TÉRINFORMATIKA 6. A helymeghatározás

Az előadások a következő témára: "TÉRINFORMATIKA 6. A helymeghatározás"— Előadás másolata:

1 TÉRINFORMATIKA 6. A helymeghatározás
Dr. Szabó György egyetemi docens BME Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3., K I

2 Tartalom A helymeghatározás A helymeghatározás célja A Föld alakja
A vonatkozási és koordináta rendszerek Vetítések, vetületi rendszerek A vonatkozási rendszerek kapcsolatai, transzformációk Gyakorlati megfontolások

3 A georeferálás jelentősége
Eltérő jelenségek, adatok egy GIS projektben Eltérő fogalmi, logikai, geometriai reprezentációk A valós világ leírásának eltérő szakmai szokványai -> KÖZÖS referncia rendszer szükségessége

4 A vonatkozási és koordináta rendszerek szerepe
Heterogén jelenségek közös referencia kerete Folytonos vonatkozási rendszerek Relatív helyazonosítók Polár koordináták, pallér méretek, lineáris helyazonosítók Direkt helyazonosítók Geodéziai dátum definíció Térképi vetületek Koordináta rendszerek Magassági referencia rendszerek Diszkrét vonatkozási rendszerek Postai cím, IRSZ, Helyrajzi szám, KSH kód, GSM cella…

5 Referencia rendszerek jellemzői
Pontosság Geodéziai: ne legyen szög és terület torzulás, limitált hossz torzulás (1/10000), sub-dm pontosság Topográfiai: limitált szög, terület és hossz torzulás, ~ m pontosság Földrajzi: a vizualizáció az elsődleges szempont, nincs műszaki pontossági elvárás Sematikus: csak a topológiai, kapcsolati konzisztencia ábrázolása a szempont, nem akarunk „mérni” Dimenziók 1D : magassági referencia, lokális függőleges 2D : sík és gömb/ellipszoid felületi pozicionálás 3D : háromdimenziós geocentrális vagy topocentrikus Alapelvek Folytonos (direkt, relatív) helyazonosítók Diszkrét helyazonosítók Felhasználói szempontok Geometria-> szimbolikus/ikonikus kezelhetőség P(fi,la/x,y) Szakmai praktikum -> postás bácsi –> postai cím

6 Folytonos vonatkozási rendszer
-> A tér egy tetszőleges pontjának mérése egy referencia ponthoz/irányhoz Direkt georeferencia: Gömb vagy ellipszoid felületi kooordináta(2D) Geocentrikus kordináta (3D - globális) Topocentrikus koordináta (3D – lokális) Sík koordináta (2D) Vertikális koordináta, magasság (1D) Relatív (indirekt) georeferencia: Polár koordináta Pallér méretek Lineáris helyazonosítók

7 Direkt/abszolut helyazonosítók
Komponensek: Dátum, Vetítés, Koordináta rendszer Dátum: a Föld geodéziai számításokra használt referencia modellje Vetület, vetítés: a föld görbült felszínének vetítése sík vagy síkba fejthető (kúp, henger) felületre Koordináta rendszer: műszaki, geometria számítási célokat szolgáló referencia rendszer

8 Geodéziai dátum – Elméleti Földmodellek
II. century Bc. XVII. century Ac. XIX. century Ac. Sík Gömb Geoid Ellipszoid Geometriai modellek Fizikai modell

9 Eratosthenes fokmérése ( 240 BC)
Nyári napforduló idején Aszuánban a nap bevilágít a kútba Alexandriában ettől 7,2 fokkal eltértek (1/50 kör) Az Aszuán-Alexandria távolság ismeretében (5000 stadia tevével mérve) a Föld kerülete/sugara kiszámítható A stadia pontos értéke nem ismert ( m), Egyiptomi stadiát feltételezve (157m) a kerület m – 2% pontosság!

