In diesem Kapitel wird die Standardfunktionalität von ArcGIS bezüglich der Behandlung der Koordinatensysteme beschrieben. Das umfasst größtenteils das Projizieren und Transformieren mit ArcToolbox und mit ArcMap. Es werden Beispiele behandelt, die mit vorgegebenen Systemen auskommen. 5.1 Systematik der Koordinatensysteme in ArcGIS Desktop Das Datenmodell der Koordinatensysteme wurde schon an einem Beispiel in Kapitel 2 vorgestellt. Hier wollen wir in die Systematik der Gesamtheit der Koordinatensysteme einsteigen. Bis ArcGIS 10.0 konnten die Koordinatensysteme von ArcCatalog aus durchsucht werden. (Das Verzeichnis Koordinatensysteme erschien, wenn im Kontextmenü unter Eigenschaften im Reiter Allgemein der Haken bei Koordinatensysteme gesetzt war.) Mit ArcGIS 10.1 sind die Oberflächen zu Koordinatensystemen aber komplett überarbeitet worden. Die Masken sind nun für alle Module (ArcMap, ArcCatalog, ) vereinheitlicht. Eine Liste der Koordinatensysteme in ArcCatalog ist seit ArcGIS 10.1 nicht mehr verfügbar. 107
Man kann diese aber weiterhin bei jeder Datenquelle und beim Datenrahmen einsehen. Außerdem finden Sie einen Überblick in den Dokumenten geographic_coordinate_ systems.pdf und projected_coordinate_systems.pdf im Ordner documentation im ArcGIS-Installationsverzeichnis (z. B. C:\Program Files (x86)\arcgis\desktop10.2\ Documentation). An erster Stelle wird zwischen Geographic Coordinate Systems und Projected Coordinate Systems unterschieden. Die dafür gebräuchlichen Abkürzungen GCS und PCS wollen wir auch hier nutzen. Die wichtigsten Punkte seien kurz wiederholt: Geographic Coordinate Systems haben einen Namen (z. B. GCS_WGS_1984 ) und sind charakterisiert durch: Datum (z. B. D_WGS_1984 ), Ellipsoid (z. B. WGS_1984), Bezugsmeridian (z. B. Greenwich oder Ferro ) und Einheit (z. B. Degree ). Projected Coordinate Systems haben einen Namen (z. B. DHDN 3 Degree Gauss Zone 3 ) und sind charakterisiert durch: Geographic Coordinate System, Projektion, diverse Parameter, je nach Projektion, Einheit (z. B. Meter ). Die vollständige Charakterisierung der Koordinatensysteme wird jeweils im unteren Fenster angezeigt, wenn man ein Koordinatensystem auswählt. 108
5.1 Systematik der Koordinatensysteme in ArcGIS Desktop Bis ArcGIS 10.0 wurden diese in einem ASCII-String kodiert und z. B. in Dateien mit der Extension.prj gespeichert, wie sie auch bei einem Shapefile entstehen, dem ein Koordinatensystem zugewiesen wurde. Das Format der PRJ-Datei ist POSC Standard (POSC: Petrochemical Open Source Corporation). Zu jedem Koordinatensystem gab es eine PRJ-Datei, die im ArcGIS-Installationsverzeichnis lag. Dieses Verzeichnis gibt es seit ArcGIS 10.1 nicht mehr. Es können aber weiterhin PRJ-Dateien gespeichert werden. Dazu gehen Sie auf das Koordinatensystem, drücken die rechte Maustaste und wählen Speichern unter In ArcPy gibt es seit ArcGIS 10.1 weiterhin eine Funktion zum Erzeugen der PRJ-Dateien arcpy.listspatialreferences(). Ein Skript von Esri dazu finden Sie unter: https://gist.github.com/scw/5720029 Die in Deutschland für kleinmaßstäbige Karten gebräuchliche Lambertsche Kegelprojektion wird z. B. auf den Internetseiten des Geodatenzentrums (www.geodatenzentrum. de -> Infos und Hinweise -> Georeferenzierungen) folgendermaßen für ArcGIS charakterisiert: ETRS_1989_LCC_Germany_N-E Berechtigungscode: 4839 (EPSG) Projection: Lambert_Conformal_Conic False_Easting: 0,0 False_Northing: 0,0 Central_Meridian: 10,5 109
