Geodézie a pozemková evidence



Podobné dokumenty
Referenční plochy a souřadnice na těchto plochách Zeměpisné, pravoúhlé, polární a kartografické souřadnice

Základy kartografie. RNDr. Petra Surynková, Ph.D.

Kartografie - úvod, historie a rozdělení Matematická kartografie Kartografická zobrazení

Matematická kartografie. Černý J., Kočandrlová M.: Konstruktivní geometrie, ČVUT. Referenční plochy

Matematické metody v kartografii. Jednoduchá azimutální zobrazení. Azimutální projekce. UPS. (10.)

4. Matematická kartografie

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Matematické metody v kartografii. Členění kartografických zobrazení. Zobrazení z elipsoidu na kouli (5.)

Pro mapování na našem území bylo použito následujících souřadnicových systémů:

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Geodézie pro architekty. Úvod do geodézie

SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice MAPOVÁNÍ. JS pro 3. ročník S3G

GIS Geografické informační systémy

REKONSTRUKCE ASTROLÁBU POMOCÍ STEREOGRAFICKÉ PROJEKCE

MAPOVÁNÍ. Všeobecné základy map JS pro 2. ročník S2G 1. ročník G1Z

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Geodézie Přednáška. Souřadnicové systémy Souřadnice na referenčních plochách

Transformace dat mezi různými datovými zdroji

Stavební geodézie. Úvod do geodézie. Ing. Tomáš Křemen, Ph.D.

Matematické metody v kartografii. Kruhová zobrazení. Polyedrická a neklasifikovaná zobrazení (12)

Gymnázium Christiana Dopplera, Zborovská 45, Praha 5. Kartografické projekce

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice MAPOVÁNÍ. JS pro 2. ročník S2G 1. ročník G1Z

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Matematické metody v kartografii. Volba a identifikace zobrazení. Zobrazení použitá v ČR. Kritéria pro hodnocení kartografických zobrazení(13)

GIS Geografické informační systémy. Daniela Ďuráková, Jan Gaura Katedra informatiky, FEI

Zobrazování zemského povrchu

Geoinformatika. IV Poloha v prostoru

Základy kartografie, topografické plochy

Přednášející: Ing. M. Čábelka Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie PřF UK v Praze

Konstruktivní geometrie PODKLADY PRO PŘEDNÁŠKU

Srovnání konformních kartografických zobrazení pro zvolené

MAPY VELKÉHO A STŘEDNÍHO MĚŘÍTKA

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

MATEMATICKÁ KARTOGRAFIE

KARTOGRAFIE. Rovinné projekce. Gnómické projekce. 1. Pólová gnómonická projekce

GIS a pozemkové úpravy. Data pro využití území (DPZ)

Jednoduchá zobrazení. Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Konstruktivní geometrie

GA06 Deskriptivní geometrie pro obor Geodézie a kartografie Úvod do kartografie.

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

KONSTRUKTIVNÍ GEOMETRIE

GEOGRAFICKÁ SLUŽBA ARMÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

Úvod do předmětu geodézie

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Kartografické projekce

Topografické plochy KG - L MENDELU. KG - L (MENDELU) Topografické plochy 1 / 56

1 Nepravá zobrazení. 4 Zobrazení odvozené z jednoduchých azimutálních (modifikované. Obsah. 3 Nepravá azimutální zobrazení.

Matematické metody v kartografii. Jednoduchá válcová zobrazení. Válcové projekce. Gaussovo zobrazení. (6.+7.)

Matematické metody v kartografii. Nepravá zobrazení. Polykónická zobrazení. (11.)

APROXIMACE KŘOVÁKOVA ZOBRAZENÍ PRO GEOGRAFICKÉ ÚČELY

Úvodní ustanovení. Geodetické referenční systémy

Téma: Geografické a kartografické základy map

Celkem existuje asi 300 zobrazení, používá se jen několik desítek.