10 Ellipszoid Definíciók
Név Év Fél nagytengely (m) Lapultság =(a-b)/a Walbeck 1819 1/302.78 Bessel 1837 1/ Hayford 1924 1/297 Kraszovszkij 1940 1/298.3 IUGG 67 1967 1/ WGS 84 1984 1/ ETRS 1989 1/

11 Magassági referencia – 1D
Geoid: a nehézségi erőtér középtengerszint magasságában elhelyezkedő ekvipotenciális felülete ~ nyugalomban lévő tengervíz felszíne GPS -> P(x,y, ellipszod feletti magasság) !!! Topográfiai felszín H: geoidi magasság h: ellipszoid feletti magasság n: Geoid unduláció h=H-n Geoid Ellipszoid

12 Geoid unduláció térkép (geoid és ellipszoid különbsége)
HGGG2004 [m]

13 3D koordinata rendszerek
Topocentrikus - Lokális P(x,y,z) Geocentrikus - Globális P(x,y,z)

14 2D koordinata rendszerek
Gömbfelületi P(fi,la) Ellipszoid felületi P(fi,la)

15 2D koordinata rendszerek
Dél-nyugati síkkoordináta rendszer Észak-keleti síkkoordináta rendszer

16 Vetítések: hossz-,szög- és területi vetületi torzulások

17 Valódi vetületek: Szeterografikus, Kúp, Henger vetület Normál/Transzverzális/Ferde – Érintő/Metsző
EOV!

18 Szeterografikus vetület

19 Kúp vetület

20 Henger vetületek: Normál/Transzverzális/Ferde – Érintő/Metsző

21 Hazai vonatkozási/vetületi rendszerek
Megnevezés Alapfelület Vetítés Sztereografikus vetület Bessel ellipszoid Sztereografikus vetítés Történelmi Henger vetület Ferdetengelyű henger vetítés Egységes Országos Vetület (EOV) IUGG67 ellipszoid Kettős vetítés: Ellipszoid-gömb, Fedetengelyű henger Gauss-Krűger vetület Kraszovszkíj ellipszoid Transzverzális érintő henger UTM vetület Hayford (WGS84) Transzverzális metsző henger Adriai alapszint Triesti Molo Sartoriao mareográfja - Balti alapszint Kronstadi móló mareográfja ( +67,47 cm)

22 Egységes Országos Vetület (EOV 1972)
a Föld forgás tengelye Gellérthegyi meridián Gellérthegy alapfelülete : IUGG / 1967 forgási ellipszoid vetítés: a Gauss-gömbre, amely Budapest környékén legjobban simul az ellipszoidhoz Magyarországon alkalmazott forgási ellipszoidok: féltengely a b (km) lapultság (a-b):a Hayford 6378, ,912 1/297 Kraszovszkij 6378, ,849 1/298,66 IUGG , ,774 1/298,247

23 EOV sík koordináta rendszere
hosszrövidülés maximuma: -7 cm/km hossznövekedés maximuma: + 26 cm/km Ellipszoid felületi rendszerek az alapjai a legelterjedtebb vetületi rendszereknek; a Gauss-Krüger-rendszernek (Kraszovszkij-féle ellipszoid) és a Universal Transverse Mercator (UTM) rendszernek (Hayford-ellipszoid), mely koordin áta-rendszereket világkoordináta-rendszereknek is neveznek. Mindkettő szögtartó hengervetület. Magyarországon szintén használják az említett rendszereket, pl. a 1984WGS84 geocentrikus rendszert GPS-méréseknél, a Gauss-Krüger rendszer a katonai térképészet ben, az UTM-rendszert a távérzékelésben. A hazai polgári térképezés sajátos vetületi rendszere az Egységes Országos Vetület (EOV), amelyet kettős vetítéssel (ellipszoidról annak simulógömbjére, majd a gömbről síkra) kapnak. A Nemzetközi Geodéziai és Geofi zikai Unió (IUGG) által 1967-ben javasolt IUGG/1967 elnevezésű forgási ellipszoid adja az alapfelületet, erről vetítenek arra a 6379,743 m sugarú gömbre, amely Budapest környékén simul legjobban az ellipszoidhoz. A gömbről vetítés olyan ferde tengelyű, süllyesztett hengerpalástra történik, amely az ország területén épp hogy metszi a gömböt. A henger tengelye merőleges a Gellérthegyen átmenő hosszúsági kör és a 47o06" északi földrajzi szélességi kör mets zéspontján átmenő gömbi főkör síkjára. A hossztorzulás a kelet-nyugati irányú y tengely mentén kilométerenként -7 cm, az ország legészakibb pontján +26 cm, legdélibb pontján +23 cm. A területtorzulás a hossztorzulás-értékek négyzetével egyenlő. Az Egységes Országos Vetület szögtartó. Ebben a vetületben készül el az országot lefedő Egységes Országos Térkép Rendszer (EOTR), amely szelvényezés koordináta-rendszerének origója az országtól DNy-ra található , így - mivel az ország teljes területe a koordináta-rendszer első síknegyedébe esik - minden pont mindkét koordinátája pozitív (3. ábra). Magyarország területén az x koordináták mindig kisebbek méter nél, az y koordináták mindig nagyobbak méternél, így a koordináták felcserélésének hibalehetősége is csökken.

