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

Podobné dokumenty
4. Matematická kartografie

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

Geodézie Přednáška. Souřadnicové systémy Souřadnice na referenčních plochách

Geodézie a pozemková evidence

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

Transformace dat mezi různými datovými zdroji

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

Geodézie pro architekty. Úvod do geodézie

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

GIS Geografické informační systémy

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

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

Úvod do předmětu geodézie

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

Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Souřadnicové systémy Souřadnice na referenčních plochách

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

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

Pro mapování na našem území bylo použito následujících souřadnicových systémů:

Geodézie a pozemková evidence

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

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

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

GEOGRAFICKÁ SLUŽBA ARMÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

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

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

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

APROXIMACE KŘOVÁKOVA ZOBRAZENÍ PRO GEOGRAFICKÉ ÚČELY

MODERNÍ GLOBÁLNÍ GEODETICKÝ REFERENČNÍ GEOCENTRICKÝ SYSTÉM

Úvodní ustanovení. Geodetické referenční systémy

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

REKONSTRUKCE ASTROLÁBU POMOCÍ STEREOGRAFICKÉ PROJEKCE

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Srovnání konformních kartografických zobrazení pro zvolené

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

OBSAH 1 Úvod Fyzikální charakteristiky Zem Referen ní plochy a soustavy... 21

K154SG01 Stavební geodézie

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

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

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

MAPY VELKÉHO A STŘEDNÍHO MĚŘÍTKA

Geoinformatika. IV Poloha v prostoru

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

Sférická trigonometrie v matematické geografii a astronomii

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

154GUI1 Geodézie pro UIS 1

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

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

Kartografické projekce

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. Souřadné systémy

2. Kinematika bodu a tělesa

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

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

Souřadnicové systémy v geodatech resortu ČÚZK a jejich transformace

Teorie sférické trigonometrie

GEODÉZIE. Co je vlastně geodézie?

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Zeměpisné souřadnice Zeměpisná šířka rovnoběžce poledníky Zeměpisná délka

Základy kartografie, topografické plochy

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

Česká a československá kartografie

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

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

Obsah. Obsah. 2.3 Pohyby v radiálním poli Doplňky 16. F g = κ m 1m 2 r 2 Konstantu κ nazýváme gravitační konstantou.

SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice GEODÉZIE STA

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

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

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

Jednoduchá zobrazení. Podpořeno z projektu FRVŠ 584/2011.

Téma: Geografické a kartografické základy map

Praktická geometrie. 1. Úkol a rozsah geodesie a praktické geometrie

Sada 1 Geodezie I. 15. Podrobné měření polohopisné

3. Souřadnicové výpočty

Geodézie a pozemková evidence

Trojúhelníky. a jejich různé středy. Součet vnitřních úhlů trojúhelníku = 180 neboli π radiánů.

6.1 Základní pojmy. Pro řadu úkolů inženýrské praxe je nutné kromě polohy bodu určit i třetí souřadnici výšku.

Seminář z geoinformatiky

MANUÁL K ŘEŠENÍ TESTOVÝCH ÚLOH

SYLABUS PŘEDNÁŠKY 2 Z GEODÉZIE 1

Matematické metody v kartografii

Filip Hroch. Astronomické pozorování. Filip Hroch. Výpočet polohy planety. Drahové elementy. Soustava souřadnic. Pohyb po elipse

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

GEODETICKÁ A KARTOGRAFICKÁ INTEGRACE. Pro projekt CTU (2005) s laskavou pomocí Ing. D. Dušátka, CSc.

