Koordinatensysteme und GPS

Transkript

1 Koordinatensysteme und GPS Koordinatensysteme und GPS

2 Koordinatensysteme: Definition Ein Koordinatensystem ist ein Bezugssystem, mit dem die Positionen von geographischen Features, Bildern und Beobachtungen, wie etwa GPS- Positionen, in einer gemeinsamen geographischen Umgebung dargestellt werden.

3 Koordinatensysteme: Definition Jedes Koordinatensystem wird durch folgende Faktoren definiert: Durch die Messwertumgebung, die entweder geographisch (wenn sphäroidische Koordinaten vom Erdmittelpunkt aus gemessen werden) oder planimetrisch (wenn die Erdkoordinaten auf eine zweidimensionale planare Fläche projiziert werden) ist. Maßeinheit (bei projizierten Koordinatensystemen meist Fuß oder Meter bzw. bei Längen- und Breitengraden Dezimalgrade). Bei i projizierten i Koordinatensystemen t die Definition iti der Kartenprojektion. Durch andere Eigenschaften des Maßsystems, wie etwa durch einen Bezugssphäroid, ein Datum und Projektionsparameter, wie etwa eine oder mehrere Standardparallelen, einen Mittelmeridian sowie mögliche Verschiebungen in X- und Y-Richtung.

4 Koordinatensysteme: Ellipsoid Das Geoid wird als die Oberfläche des Gravitationsfelds der Erde definiert und entspricht in etwa dem mittleren Meeresspiegel. Beispiele: Sphäroid Große Halbachse (m) Kleine Halbachse (m) Clarke , ,8 GRS , WGS , Ellipsoid oder auch Sphäroid genannt. Definiert nur die Größe bwz. Verhältnisse der Halbachsen. Versucht das Geoid so gut wie möglich darzustellen.

5 Koordinatensysteme: Datum Beispiele Datum: Stadt Bellingham in Washington Das Datum bestimmt wo sich der Mittelpunkt eines Ellipsoides befindet, von wo weg wird gezählt. WGS 1984 benutzt als Referenzpunkt den Erd- Massenmittelpunkt und ist somit sowohl Ellipsoid als auch Datum. Datum Längengrad Breitengrad NAD , , NAD , , WGS , ,

6 Geographische Koordinatensysteme Geographische Koordinatensysteme: Eigenschaften: Es können exakte Positionen auf der Erdoberfläche lokalisiert werden. Allerdings sind das keine gleichartigen Maßeinheiten. Nur der Äquator verfügt über einen annäherungsweise gleichen Umfang wie ein Meridian. Dort können Länge und Breite als reale Maßeinheiten verstanden werden. Je weiter man Richtung Norden oder Süden geht um so größer wird der Fehler auf der Realität. Ein geographisches h Koordinatensystem (GCS) definiert mithilfe einer dreidimensionalen sphäroidischen Oberfläche die Positionen auf der Erde. Ein GCS beinhaltet eine Winkelmaßeinheit, einen Nullmeridian und ein Datum (basierend auf einem Sphäroid). Auf einen Punkt wird unter Bezugnahme auf seine Längenund Breitengradwerte verwiesen. Längen- und Breitengrade sind Winkelangaben, die vom Mittelpunkt der Erde zu einem Punkt auf der Erdoberfläche gemessen werden. Die Winkel werden meist in Grad angegeben.

7 Geographische Koordinatensysteme Geographische Koordinatensysteme: Im sphäroidischen System beschreiben horizontale Linien i (oder Ost-West-Linien) t i Linien i gleichen Breitengrads, auch Parallelen genannt. Vertikale Linien (oder Nord-Süd-Linien) beschreiben Linien gleichen Längengrads, g auch Meridiane genannt. Diese Linien überziehen den gesamten Globus und bilden ein Gitternetz, das sogenannte Gradnetz. Der Breitengrad, der sich direkt auf halbem Weg zwischen den Polen befindet, wird Äquator genannt. Er definiert den Breitengrad 0 (Null). Der Längengrad 0 (Null) wird auch Nullmeridian genannt. Bei den meisten geographischen g Koordinatensystemen ist der Nullmeridian der Längengrad, der Greenwich in England durchläuft. Andere Länder verwenden jedoch auch Längengradlinien, bei denen Bern, Bogota oder Paris als Nullmeridian festgelegt ist. Der Ursprung des Gradnetzes (0,0) liegt an der Position, an der sich Äquator und Nullmeridian überschneiden.

