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Proseminar Geoinformation II

Proseminar Geoinformation II. Referenzsysteme und Projektionen. Maria Lichtenstein. Einführung: die Lage eines Punktes auf der Erde kann durch Koordinaten festgelegt und beschrieben werden Koordinatensystem diese Koordinaten werden auf ein bestimmtes Schema

osanna
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Proseminar Geoinformation II

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Presentation Transcript

  1. Proseminar Geoinformation II Referenzsysteme und Projektionen Maria Lichtenstein

  2. Einführung: • die Lage eines Punktes auf der Erde kann durch Koordinaten • festgelegt und beschrieben werden Koordinatensystem • diese Koordinaten werden auf ein bestimmtes Schema • (Ursprung, Maßstab, Ausrichtung des Systems, Bezugsfläche) • eindeutig bezogen Referenzsysteme • (jedes Koordinatensystem hat ein bestimmtes Referenzsystem) • um die Lage eines Punktes in der Karte zu verwirklichen, muss • der Punkt von der sphärischen Erdoberfläche in die Kartenebene • projiziert werden Projektion

  3. Die wichtigsten Koordinatensysteme: • ebene kartesische Koordinaten • ebene polare Koordinaten • geographische Koordinaten • geodätische Parallelkoordinaten • geodätische Polarkoordinaten • Gauß-Krüger-Koordinaten • UTM • Cassini-Soldner-Koordinaten ebene Koordinaten sphärische Koordinaten projizierte Koordinaten

  4. Ebene kartesische Koordinaten: • Bezug auf Ebene • rechtwinkliges Koordinatensystem mit zwei Achsen (x,y)

  5. Ebene polare Koordinaten: • Bezug auf Ebene • durch Winkel und Strecke definiert

  6. Geographische Koordinaten: • Bezug auf Kugel oder Ellipsoid • durch geographische Länge und Breite definiert

  7. Gauß-Krüger-Koordinaten: • Bezug auf Erdellipsoid von Bessel (1841) • Zylinderprojektion in transversaler Lage längentreue • Abbildung des Hauptmeridians • konforme (winkeltreue ) Abbildung des Erdellipsoides in die • Ebene Projektionsverzerrung • 3° breite Meridianstreifen

  8. UTM (Universales-Transversales-Merkator-System): • Bezug auf internationales Erdellipsoid von Hayford (1924) • konforme (winkeltreue) Abbildung des Erdellipsoides in • die Ebene • Zylinderprojektion in transversaler Lage längentreue • Abbildung zweier Schnittkurven • Projektionsverzerrungen • 6° breite Meridianstreifen

  9. Referenzsystem & Referenzrahmen: • alle Koordinatensysteme besitzen eine bestimmte • Bezugsflächeund ein Datum, d.h.sie sind als verschiedene • Referenzrahmen bzw. Referenzsysteme definiert • dabei ist ein Referenzrahmen die konkrete Realisierung des • Koordinatensystems • dagegen ist ein Referenzsystem die theoretisch ideale • Definition des Koordinatensystems

  10. Bezugsfläche: • ist die definierte Ersatzfläche der Erdoberfläche • für Lagekoordinaten: • im Allgemeinen: Ellipsoid • für kleinere Länder: Kugel • für Messgebiete: Ebene • für Höhenkoordinaten: Geoid • hierbei kann man verschiedene Ellipsoide unterscheiden: • Bessel (1841) Deutschland, China, Korea, Japan • Clarke (1886) Nord-Amerika, Zentral-Amerika • Hayford (1924) Europa • Krassowsky (1940) Rußland • World Geodetic System (1972) NASA • Geodetic Reference System (1980) Nord-Amerika

  11. Datum: • definiert • Ursprung • Richtung • Maßstab • eines Koordinatensystems • horizontal:Mittelpunkt der Erde als Ursprung • bestmögliche Anpassung an gesamte Erde • lokal:Ursprung auf Erdoberfläche • partielle Annäherung • in Arc Map: Referenzsystem = geographische Koordinaten

  12. Koordinatenprojektion: • einige Koordinaten- • systeme sind zur • besseren Abbildung • in die Ebene projiziert • worden • Beachte: • Projektion gilt nicht • für alle Koordinaten- • systeme • z.B.: ebene kartesische • Koordinaten • nur in Bezug auf • Kugel und Ellipsoid

  13. Übersicht: Koordinaten Gauß-Krüger werden festgelegt durch Koordinatensystem Potsdam Datum wird festgelegt durch Datum Bezugsfläche (Ursprung, Maßstab, Richtung) (Ersatzoberfläche) Bessel- Ellipsoid Rauenberg Ebene Kugel Ellipsoid Projektion Referenzsystem Fünf Grundlinien Zylinder- Projektion Dreiecksseite Rauenberg-Berlin, Marienkirche Deutsches Hauptdreiecksnetz

  14. Arc Info: Präsentation

  15. füge die Layer „continent“, „rivers“ und „lakes“ aus der Datei • C:\ Programme\ arc gis\ arc exe 82\ bin\ Template Data\ • World in Arc Map ein • ändere das eingestellte Koordinatensystem in das projizierte • Weltkoordinatensystem „Sinusoidal“ mit dem Referenzsystem • „WGS 84“ um • wechsle die Layoutansicht Aufgabe 1:

  16. Projektion: • eine Projektion ist eine Übertragung von dreidimensionalen • räumlichen Koordinaten auf zweidimensionale ebene • Koordinaten • drei grundsätzliche Projektionen: • Ebene • Zylinder (z.B.:Gauß-Krüger, UTM) • Kegel