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

11. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS principy, vlastnosti, technické prostředky

Nová topografická mapování období 1952 až 1968

DĚJINY ZEMĚMĚŘICTVÍ A POZEMKOVÝCH ÚPRAV V ČECHÁCH A NA MORAVĚ V KONTEXTU SVĚTOVÉHO VÝVOJE MAGDALENA MARŠÍKOVÁ ZBYNĚK MARŠÍK

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

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

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

Klasická měření v geodetických sítích. Poznámka. Klasická měření v polohových sítích

Geodetické základy a triangulace Trigonometrické sítě na našem území Stabilizace a signalizace Tachymetrie - úvod Podélné a příčné profily

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

DRUHY VÝŠEK A JEJICH TEORETICKÝ PRINCIP. Hynčicová Tereza, H2IGE1 2014

Aplikace deskriptivní geometrie

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

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Transkript:

Referenční plochy a souřadnice na těchto plochách Zeměpisné, pravoúhlé, polární a kartografické souřadnice Kartografie přednáška 5

Referenční plochy souřadnicových soustav slouží k lokalizaci bodů, objektů a jevů na zemském povrchu (určení polohy - souřadnice) povrch zemského tělesa je velice složitý, členitý a těžko zobrazitelný proto je nahrazován topografickou plochou část povrchu Země se všemi nerovnostmi (bez budov, objektů, porostů apod.) spojitá plocha vyhlazující mikrostrukturu a ty terénní tvary, které jsou z hlediska rozlišovací úrovně bezvýznamné topografická plocha je však stále poměrně složitá pro přímé zobrazování do map nebo pro definování digitálních modelů pro účely mapování a tvorby modelů terénu se tato plocha nahrazuje referenčními plochami jsou jednodušší a matematicky nebo fyzikálně přesně definované

Referenční plocha referenční plochou pro výšková měření je geoid plocha, na které všechny body mají stejný geopotenciál (potenciál tíhové síly) nejlépe odpovídá nerušené střední hladině světových moří, protažené i pod kontinenty tato plocha je ve všech bodech kolmá na směr tíže geoid je definován jako fyzikální těleso => jeho matematické vyjádření je značně složité pro potřeby praktické geodézie, mapování a kartografie je nahrazován: referenčním elipsoidem referenční koulí referenční rovinou

souřadnice bodů na těchto plochách jsou vyjádřeny: zeměpisnými souřadnicemi φ, λ (elipsoid) nebo U, V (na kouli) pravoúhlými souřadnicemi x, y, z (Kartézské) polárními souřadnicemi kartografickými souřadnicemi Š, D (na kouli)

Referenční elipsoid výchozí referenční plochou v matematické kartografii je rotační elipsoid parametry rotačního elipsoidu jsou voleny tak, aby v maximální míře nahrazoval geoid v zájmové části Země nebo aby nahrazoval celý geoid elipsoid je plně definován dvěma parametry, kterými mohou být: a, b - velikost hlavní a vedlejší poloosy a, e - velikost hlavní poloosy a numerická výstřednost (excentricita) a, e - velikost hlavní poloosy a druhá excentricita a, f - velikost hlavní poloosy a zploštění f = (a b) / a

referenční elipsoidy jsou jako výchozí referenční plocha používány tehdy, chceme-li definovat zobrazení s minimálními hodnotami zkreslení rovinného obrazu tento způsob se volí u kartografických zobrazení používaných při definici státních souřadnicových systémů nebo mezinárodních systémů použítí při tvorbě státních mapových děl na území České republiky se používá: Besselův elipsoid - pro civilní státní mapová díla Krasovského elipsoid - pro vojenské topografické mapy (v systému S-1942/83) elipsoid WGS84 - pro celosvětový systém WGS84

Parametry referenčních elipsoidů používaných na území České republiky Elipsoid Besselův Krasovského WGS84 Velká poloosa a [m] 6 377 397,155 6 378 245,000 6 378 137,000 Malá poloosa b [m] 6 356 078,963 6 356 863,019 6 356 752,314 Excentricita e 2 0,006 674 372 2 0,006 693 421 6 0,006 694 380 1 Druhá excentricita e 2 0,006 719 218 7 0,006 738 525 3 0,006 739 496 8 Reciproká hodnota zploštění 1/f 299,152 815 4 298,300 003 2 298,257 220 1

Souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu Zeměpisné souřadnice poloha libovolného bodu na ploše elipsoidu je vyjádřena zeměpisnými souřadnicemi: zeměpisnou šířkou φ zeměpisnou délkou λ používáme je k vyjádření polohy trigonometrických bodů I.řádu a počátku libovolné souřadnicové soustavy Zeměpisná šířka úhel, který svírá normála bodu s rovinou rovníku v rovině určitého poledníku nabývá hodnot -90 až 90 severní šířka: pro hodnoty 0 až +90 (north) => severní pól jižní šířka: pro hodnoty -90 až 0 (south) => jižní pól