Aplikace deskriptivní geometrie

Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Zeměpisné souřadnice Zeměpisná šířka rovnoběžce poledníky Zeměpisná délka

Cyklografie. Cyklický průmět bodu

Souřadnicov. Cassini Soldnerovo zobrazení. Cassini-Soldnerovo. b) Evropský terestrický referenční systém m (ETRS), adnicové systémy

Tvorba technická dokumentace

154GUI1 Geodézie pro UIS 1

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

SOUŘADNICOVÉ SYSTÉMY. SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 3.ročník

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

AXONOMETRIE - 2. část

Obr. 4 Změna deklinace a vzdálenosti Země od Slunce v průběhu roku

Název projektu OPVK: Podpora výuky a vzdělávání na GVN J. Hradec CZ.1.07/1.5.00/ Klíčová aktivita: V/2

Perspektiva. Doplňkový text k úvodnímu cvičení z perspektivy. Obsahuje: zobrazení kružnice v základní rovině metodou osmi tečen

ZOBRAZOVÁNÍ ODRAZEM NA KULOVÉ PLOŠE aneb Kdy se v zrcadle vidíme převrácení. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. Souřadné systémy

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

8 Plochy - vytvoření, rozdělení, tečná rovina a normála. Šroubové plochy - přímkové, cyklické. Literatura:

K154SG01 Stavební geodézie

MATEMATICKÁ KARTOGRAFIE

Sada 1 Geodezie I. 15. Podrobné měření polohopisné

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

MODERNÍ GLOBÁLNÍ GEODETICKÝ REFERENČNÍ GEOCENTRICKÝ SYSTÉM

Konstruktivní geometrie PODKLADY PRO PŘEDNÁŠKU

Sférická trigonometrie v matematické geografii a astronomii

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

4. Napjatost v bodě tělesa

ZÁKLADNÍ ZOBRAZOVACÍ METODY

KARTOGRAFIE. Vývoj kartografie. Mapa a glóbus. Vznik mapy. Kapitola 3

SYLABUS 9. PŘEDNÁŠKY Z INŢENÝRSKÉ GEODÉZIE

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

2. Kinematika bodu a tělesa

VY_06_Vla5E_45. Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Inovativní metody v prvouce, vlastivědě a zeměpisu

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou

Geodézie a pozemková evidence

PŘEHLED JEVNOSTI ZOBRAZENÍ

MONGEOVO PROMÍTÁNÍ - 2. část

2012, Brno Ing.Tomáš Mikita, Ph.D. Geodézie a pozemková evidence

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Definice Tečna paraboly je přímka, která má s parabolou jediný společný bod,

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Kótované promítání. Úvod. Zobrazení bodu

Transkript:

2012, Brno Ing.Tomáš Mikita, Ph.D. Geodézie a pozemková evidence Přednáška č.2 - Kartografická zobrazení, souřadnicové soustavy Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na discipliny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0021) za přispění finančních prostředků EU a státního rozpočtu České republiky.

Kartografická zobrazení Pojmem kartografické zobrazení nazýváme vzájemné přiřazení plochy na dvou různých referenčních plochách. Zobrazení je jednoznačně matematicky definováno vztahem mezi souřadnicemi bodů na obou referenčních plochách tomuto vztahu říkáme zobrazovací rovnice (předpis pro převod souřadnic ze Země na kartografickou plochu). Pro zobrazení elipsoidu do roviny budou mít zobrazovací rovnice tento explicitní tvar: X = f (φ, λ) Y = g (φ, λ)

Kartografická zobrazení Podle rovnic odpovídá každému bodu v originále jeden jediný bod v obraze. Výjimku představují tzv. singulární body (póly) zde uvedená vlastnost není obecně splněna. Dosazením zeměpisné šířky 90, při libovolné zeměpisné délce, dostáváme: X = f (90, λ) Y = g (90, λ) Tento zápis značí rovnici křivky, která je obrazem pólu. Pokud by se měl pól zobrazit jako bod, musí být X a Y nezávislé na zeměpisné délce.