Standard_Parallel_1: 48,66666666666666 Standard_Parallel_2: 53,66666666666666 Latitude_Of_Origin: 51,0 Linear Unit: Meter (1,0) Geographic Coordinate System: GCS_ETRS_1989 Datum: D_ETRS_1989 Spheroid: GRS_1980 Semimajor Axis: 6378137,0 Semiminor Axis: 6356752,314140356 Inverse Flattening: 298,257222101 In der PRJ-Datei sieht das wie folgt aus: PROJCS["ETRS_1989_LCC_Germany_N-E", GEOGCS["GCS_ETRS_1989", DATUM["D_ETRS_1989", SPHEROID["GRS_1980",6378137.0,298.257222101]], PRIMEM["Greenwich",0.0], UNIT["Degree",0.0174532925199433]], PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic"], PARAMETER["False_Easting",0.0], PARAMETER["False_Northing",0.0], PARAMETER["Central_Meridian",10.5], PARAMETER["Standard_Parallel_1",48.66666666666666], PARAMETER["Standard_Parallel_2", 53.66666666666666], PARAMETER["Latitude_Of_Origin",51.0], UNIT["Meter",1.0], AUTHORITY["EPSG",4839]] Einige wenige Beispiele seien hier noch in der ausführlichen Beschreibung vorgestellt. Zu den in Deutschland offiziell gebräuchlichen Koordinatensystemen gehören folgende vordefinierte GCS. (Die Schreibweise Deutsche Hauptdreiecksnetz hat sich durch die Version 5.1 der EPSG-Datenbank etabliert. In späteren Versionen findet sich dann Deutsches Hauptdreiecksnetz. Die Codenummer für das GCS, nämlich 4314, ist geblieben.): Geographische Koordinatensysteme\Sphäroid\Bessel 1841 (EPSG-Code 4004) GCS_Bessel_1841 Berechtigungscode: 4004 (EPSG) 110
5.1 Systematik der Koordinatensysteme in ArcGIS Desktop Datum: D_Bessel_1841 Spheroid: Bessel_1841 Semimajor Axis: 6377397,155 Semiminor Axis: 6356078,962818189 Inverse Flattening: 299,1528128 Geographische Koordinatensysteme\Europa\Deutsche Hauptdreiecksnetz (EPSG-Code 4314) GCS_Deutsches_Hauptdreiecksnetz Berechtigungscode: 4314 (EPSG) Datum: D_Deutsches_Hauptdreiecksnetz Spheroid: Bessel_1841 Semimajor Axis: 6377397,155 Semiminor Axis: 6356078,962818189 Inverse Flattening: 299,1528128 Der Unterschied zwischen den letzten beiden Systemen liegt nur in der namentlichen Identifikation von Datum und GCS. Nur das letzte ist wirklich offiziell. Das Datum D_Bessel_1841 steht dort aus formalen Gründen. Es bezeichnet kein als solches gebräuchliches Datum. Die Berechnungen interpretieren das als geozentrisch gelagertes Bessel-Ellipsoid. Geographic Coordinate Systems\Europe\Pulkovo 1942 (EPSG-Code 4284) GCS_Pulkovo_1942 Berechtigungscode: 4284 (EPSG) Datum: D_Pulkovo_1942 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245,0 Semiminor Axis: 6356863,018773047 Inverse Flattening: 298,3 Geographic Coordinate Systems\World\WGS 1984 (EPSG-Code 4326) GCS_WGS_1984 Berechtigungscode: 4326 (EPSG) Datum: D_WGS_1984 Spheroid: WGS_1984 Semimajor Axis: 6378137,0 111
Semiminor Axis: 6356752,314245179 Inverse Flattening: 298,257223563 Im Folgenden stellen wir einige darauf aufbauende, offizielle PCS (Projected Coordinate System) vor, von denen die meisten eine Transversale Mercatorprojektion verwenden. Projizierte Koordinatensysteme\Nationale Raster\Deutschland\DHDN 3-Degree Gauss Zone 2 (EPSG-Code=31466 ) DHDN_3_Degree_Gauss_Zone_2 Berechtigungscode: 31466 (EPSG) Projection: Gauss_Kruger False_Easting: 2500000,0 False_Northing: 0,0 Central_Meridian: 6,0 Scale_Factor: 1,0 Latitude_Of_Origin: 0,0 Linear Unit: Meter (1,0) Geographic Coordinate System: GCS_Deutsches_Hauptdreiecksnetz Datum: D_Deutsches_Hauptdreiecksnetz Spheroid: Bessel_1841 Semimajor Axis: 6377397,155 Semiminor Axis: 6356078,962818189 Inverse Flattening: 299,1528128 PARAMETER["False_Northing",0.0], PARAMETER["Central_Meridian",6.0], PARAMETER["Scale_Factor",1.0], PARAMETER["Latitude_Of_Origin",0.0], UNIT["Meter",1.0] 112