Zeměpisná délka úhel, který svírá poledníková rovina určitého bodu s rovinou základního poledníku vyjadřuje se ve stupňových jednotkách nabývá hodnot 0-360 východní délka: pro hodnoty 0 až +180 (east) západní délka: pro hodnoty 0 až -180 (west) Základní poledník dohodou přijatý výchozí poledník, procházející významnou hvězdárnou Greenwichský (Londýn) Ferro (v prostoru Kanárských ostrovů) - 17 39 44 západně od Greenwich - používal se do počátku 20. století Pulkovo Rovník rovina procházející středem zemského tělesa kolmá k zemské ose rovnoběžka s maximálním průmětem

čáry s konstantní hodnotou λ, respektivě φ jsou nazývány zeměpisné poledníky a zeměpisné rovnoběžky Zeměpisný poledník tvořen průsečnicí libovolné roviny procházející zemskou osou a matematickým povrchem Rovnoběžka kružnice vytvořená body o stejné zeměpisné šířce základní poledník Ps ϕ λ rovník P normála Pj

Loxodroma dráha protínající všechny poledníky pod stejným úhlem Ortodroma nejkratší vzdálenost mezi dvěma body na zemském povrchu, která vede po hlavní kružnici (letecká doprava) zeměpisné rovnoběžky a poledníky vytvářejí na povrchu referenčního elipsoidu zeměpisnou síť při klasické tvorbě map je důležitým konstrukčním prvkem při zobrazování povrchu elipsoidu do roviny zeměpisná síť umožňuje základní orientaci v obsahu map

Referenční koule používá se není-li vyžadována vysoká přesnost prostorové lokalizace modelovaných objektů a jevů uplatňuje se zejména: při tvorbě map malých měřítek (atlasy, nástěnné mapy) při vizualizaci digitálních dat s menšími nároky na minimalizaci zkreslení při řešení jednodušších navigačních úloh zvláštním případem je použití referenční koule při tzv. dvojitém zobrazení: referenční elipsoid je nejprve zobrazen na kouli ta se poté zobrazuje do roviny tento postup je používán zejména při obecné poloze konstrukční osy zobrazení

poloměr referenční koule je možné volit na základě různých hledisek: je-li zobrazované území podél rovnoběžky o zeměpisné šířce φ 0 je vhodné zvolit poloměr koule R rovný příčnému poloměru křivosti elipsoidu (pro naše území R = 6 380 km) pro mapy velmi malých měřítek zobrazujících rozsáhlé části Země či celou planetu je poloměr možné odvodit z požadavku přibližné rovnosti objemu a povrchu elipsoidu a koule (pro všechna místa na Zemi R = 6 371 km)

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 jsou označovány zeměpisná šířka U (na kouli, sférická, kulová) a zeměpisná délka V (na kouli, sférická, kulová) při zobrazení oblastí blízkých pólům se používá i zenitový úhel Z (Z = 90 - U ) rozsah hodnot zeměpisných souřadnic na kouli a jejich použití v praxi je obdobné jako u zeměpisných souřadnic na elipsoidu

Ps základní poledník Z P normála U V rovník Pj na referenční kouli je možno také definovat soustavu kartografických souřadnic vztaženou ke kartografickému pólu K kartografické souřadnice se zpravidla používají při šikmém zobrazení

poloha kartografického pólu se volí podle specifiky zobrazení referenční koule do roviny kartografické souřadnice tvoří: kartografická šířka Š kartografická délka D tyto souřadnice jsou ve vztahu ke kartografickému pólu definovány obdobně jako zeměpisné souřadnice ve vztahu k zemskému pólu kartografické poledníky a rovnoběžky mají obdobný průběh jako poledníky a rovnoběžky zeměpisné zeměpisný poledník procházející kartografickým pólem je současně i kartografickým poledníkem bývá používán jako základní kartografický poledník kartografické soustavy souřadnic