Kartografická zobrazení

Přehled základních kartografických zobrazení Ideální zobrazení zemského povrchu možné jen na globusu, nevýhodou zobrazení je příliš velké zmenšení zhruba 1:20 000 000. Při zobrazování zemského povrchu ve větších měřítkách se nahrazuje základní průmětna, kterou je kulová plocha, plochou rovinnou a na ní vykreslený obraz zemského povrchu nazýváme mapou. Kulovou plochu nelze rozvinout do roviny bez zkreslení, zobrazení na mapě proto nikdy nemůže zcela přesně odpovídat skutečnosti. Zkreslování mapy roste se zvětšováním rozlohy zobrazované části zemského povrchu. Základem kartografického zobrazování je souvislá síť rovnoběžek a poledníků, která je rovnoměrně rozprostřena po celém povrchu zemského tělesa. Ideální zobrazení této sítě je opět možné jen na globusu.

Přehled základních kartografických zobrazení Při kartografickém zobrazování převádíme zeměpisnou síť z povrchu zemského do roviny (zobrazení rovinné) nebo na takovou plochu, která je do roviny rozvinutelná (zobrazení válcové a kuželové). Překreslená síť se po rozvinutí do roviny použije jako kostra k zakreslení podrobností zobrazovaného zemského povrchu. Existuje řada zobrazovacích způsobů, každý z nich má poněkud odlišné vlastnosti zkreslení (jsou dány vlivem různé křivosti referenčních zobrazovacích ploch): konformní (rovnoúhlá) - nezkreslují úhly (nejvhodnější pro geodetické účely), značné zkreslení ploch ekvivalentní (rovnoplošná) - odstraňují plošná zkreslení, značné zkreslení úhlů ekvidistantní (délkojevné) - nezkresluje délkově určitou soustavu čar (poledníky), délkové zkreslení není zatím možné úplně odstranit kompenzační (vyrovnávací) - zmenšují zkreslení jednoho prvku na úkor druhého, hodnoty zkreslení odpovídají údajům někde mezi zobrazením konformním a ekvivalentním

Přehled základních kartografických zobrazení Pro geodetické účely je nejvhodnější zobrazení konformní. Zkreslení délky není možné stoprocentně odstranit. V zásadě lze rozlišit tři základní kartografická zobrazení: rovinné (azimutální) kuželové válcové

Přehled základních kartografických zobrazení

Zobrazení rovinné Body zemského povrchu se promítají na rovinu dotýkající se zeměkoule přibližně ve středu zobrazované oblasti. gnómické body se promítají ze středu Země stereografické body se promítají z opačného pólu konformní ortografické střed promítání je v nekonečnu, promítací paprsky jsou kolmé nejsou zkresleny rovnoběžky Zobrazení rovinné je nejvhodnější pro území nepravidelného kruhového tvaru. Zkreslení je nejmenší v místech dotykového bodu a zvětšuje se s rostoucí vzdáleností od něj. Vhodné pro území zhruba do 100 km2.

Zobrazení rovinné

Druhy rovinného zobrazení

Zobrazení kuželové Zobrazovací plocha tvořena pláštěm kužele, který je umístěn tak, aby se dotýkal zeměkoule podle rovnoběžky nebo jiné kružnice. Zkreslení je nejmenší v místech dotykové kružnice a zvětšuje se od ní na obě strany. Zobrazení kuželové je možné použít pouze k zobrazení části území v blízkosti dotykové kružnice, výška kužele se volí tak, aby dotyková kružnice půlila zobrazovanou oblast. Rovnoběžky se zobrazují jako soustředné kružnice se středem rovněž ve vrcholu kužele. Zemské poledníky (v normální poloze) a kartografické poledníky (v příčné nebo obecné poloze) se zobrazují jako svazek paprsků se středem ve vrcholu kužele. Vhodné pro zobrazení menších částí zemského povrchu (tímto způsobem je zobrazena mapa České Republiky).

Zobrazení kuželové

Zobrazení válcové Zobrazovací plocha tvořena pláštěm válce, který je umístěn tak, aby se dotýkal zeměkoule podle rovnoběžky nebo jiné kružnice. Obrazy poledníků se zobrazí jako přímky kolmé na obraz rovníku. Obrazy rovnoběžek vytvářejí soustavu přímek rovnoběžných s obrazem rovníku. Zobrazení válcové se používá k zobrazování takových oblastí, které jsou rozloženy podél některé hlavní kružnice. Všechny obrazy rovnoběžek jsou stejně dlouhé (včetně pólů). Obraz zeměpisné sítě neodpovídá pohledu na glóbus (vyjma rovníkových území). Stejně jako u kužele se zkreslení zvětšuje na obě strany od dotykové kružnice, která se zobrazuje nezkresleně.

