Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS

 
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Koordinatensysteme und GPS
                                Quelle: tw. help.arcgis.com

   Koordinatensysteme und GPS
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Koordinatensysteme: Definition
                                                      Quelle: tw. help.arcgis.com

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

  Jedes Koordinatensystem
                    y     wird durch folgende
                                        g     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).

  B i projizierten
  Bei    ji i t K  Koordinatensystemen
                        di t      t     di
                                        die D
                                            Definition
                                              fi iti d der K
                                                           Kartenprojektion.
                                                              t     j kti

  Durch andere Eigenschaften des Maßsystems, wie etwa durch einen
  Be gssphäroid ein Dat
  Bezugssphäroid,     Datum
                          m und
                              nd Projektionsparameter
                                 Projektionsparameter, wie
                                                         ie et
                                                            etwa
                                                               a eine oder
  mehrere Standardparallelen, einen Mittelmeridian sowie mögliche
  Verschiebungen in X- und Y-Richtung.
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Koordinatensysteme: Ellipsoid
                                                                         Quelle: tw. help.arcgis.com

                                                                 Das Geoid wird als die
                                                                 Oberfläche des
                                                                 Gravitationsfelds der
                                                                 Erde definiert und
                                                                 entspricht in etwa dem
                                                                 mittleren Meeresspiegel.

                                                                       Ellipsoid oder
                                                                       auch Sphäroid
                                                                       genannt. Definiert
                                                                       „nur“ die Größe
                                                                       bwz Verhältnisse
                                                                       bwz.
                                                                       der Halbachsen.
                                                                       Versucht das
  Beispiele:
      p                                                                Geoid so gut wie
   Sphäroid         Große Halbachse (m)   Kleine Halbachse (m)         möglich
   Clarke 1866      6378206,4             6356583,8                    darzustellen.
   GRS80 1980       6378137               6356752 31414
                                          6356752,31414
   WGS84 1984       6378137               6356752,31424518
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Koordinatensysteme: Datum
                                                                     Quelle: tw. help.arcgis.com

                                                           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.
  Beispiele
      p     Datum: Stadt Bellingham
                               g    in Washington
                                             g
   Datum             Längengrad         Breitengrad
   NAD 1927          -122,46690368652   48,7440490722656
   NAD 1983          -122
                      122,46818353793
                          46818353793   48 7438798543649
                                        48,7438798543649
   WGS 1984          -122,46818353793   48,7438798534299
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Geographische Koordinatensysteme
                                                                                   Quelle: tw. help.arcgis.com

                                                                    Geographische
                                                                    Koordinatensysteme:

                                                                    Ein geographisches
                                                                    Ei            hi h
                                                                    Koordinatensystem (GCS) definiert
                                                                    mithilfe einer dreidimensionalen
                                                                    sphäroidischen
                                                                     p                 Oberfläche die
                                                                    Positionen auf der Erde. Ein GCS
                                                                    beinhaltet eine Winkelmaßeinheit,
                                                                    einen Nullmeridian und ein Datum
                                                                    (b i
                                                                    (basierend d auff einem
                                                                                       i     S
                                                                                             Sphäroid).
                                                                                               hä id)
                                                                    Auf einen Punkt wird unter
                                                                    Bezugnahme auf seine Längen-
                                                                    und Breitengradwerte
                                                                                 g           verwiesen.
                                                                    Längen- und Breitengrade sind
                                                                    Winkelangaben, die vom
Eigenschaften:                                                      Mittelpunkt der Erde zu einem
Es können exakte Positionen auf der Erdoberfläche lokalisiert       Punkt auf der Erdoberfläche
werden. Allerdings sind das keine gleichartigen Maßeinheiten. Nur   gemessen werden. Die Winkel
der Äquator verfügt über einen annäherungsweise gleichen            werden meist in Grad angegeben.
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.
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Geographische Koordinatensysteme
                                                      Quelle: tw. help.arcgis.com

Geographische Koordinatensysteme:

Im sphäroidischen System beschreiben horizontale
Li i ((oder
Linien   d O Ost-West-Linien)
                 t W t Li i ) Li Linien
                                    i gleichen
                                         l i h
Breitengrads, auch Parallelen genannt. Vertikale
Linien (oder Nord-Süd-Linien) beschreiben Linien
gleichen Längengrads,
g            g g        , auch Meridiane g genannt.
Diese Linien überziehen den gesamten Globus und
bilden ein Gitternetz, das sogenannte Gradnetz.
Der Breitengrad, der sich direkt auf halbem Weg
zwischen
   i h d  den PPolen
                   l bbefindet,
                          fi d t wird
                                   idÄÄquator
                                            t
genannt. Er definiert den Breitengrad 0 (Null). Der
Längengrad 0 (Null) wird auch Nullmeridian
genannt. Bei den meisten g
g                             geographischen
                                 g p
Koordinatensystemen ist der Nullmeridian der
Längengrad, der Greenwich in England durchläuft.
Andere Länder verwenden jedoch auch
Längengradlinien bei denen Bern
Längengradlinien,               Bern, Bogota oder
Paris als Nullmeridian festgelegt ist. Der Ursprung
des Gradnetzes (0,0) liegt an der Position, an der
       q
sich Äquator  und Nullmeridian überschneiden.
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Projizierte Koordinatensysteme
                                                                                    Quelle: tw. help.arcgis.com

Projizierte Koordinatensysteme:

Ein projiziertes Koordinatensystem wird auf einer
flachen, zweidimensionalen Oberfläche erstellt. Im
Gegensatz zu geographischen
Koordinatensystemen verfügen projizierte
Koordinatensysteme über konstante Längen
                                       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
Koordinatensystem,
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
                        d e X-Koordinate
                               oo d ate u  und
                                             d Y-Koordinate
                                                   oo d ate be
                                                             bezeichnet.
                                                                 e c et Bei
                                                                          e dieser
                                                                            d ese Notation
                                                                                      otat o lauten
                                                                                              aute ddie
                                                                                                      e
                        Koordinaten am Ursprung X = 0 und Y = 0.
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Projizierte Koordinatensysteme
                                                                             Quelle: tw. help.arcgis.com

Projizierte Koordinatensysteme:

Verzerrungen:
          g    Bedingtg 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:
                      http://help.arcgis.com/de/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/na/003r0000000
                      q000000/
Koordinatensysteme und GPS - Koordinatensysteme und GPS
Projizierte Koordinatensysteme
                                 Quelle: tw. help.arcgis.com

Projektionsarten:

Konisch
Zylindrisch
Planare Ausrichtung
Polare Ausrichtung
Koordinatensysteme Beispiele: UTM
                                                                  Quelle: tw. help.arcgis.com

UTM:
Das Universelle Transversale Mercator System ist eine spezialisierte Anwendung
der transversalen Mercator-Projektion
                   Mercator Projektion. (Zylinderprojektion,
                                        (Zylinderprojektion wird auch Gauss
                                                                      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
                                         g       bei -180° W. Die Grenzen jjeder
Zone sind 84° N und 80° S, wobei der Äquator die Nordzonen von den Südzonen
trennt. Die Polarregionen werden mithilfe des universellen polar-
stereographischen
       g p          Koordinatensystems
                                 y       zugeordnet.
                                            g

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
500.000 Metern angewendet. Eine Nordzone verfügt über einen nördlichen
Versatz (false northing) von Null, während eine Südzone über einen nördlichen
Versatz von 10.000.000 Metern verfügt.
Koordinatensysteme Beispiele: UTM
                                                              Quelle: tw. help.arcgis.com

UTM Zonen: In ArcGIS braucht man nur die Zone und Nord oder Süd angeben, z.B.
Österreich: 32Nord und 33Nord
Koordinatensysteme Beispiele: BMN
                                    Quelle: tw. help.arcgis.com

BundesMeldeNetz:
Koordinatensysteme Beispiele: BMN
                                    Quelle: tw. help.arcgis.com

BundesMeldeNetz:

MGI Datum bezieht sich auf
den Hermannskogel.
Fundamentaler
Landvermessungspunkt in der
Monarchie.

In ArcGIS heißen die Systeme:
MGI
  G Austria GK
            G 31 bzw. 28
oder 34.

GK steht
     t ht für
          fü Gauss
              G      Kü
                     Krüger.
Aufpassen: Gauss Krüger hat
eigentlich kein false easting.
Das gleiche System ohne false
easting heißt MGI Austria GK
Central. => Wird vom Trimble
benötigt.
benötigt
GPS-Grundlagen
Winkel in ArcGIS

   ArcGIS nutzt ein p
                    polares oder auch arithmetisches System
                                                      y      g
                                                             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).
Aufgaben für die Übung:

  1. Gruppeneinteilung, Trimble am PC kennenlernen, Übung mit
     Trimble vor der Uni, Karten für Hainburg georeferenzieren und aufs
     Trimble spielen,
             spielen Übersichtskarte in ArcMap erstellen,
                                                 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
Gemeinsames Brainstorming vor der Übung
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