  17. Ebene, Zylinder und Kegel: • Schnitt der Erde • in einem Punkt(Ebene) • in einem längentreuen Kreis (Zylinder, Kegel) • als Sekante (Ebene, Zylinder, Kegel) • Abbildungsverzerrungen • normal(bei Ebene = polar) • transversal • schiefsymmetrisch • Vorteil: • Polarregionen Ebene • ganze Welt Zylinder • lange West-Ost-/Nord-Süd-Ausdehnung Kegel

  18. Abbildungsverzerrungen: • Problem: bei Projektionen können nicht alle Eigenschaften • bewahrt werden • Abbildungsverzerrungen (Fläche, Form, • Winkel, Strecke und Richtung) • unterschiedliche Projektionen: • equal area projection (Fläche bleibt erhalten) • conformal projection (Winkelbleiben erhalten) • equidistant projection (Längenbleiben erhalten) • azimuthal projection (Richtungen von einem Punkt zu • allen anderen bleiben erhalten) • Projektionen, die die Wahrung aller Eigenschaften • anstreben, keine aber vollständig erfüllen

  19. Beispiele: equal area projection conformal projection Gauß-Krüger-Koordinaten, UTM bewahrt keine der beiden Eigenschaften

  20. Richtige Entscheidung: • es gibt eine Fülle von Referenzsystemen und nochmal soviele • Projektionen • wichtig und nicht immer einfach: Entscheidung für das • richtige System muß der Benutzer selbst treffen • Arc Map kontrolliert eingefügtes System nicht • nur Fehlermeldungen in Arc Map, wenn zwei • Koordinatensysteme nicht zusammenpassen

  21. Wahl eines Koordinatensystems: • Welches Referenzsystem ist für die abzubildende Region am • besten geeignet? • Datum: Ursprung muß sinnvoll liegen • Bezugssystem: • Bsp.: Europa Hayford, Welt WGS84, Nord Amerika Clarke • Welche Projektion ist zu wählen? • Welche Eigenschaften will man besonders bewahren • (Fläche,Winkel, Strecke, Richtungen) ? • Welche Region wird abgebildet (Polar-, Äquatorregion) ? • Welche Form hat diese Region? Zieht sie sich in West-Ost- • oder Nord-Süd-Richtung? (Kegelprojektion) • Wie groß ist diese Region? (klein- oder großmaßstäblich)

  22. Beispiele für geeignete Systeme: • „Polar Stereographic“ für Polarregionen • (Ebenenprojektion, an Pol anliegend, azimuthal projection, • conformal projection) • „New Zealand National Grid“ für Neuseeland • (Zylinderprojektion, schiefsymmetrisch, Ellipsoid von Hayford, conformal • projection) • „Equirectangular“ für Straßen- und Stadtpläne • (einfache Zylinderprojektion, bis zu bestimmter Größe conformal, equal area, • equidistant und azimuthal) • „Lambert conformal conic“ für Regionen mittleren Breitengrades • (Kegelprojektion, normal, conformal)

  23. Arc Info: Präsentation

  24. Aufgabe 2: • kopiere die Datei • D:\ GIS-Data\ ESRI\ Arc Tutor\ Getting_Started\ • Greenvalley\ Data\ Greenvalley DB • in Dein eigenes Verzeichnis (U:) • füge die Layer „hydrology“, „parks“ und „transportation“ aus der • kopierten Datei in Arc Map ein • wechsle die Layoutansicht • überprüfe die Koordinatensystemeinstellung und definiere ein • Gitternetz • ändere die Koordinatensystemeinstellung für „parks“ (neues • projiziertes Koordinatensystem) in Arc Catalog, füge diesen • Layer zuerst vor „hydrology“ und „transportation“ in Arc Map ein • (drag and drop) • betrachte das Ergebnis und verändere ggf. ein zweites Mal das • Koordinatensystem des veränderten Layers

  25. lade die gewünschten Layer => rechte Maustaste

  26. suche die gewünschte Datei aus

  27. wähle gewünschte Layer

  28. aktiviere durch Doppelklick Symbol Selector wähle gewünschte Farbe

  29. aktiviere Eigenschaften => rechte Maustaste

  30. wähle Koordinaten- system

  31. bestimme Projektion, Einheit und Referenzsystem

  32. bestätige Koordinatensystem

  33. wechsle zur Layoutansicht

  34. aktiviere Eigenschaften => rechte Maustaste

  35. wähle (neues) Gitternetz

  36. wähle Art der Gitternetzlinien bestätige

  37. wähle Erscheinungsform des Gitternetzes bestimme Intervalle bestätige

  38. wähle Gestalt der Achsen bestätige

  39. stelle Gitternetz fertig

  40. bestätige

  41. Ergebnis:

  42. Überprüfe Koordinatensystem einzelner Layer

  43. Wähle Eigenschaften eines Layers

  44. bestimme neues Koordinatensystem

  45. definiere Koordinaten- system

  46. bestimme Projektion, Einheit und Referenzsystem

  47. markiere geänderten Layer und ziehe ihn als erstes in Arc Map hinüber (drag and drop)

  48. Koordinatensystem eines unveränderten Layers passt nicht mit neuem Kartenkoordinatensystem überein

  49. Bestätigung der Veränderung des Koordinatensystems

  50. Straßenlayer aufgrund anderer Projektion nicht mehr wie vorher sichtbar

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