Vztahy mezi zeměpisnými a kartografickými souřadnicemi na referenční kouli Ps základní kart. poledník Vk V V-Vk 90 -Uk kart. rovník D K kart. poledník základní poledník 90 -U 90 -Š Š U P zemský rovník Pj

Referenční rovina nahrazuje zakřivený povrch Země na územích menšího rozsahu použití při tvorbě map a plánů z velmi malého území (poloměr do 20 km) vodorovné úhly na zakřivené ploše jsou téměř stejné jako v rovině zkreslení délek, ploch a úhlů je minimální a tudíž zanedbatelné pro výšková měření je ale nutné zakřivení Země uvažovat

Vliv zakřivení Země na měření výšek při výškovém měření zaměňujeme hladinovou plochu proloženou bodem A (horizont pravý) tečnou rovinou k hladinové ploše v bodě A (horizont zdánlivý) výška bodu B je dána kolmou vzdáleností V B od hladinové plochy procházející bodem A záměnou pravého horizontu za zdánlivý určíme místo hodnoty V B hodnotu V B rozdíl označíme jako chybu q, kde platí : V B = V B + q

chybu q určíme z trojúhelníka SAB délku d považujeme až do hodnoty 30 km za rovnou délce oblouku AB (r + q) 2 = r 2 + d 2 d 2 = q 2 + 2rq hodnota chyby q je proti délce zemského poloměru r nepatrná => kvadrát zanedbáváme a pak platí: q = d 2 / 2r při r = 6 371 km a různých délkách d zjistíme, že při měření výšek není možno vliv zemského zakřivení zanedbat ani na krátké vzdálenosti, viz. tab.

Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině Pravoúhlé souřadnice soustava je definována polohou počátku 0 a směrem souřadnicových os X a Y vyjadřují polohu trigonometrických bodů nižších řádů, zhušťovacích bodů a ostatních měřických bodů v této soustavě mohou být řešeny všechny úlohy praktické geodézie a kartografie (za použití vzorců analytické geometrie v rovině) z charakteru některých zobrazení ale plyne, že při transformaci referenční plochy do roviny je výhodnější nejprve použít polárních souřadnic vrovině

Polární souřadnice poloha bodu je vyjádřena jeho průvodičem ρ od počátku 0 a úhlem ε, který svírá tento průvodič se zápornou částí osy X poloha počátku 0 může být pevná nebo se může měnit v závislost na hodnotě zeměpisné šířky v praxi se používají dvě základní řešení: srůznými počátky obou soustav totožnými počátky obou soustav X P = X v - ρ. cos ε Y P = ρ. sin ε X P = ρ. cos ε Y P = ρ. sin ε X X V ε ρ Y p P X v P 0 Y P X P Y 0 ε ρ X p Y

při ztotožnění počátků pravoúhlé i polární soustavy se měří polární úhel ε od kladného směru osy X hodnoty ε bývají uvažovány v rozsahu 0 až 360 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 X a Y

(X) X Y 0 X (Y) (0) Y

Transformace souřadnicových systémů existuje řada vzorců pro převody mezi jednotlivými souřadnými systémy v současnosti většina geoinformačních systémů obsahuje tyto vzorce a umožňuje převod souřadných systémů výchozími souřadnicemi jsou zpravidla zeměpisné souřadnice na referenčním elipsoidu φ, λ vněkterých případech (mapy malých měřítek) zeměpisné souřadnice na referenční kouli U, V konečné souřadnice jsou vždy rovinné pravoúhlé souřadnice x, y

v praxi se lze setkat s různými kombinacemi transformace: zobrazení vojenských topografických map je přímou transformací mezi zeměpisnými souřadnicemi a rovinnými pravoúhlými souřadnicemi x, y zobrazení základních map České republiky je naopak postupnou transformací: zeměpisné souřadnice na referenčním elipsoidu => zeměpisné souřadnice na referenční kouli => kartografické souřadnice => polární souřadnice => rovinné pravoúhlé souřadnice

Příklady transformace