24 1 :

25 M = 1 : EOTR Térkép

26 M = 1 : EOTR Térkép

27 Gauss-Krüger vetületi rendszer

28 Gauss-Krüger vetületi rendszer

29 Nemzetközi szelvényezési rendszer

30 UTM = Univerzális Transzverzális Mercator vetület
2004. július 1-től - NATO szabvány Metsző vetület - optimális torzulás

31 UTM = Univerzális Transzverzális Mercator vetület
Metsző vetület - optimális torzulás

32 M = 1: 50 00 UTM Katonai Topográfiai Térkép

33 Relatv (indirekt) georeferencia
Terepi referencia méretek Polár koordináták Pallér méretek Lineáris helyazonosítók (utak, folyók)

34 Diszkrét helyazonosítók
Egy jelenség télbeli pozíciójának meghatározása egy diszkrét felület elemre vonatkoztatva Postai cím, utca kód Irányítószám, Földrajzi név Adminisztratív zóna, statisztikai egység Hálózatok, térkép indexek GSM Cella Geokódolás:a diszkrét és folytonos rendszer közötti kapcsolat megteremtése

35 A belterületi postai címek

36 Nemzetközi példák Magyarország?

37 Hungary / BME Könyvtár a, 1111 Budapest Műegyetem rkp.3. Hungary
b, Budapest Bertalan Lajos u H-1111, Hungary c,1111 Budapest Budafoki u Magyarország

38 A címkomponensek kapcsolatai az UPU postai cím rendszerében

39 Külterületi lakott helyek (nincs utcanév)

40 Direkt folytonos referencia rendszer Üzleti, környezeti elemzés
Geokódolás Diszkrét cím azonosító

41 Diszkrét helyazonosítók
DIGI TV ellátottsági zónák Bank fiókok ellátási zónái és ügyfél eloszlás

42 Hol vagyok én szegény mobiltelefon tulajdonos
Hol vagyok én szegény mobiltelefon tulajdonos? Diszkrét GSM cella azonosítás

43 Cím adatforrások Diszkrét/cím adatforrások (kb 3M cím, 125 E közterület) KSH népszámlálás címjegyzéke: lakott, nem lakott címek KEKKH (Népesség nyilvántartás) Választói névjegyzék Magyar Posta címjegyzéke Települési önkormányzat címjegyzéke Üzleti szolgáltatók: ESRI, Mapinfo, GeoX Szabad források: Open Street Map „Fekete doboz” adatforrások, navigációs rendszerek:Nokia- Navteq, Teleatlas, iGO, Tom-Tom, Garmin,…

44

45 Budagyöngye, Rózsakert, Mamut, Duna Plaza vásárlóinak térbeli eloszlása

46 Geokódolás problémái Direkt azonosítók/címek anomáliái: (1899 Budapest, Dessewffy Arisztid sugárút 12/a, D lépcsőház, III.em 8/c, Hungary) Elütés, rövidítés :1899 Budapest Desevfy …sgt… Pontatlan, hiányos cím: Budapest, Dessewffy Arisztid sugárút 12. Nem szabványos cím: Dessewffy Arisztid sugárút 12/a, Budapest, Hungary Név változás: Fehérvári/Horthy Miklós/Bartók Béla út 40. (Lechner ház) Azonos név: Váci út (XIII. ker, IV.ker), Váci utca V.ker Folytonos azonosítók/alaptérkép anomáliái Hiányzó út szegmens: Hiányzó házszám tartomány: Műegyetem rkp. 2-4. Hiányzó új út: Magyar tudósok körútja

47

48 Síkbeli rendszerek közötti kapcsolat megteremtése közös pontok alapján
Helmert – 4 paraméter: x = a0 + a1 x’ – a2 y’ y = b0 + a1 y’ + a2 x’ a1=k*cos(alfa) a2=k*sin(alfa) Affin – 6 paraméter: x = a0 + a1 x’ + a2 y’ y = b0 + b1 x’ + b2 y’. EŐ

49 Thank You Köszönöm Gracias Obrigado Danke Grazie Merci Hungarian Hindi
English Thai Gracias Russian Spanish Obrigado Traditional Chinese Brazilian Portuguese Arabic Danke German Grazie Merci Italian Simplified Chinese French Japanese Tamil Köszönöm Korean Hungarian