosu na Greenwich. Ipak da bi se izbjegle negativne vrijednosti Y-koordinate, dodaje im se konstanta 500.000, a da se obilježi koordinatni sustav dodaju se Y-koordinati konstante i to u petom sustavu 5.000.000, a u šestom 6.000.000.
KOORDINATE I PROJEKCIJE
Geodetske pretpostavke
37Kartografija u GIS-u
KOORDINATE I PROJEKCIJE
Do 1.1.2010. u kartografiji i GIS-u podaci su bili u jednoj od tri
projekcije koordinatnog sustava Transverse Mercator:
Parametri u gornjoj tablici su neophodni za
geotransformacije, odnosno reprojiciranje grafičkih i
negrafičkih sadržaja iz pojedinih projekcija.
projekcija središnji meridijan linearno mjerilo konstanta
15° (5. zona) 15° 0.9999 5500000
18° (6. zona) 18° 0.9999 6500000
16°30’ 16°30’ 0.9997 2500000
Geodetske pretpostavke
38Kartografija u GIS-u
Odlukom Vlade Republike Hrvatske od 4. kolovoza 2004. godine je Hrvatski Terestrički Referentni Sustav za epohu 1995.55 - skraćeno HTRS96, uveden za novi službeni položajni referentni koordinatni sustav Republike Hrvatske, a za potrebe detaljne državne kartografije je usvojen projekcijski koordinatni sustav poprečne Mercatorove (Gauss-Krügerove) projekcije -skraćeno HTRS96/TM (NN 114/2004, 117/2004) (Hrvatski geodetski institut, http://listovi.cgi.hr/htrs96tm.html). Parametri koje je potrebno koristiti od 1.1.2010. godine su:
središnji meridijan linearno mjerilo konstanta
16°30’ 0.9999 500000
Geodetske pretpostavke
KOORDINATE I PROJEKCIJE
39Kartografija u GIS-u
GEODETSKI PLANOVI I KARTE
Geodetski planovi i karte podloga su za sve stručne djelatnosti u
kojima se koristi GIS i iz njih se preuzimaju podaci koji se unose u
tematske karte. Oni postoje u različitim mjerilima ali ne pokrivaju
uvijek cijeli teritorij Hrvatske. Danas se u mjerilima 1:500, 1:1000,
1:2000, 1:2880* i 1:2904 izrañuju katastarski planovi, koji sadrže
katastarske čestice, grañevine i druge objekte. Planovi su izrañeni
klasičnim metodama u razdoblju od 1896.-2000. godine.
* Veći dio Hrvatske ima samo planove u mjerilu 1:2880 iz stare austrougarske
izmjere. Oni su bez visinskog prikaza, a služe za pravno-imovinske namjene,
eksproprijacije i sl..
Geodetske pretpostavke
40Kartografija u GIS-u
Hrvatska osnovna karta (HOK) u mjerilu 1:5000 podloga je za:
� idejne projekte cesta, pruga, kanala i sl.,� generalni urbanistički plan� podloga za razne studije
Postoji još i HOK10 (1:10000). Topografske karte postoje u
mjerilima 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000, 1:200.000 i 1:250.000.
Rañene su za vojno-obrambene potrebe, a koriste se i kao podloga
za izradu namjenskih karata (geoloških, hidroloških, pedoloških i dr.)
te za izradu namjenskih karata (školskih, demografskih, turističkih
itd.). Postoji i karta Euro Global Map u mjerilu 1:1.000.000 koja
sadrži 6 tema i 13 slojeva u GIS formatu.
Geodetske pretpostavke
GEODETSKI PLANOVI I KARTE