8 Projizierte Koordinatensysteme Projizierte Koordinatensysteme: Ein projiziertes Koordinatensystem wird auf einer flachen, zweidimensionalen Oberfläche erstellt. Im Gegensatz zu geographischen Koordinatensystemen verfügen projizierte Koordinatensysteme über konstante Längen, Winkel und Flächen in beiden Dimensionen. Diese sind in sich konstant aber nicht alle Parameter können gleichzeitig zum realen Bezug konstant sein. Bedingt durch Verzerrungen bei der Projektion. Projizierte Koordinatensysteme basieren stets auf einem geographischen Koordinatensystem, welches wiederum auf einer Kugel oder einem Sphäroid basiert. In einem projizierten Koordinatensystem werden Positionen durch XY- Koordinaten auf einem Gitter bestimmt, wobei der Ursprung der Mittelpunkt des Gitters ist. Jede Position verfügt über zwei Werte, die sie zu dieser zentralen Position in Beziehung setzen. Der eine Wert gibt die horizontale Position und der andere die vertikale Position an. Die zwei Werte werden als die dex-koordinate und Y-Koordinate bezeichnet. e et Bei dieser Notation o lauten die Koordinaten am Ursprung X = 0 und Y = 0.

9 Projizierte Koordinatensysteme Projizierte Koordinatensysteme: Verzerrungen: Bedingt durch die Projektion auf eine flache Oberfläche entstehen Verzerrungen. Durch verschiedene Projektionsarten kann ein Parameter erhalten werden und die anderen werden verändert. (Je nach Verwendung) Es gibt: Winkeltreue Projektionen Flächentreue Projektionen Äquidistante Projektionen (Entfernung zwischen 2 Punkten) Wahre Richtungsprojektionen Link: q000000/

10 Projizierte Koordinatensysteme Projektionsarten: Konisch Zylindrisch Planare Ausrichtung Polare Ausrichtung

11 Koordinatensysteme Beispiele: UTM UTM: Das Universelle Transversale Mercator System ist eine spezialisierte Anwendung der transversalen Mercator-Projektion Projektion. (Zylinderprojektion, wird auch Gauss- Krüge Projektion genannt.) Der Globus ist in 60 Nord- und Südzonen unterteilt, die jeweils 6 geographische Länge umfassen. Jede Zone hat einen eigenen Mittelmeridian. Die Zonen 1N und 1S beginnen bei -180 W. Die Grenzen jeder Zone sind 84 N und 80 S, wobei der Äquator die Nordzonen von den Südzonen trennt. Die Polarregionen werden mithilfe des universellen polarstereographischen Koordinatensystems zugeordnet. Der Ursprung jeder Zone bilden ihr Mittelmeridian und der Äquator. Um negative Koordinaten zu vermeiden, werden die Koordinatenwerte am Ursprung des Koordinatensystems geändert. Der dem Mittelmeridian zugeordnete Wert verfügt über einen östlichen Versatz, und der dem Äquator zugewiesene Wert verfügt über einen nördlichen Versatz. Es wird ein östlicher Versatz (false easting) von Metern angewendet. Eine Nordzone verfügt über einen nördlichen Versatz (false northing) von Null, während eine Südzone über einen nördlichen Versatz von Metern verfügt.

12 Koordinatensysteme Beispiele: UTM UTM Zonen: In ArcGIS braucht man nur die Zone und Nord oder Süd angeben, z.b. Österreich: 32Nord und 33Nord

13 Koordinatensysteme Beispiele: BMN BundesMeldeNetz:

14 Koordinatensysteme Beispiele: BMN BundesMeldeNetz: MGI Datum bezieht sich auf den Hermannskogel. Fundamentaler Landvermessungspunkt in der Monarchie. In ArcGIS heißen die Systeme: MGI Austria GK 31 bzw. 28 oder 34. GK steht für Gauss Krüger. Aufpassen: Gauss Krüger hat eigentlich kein false easting. Das gleiche System ohne false easting heißt MGI Austria GK Central. => Wird vom Trimble benötigt.

15 GPS-Grundlagen

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21 Winkel in ArcGIS ArcGIS nutzt ein polares oder auch arithmetisches System genannt, d.h. 0 ist im Osten und das System dreht nach links, also 90 ist im Norden, 180 im Westen und 270 im Süden. Das ist für uns Geologen g wichtig, weil es einige Kalkulationen gibt, welche als Output Winkelangaben liefern. (z.b. Skyline Berechnungen).

22 Aufgaben für die Übung: 1. Gruppeneinteilung, Trimble am PC kennenlernen, Übung mit Trimble vor der Uni, Karten für Hainburg georeferenzieren und aufs Trimble spielen, Übersichtskarte in ArcMap erstellen, Überlegungen zur Datenmaske, 2. Wenn Zeit bleibt Karten für die Kartierungsübung erstellen. Schritt für Schritt Anleitungen: Andreas Riedl Geoinfo Tutorial.pdf, Andreas Riedl Styles.pdf, HowToDos

23 Gemeinsames Brainstorming vor der Übung