Zobrazení válcové Používáme pro oblasti, které jsou rozloženy podél některé hlavní kružnice. Není vhodné pro přehledné mapy, vhodné pro mapy světa.

Dělení dle polohy zobrazovací plochy normální (polární) - osa plochy, na kterou zobrazujeme, je totožná s osou plochy referenční (dotýká se referenční plochy v zemském pólu) příčná (transverzální, rovníková) - osa kužele či válce leží v rovině zemského rovníku a prochází středem Země, dotykový bod zobrazovací roviny je na rovníku obecná (šikmá) - osa kužele či válce jde středem Země, neprochází však pólem ani neleží na rovníku, zobrazovací rovina se dotýká referenční plochy jinde než v pólu či na rovníku

Dělení dle polohy zobrazovací plochy

Další typy kartografických zobrazení Zobrazení nepravá Zobrazení polyedrická Zobrazení polykónická

Zobrazení nepravé

Zobrazení polykónické

Zobrazení polyedrické

Volba zobrazení Existuje několik metod, jak vybrat vhodné kartografické zobrazení pro danou mapu. Podle tvaru zobrazovaného území: Pro protáhlá území - válcová zobrazení Pro území kruhového tvaru (ale do určité velikosti) - např. kolem pólů azimutální Pro území ve vyšších zeměpisných šířkách - kuželová zobrazení Podle požadavků na zkreslení Rozhoduje vždy účel mapy, např. v geografické kartografii se téměř nepoužívají konformní zobrazení, na druhou stranu u map velkých měřítek a pro navigační mapy vždy. Při výběru zobrazení má vždy hlavní slovo účel mapy.

Souřadnicové soustavy Všechny objekty a jevy na zemském povrchu modelované v modelech terénu je nutné prostorově lokalizovat. K tomu slouží souřadnicové soustavy, ve kterých je lokalizace uvedených objektů dána dvojicí nebo trojicí prostorových či rovinných souřadnic. V geodézii, kartografii a jiných vědních oborech se užívá pro určení polohy bodů souřadnic zeměpisných, pravoúhlých a polárních. Zeměpisné souřadnice poloha libovolného bodu na ploše elipsoidu je vyjádřena zeměpisnými souřadnicemi a to zeměpisnou šířkou a zeměpisnou délkou. Pravoúhlé souřadnice poloha bodu je vyjádřena souřadnicemi x a y, soustava je definována polohou počátku a směrem souřadnicových os x a y. Polární souřadnice poloha bodu vyjádřena průvodičem daného bodu od počátku a úhlem, který svírá tento průvodič se zápornou částí osy x.

Souřadnicové soustavy Jako výchozí prostorové souřadnice jsou často používány tzv. souřadnice geocentrické. Geocentrický souřadnicový systém má počátek ve středu Země a souřadnicové osy X, Y, Z. Osa X leží v rovině rovníku a prochází greenwichským poledníkem, osa Y leží též v rovině rovníku a prochází poledníkem 90 východní zeměpisné délky a osa Z leží v ose rotace Země. Pro kartografické účely a pro lokalizaci objektů digitálních modelů jsou však i tyto souřadnice transformovány do prostorových souřadnic na elipsoidu (zpravidla WGS84). Proto v dalším textu bude pojednáváno pouze o souřadnicových soustavách, které mají vztah k matematické kartografii.

Souřadnicové soustavy 1. 2. Souřadnicové soustavy na referenčních plochách souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu souřadnicové soustavy na referenční kouli Souřadnice bodu jsou vyjádřeny zeměpisnými souřadnicemi φ,λ (často užívané pouze pro referenční elipsoid, pro referenční kouli časté označení U,V). Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině Souřadnice bodu vyjádřeny pomocí pravoúhlých nebo polárních souřadnic.

Souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu Základní souřadnicovou soustavou na referenčním elipsoidu jsou zeměpisné souřadnice, označované též geodetické zeměpisné souřadnice nebo pouze geodetické souřadnice. Souřadnice tvoří zeměpisná (geodetická) šířka φ a zeměpisná (geodetická) délka λ. Čáry s konstantní hodnotou λ, resp. φ jsou nazývány zeměpisné poledníky, resp. zeměpisné rovnoběžky. Zeměpisné poledníky a rovnoběžky vytvářejí na povrchu referenčním elipsoidu zeměpisnou síť, která je při klasické tvorbě map důležitým konstrukčním prvkem při zobrazování povrchu elipsoidu do roviny.

Souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu Zeměpisná síť umožňuje základní orientaci v obsahu map. Zvláštní význam mají rovník, tedy rovnoběžka s maximálním průměrem, a základní (Greenwichský, nultý) poledník procházející observatoří v Greenwichi v Londýně. Při konstrukci map má specifický význam i tzv. základní konstrukční poledník, kterým zpravidla bývá poledník procházející těžištěm zobrazovaného nebo modelovaného území.

Zeměpisné souřadnice Poloha libovolného bodu na ploše elipsoidu je vyjádřena zeměpisnými souřadnicemi a to zeměpisnou šířkou a zeměpisnou délkou. a) Zeměpisná šířka φ (fí): úhel, který v rovině určitého poledníku svírá normála bodu s rovinou rovníku vyjadřuje se ve stupňových jednotkách (0o 90o) severní šířka - od rovníku na sever, znaménko + jižní šířka od rovníku na jih, znaménko b) Zeměpisná délka λ (lambda): úhel, který svírá poledníková rovina určitého bodu s rovinou základního poledníka vyjadřuje se ve stupňových jednotkách (0o 180o) západní délka od základního poledníku na západ (znaménko -) východní délka od zákl. poledníku na východ (znaménko +)

Zeměpisné souřadnice Základní poledník dohodou přijatý výchozí poledník, obvykle procházející významnou hvězdárnou. Užívané základní poledníky: Greenwichský (Londýn) - prochází hvězdárnou v Greenwichi v Londýně. Ferrský (20o na západ od pařížské hvězdárny) - prochází Faerskými ostrovy, užívaný do počátku 20. století. Vzájemný převod zeměpisných délek mezi soustavami umožňují vztahy: λgr = λfer 17o39 44,02 λfer = λgr + 17o39 44,02 Kvůli rozdílům mezi geoidem a elipsoidem se rozlišují: astronomické zeměpisné souřadnice určené astronomickým měřením geodetické zeměpisné souřadnice získané výpočty z geodetických měření

Souřadnicové soustavy na referenční kouli Na referenční kouli jsou též základní souřadnicovou soustavou zeměpisné souřadnice. Na rozdíl od souřadnic na elipsoidu jsou často nazývány zeměpisnými souřadnicemi sférickými nebo kulovými a jsou označovány zeměpisná šířka (na kouli, sférická, kulová) U a zeměpisná délka (na kouli, sférická, kulová) V. Pokud se zobrazují oblasti blízké pólům, často se používá i zenitový úhel Z počítaný podle vztahu Z = 90 - U. Rozsahy hodnot zeměpisných souřadnic na kouli a jejich použití v praxi je obdobné jako u zeměpisných souřadnic na elipsoidu.

Souřadnicové soustavy na referenční kouli

Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině V zobrazovací rovině se převážně používá pravoúhlá souřadnicová soustava definovaná počátkem 0 a osami X a Y. V této soustavě mohou být řešené i všechny úlohy praktické geodézie a kartografie za použití vzorců analytické geometrie v rovině. Převod prvků z referenční plochy do mapové roviny se označuje jako kartografické zobrazení nebo kartografická projekce. Každé kartografické zobrazení je provázeno zkreslením geometrických prvků obrazu úhlů, délek a plošných obsahů. Počátek rovinných souřadnicových soustav se zpravidla volí uprostřed zobrazovaného území. Z hlediska konstrukce map, jejich používání nebo používání prostorových geoinformací je však výhodné, aby celé území leželo pouze v 1. kvadrantu. Proto se často k vypočteným souřadnicím přičítají vhodné konstanty Δx a Δy.

Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině