05 Kartografija u GIS-u 01 092010 - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~dperko/nids_dperkovic/predavanja/05_Kartografija u... · Oblici pojavljivanja podataka. ... digitalni model reljefa digitalni

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


• 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


Temeljni prostorni objekti 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)



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)



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


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.



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 .



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.



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,...)



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


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.



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.



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.



realni svijet

vektor

raster

Razlike u prikazu na računalu



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


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


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


Grad Zagreb prikazan pomoću DMR-a

3D modeli prostora


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


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


ZEMLJA

Zemljine površine (P. H. Dana, 1994)



ZEMLJA



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.



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.



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.



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.



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



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.



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. "



ZEMLJA

Pogled na Zemlju izsvemira: najzornijidokaz oblika Zemlje



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




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.



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.




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.





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



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




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..



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.


GEODETSKI PLANOVI I KARTE

Documents

05 Kartografija u GIS-u 01 092010 - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~dperko/nids_dperkovic/predavanja/05_Kartografija u... · Oblici pojavljivanja podataka. ... digitalni model reljefa digitalni