Rozdział 3
Transkrypt
Rozdział 3
GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański wysokość o d1 o punkt początkowy d2 N E Rys. 3.1. Układ współrzędnych prostokątnych 3D dla powierzchni Ziemi. Obrazem odcinka d1 w rzucie prostokątnym jest odcinek d2. Z powodu nachylenia terenu długość odcinka nie została zachowana. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański powierzchnia Ziemi geoida (pow. poziomu morza) elipsoida Rys. 3.2 Wzajemne położenie powierzchni Ziemi i jej dwóch modeli: elipsoidy i geoidy. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański oś obrotu punkt N a b λ południk zerowy a b f=(a-b)/a e=[(a2-b2)½]/a e=2f-f2 a - półoś wielka około 6378 km b - półoś mała około 6357 km f - spłaszczenie około 1/298.3 e - mimośród około 0.0067 oś obrotu h południk zerowy λ φ c Rys. 3.3 Geograficzny układ współrzędnych na elipsoidzie – modelu Ziemi: a – długość geograficzna λ; b – parametry opisujące elipsoidę; c – szerokość geograficzna φ. GIS w badaniach przyrodniczych a Jacek Urbański b Rys. 3.4 Odwzorowanie Merkatora: a – wynalezione przez Merkatora w XVI wieku; b – Transverse Merkator (poprzeczne walcowe) zaproponowane przez Lamberta w XVIII. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański UTM33, południk środkowy 15E UTM34, południk środkowy 21E Strefa 34N Strefa 33N 180 km 177°W 153°W 129°W 105°W 81°W 63°W 45°W 27°W linia wiernej skali x = 500000,0 m y = 0,0 m (dla N) y = 10000000,0 m (dla S) 9°W 9°E 27°E 15° 18° x = 500000,0 m y = 5990679.5 m 21° 24° Rys. 3.5 System współrzędnych UTM (Universal Transverse Merkator) – Uniwersalne Poprzeczne Merkatora. Na mapie świata pokazano południki środkowe wszystkich stref oraz strefę 34. Mapa Polski została przedstawiona w odwzorowaniu UTM34N. GIS w badaniach przyrodniczych 40°W 30°W 10°W 0° 10°E 20°E 30°E Jacek Urbański 40°E 80°W 60°S 50°S 130°E UPS_North Projection: Stereographic False_Easting: 2000000.0 False_Northing: 2000000.0 Central_Meridian: 20.0 Scale_Factor: 0.994000 Latitude_Of_Origin: 90.0 80°N 60°S 100°W UPS_South Projection: Stereographic False_Easting: 2000000.0 False_Northing: 2000000.0 Central_Meridian: 0.0 Scale_Factor: 0.994000 Latitude_Of_Origin: -90.0 150°W 160°W 170°W 180° 170°E 160°E 150°E 10°W 0° 10°E 20°E 30°E Rys. 3.6 Odwzorowanie UPS (Universal Polar Stereographic) – Uniwersalne Biegunowe Stereograficzne. Jest uzupełnieniem UTM dla obszarów polarnych. GIS w badaniach przyrodniczych a ETRS_1989_LAEA Lambert_Azimuthal_Equal_Area False_Easting: 4321000.00 False_Northing: 3210000.00 Central_Meridian: 10.0 (a i b) 20.0 (c) Latitude_Of_Origin: 52.00 Jacek Urbański b c GCS_ETRS_1989 Rys. 3.7 Odwzorowanie LAEA (Lambert Azimuthal Equal Area): a – może być stosowane do tworzenia map obszarów mniejszych od półkuli; b – podstawowa mapa Europy z południkiem środkowym 10ºE; c – zgodna z zaleceniami EEA mapa do analiz środowiska przyrodniczego Bałtyku, LAEA z południkiem środkowym 20ºE. GIS w badaniach przyrodniczych a Jacek Urbański b ETRS_1989_LCC Lambert_Conformal_Conic False_Easting: 4000000.0 False_Northing: 2800000.0 Central_Meridian: 10.0 Standard_Parallel_1: 35.0 Standard_Parallel_2: 65.0 Latitude_Of_Origin: 52.0 GCS_ETRS_1989 Rys. 3.8 Odwzorowanie LCC (Lambert Conformal Conic): a – podstawowa mapa Europy (ETRS_1989_LCC) z południkiem środkowym 10ºE i standardowymi równoleżnikami 35º i 65ºN; b – zastosowanie odwzorowania do oddania wiernego kształtu cieśnin łączących Bałtyk z Morzem Północnym. GIS w badaniach przyrodniczych 471900.000000 472100.000000 731600.000000 472100.000000 731400.000000 731300.000000 x=465293.40 m y=737885.21 m 471900.000000 731500.000000 471700.000000 500000,00 m 471700.000000 731200.000000 19° Jacek Urbański Rys. 3.9 Układ współrzędnych płaskich prostokątnych „1992”. Z prawej strony cyfrowa mapa topograficzna części Sopotu wykonana w tym układzie współrzędnych 24° 6536600.000000 6536800.000000 6537000.000000 6536600.000000 6536800.000000 6537000.000000 6035100.000000 x=6528247.11 m y=6048988.72 m 5500000,0 m 6500000,0 m 7500000,0 m 8500000,0 m 6035500.000000 21° strefa 8 6035300.000000 18° strefa 7 6035100.000000 15° strefa 6 6035300.000000 strefa 5 Jacek Urbański 6035500.000000 GIS w badaniach przyrodniczych Rys. 3.10 Układ współrzędnych płaskich prostokątnych „2000”. Z prawej strony cyfrowa mapa topograficzna części Sopotu wykonana w tym układzie współrzędnych. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański 340000.000000 350000.000000 6010000.000000 6010000.000000 6020000.000000 350000.000000 6020000.000000 340000.000000 0 2.5 5 UTM-34N 10 km Rys. 3.11 Wycinek cyfrowej mapy hydrograficznej Polski w skali 1:50000. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański (1,1) (2,2) (2,3) (3,3) (3,4) X Y 1 1 2 2 2 3 3 4 2 3 3 3 4 3 (4,3) Rys. 3.12 Rzeki (linia przerywana) są modelowane liniami, które generalizują ich przebieg. Współrzędne punktów każdej linii są zapisywane oddzielnie. GIS w badaniach przyrodniczych a Jacek Urbański b c Rys. 3.13 Zdjęcie satelitarne (Landsat) (c) przedstawia modelowany obszar powierzchni Ziemi z nałożoną warstwą rzek. Cyfrowy model tego obszaru, w zależności od potrzeb, może być modelem składającym się tylko z warstw wektorowych (a - przedstawia wektorowe warstwy pokrycia terenu, rzek i jezior) albo mieszanym, składającym się z warstw wektorowych i rastrowych (b - przedstawia rastrową mapę wysokości terenu i wektorowe mapy rzek i jezior). GIS w badaniach przyrodniczych 1 (x1,y1) 2 3 4 (x3,y3) 5 (x1,y1) (x3,y3) (x7,y7) 2 (x2,y2) (x4,y4) (x5,y5) (x4,y4) (x5,y5) (x8,y8) (x9,y9) (x6,y6) (x2,y2) (x1,y1) (x4,y4) 1 2 (x6,y6) 1 2 3 4 5 Numer linii (x2,y2) 1 Numer punktu (x5,y5) (x3,y3) 1 2 Geometria (x1, y1) (x2, y2) (x3, y3) (x4, y4) (x5, y5) Geometria (x1, y1),(x2,y2), (x3, y3),(x4,y4), (x5, y5) (x3, y3),(x7,y7) (x8, y8),(x9,y9) Numer Geometria wieloboku 1 (x1, y1),(x2,y2), (x3, y3),(x4,y4), (x1,y1) 2 (x4, y4),(x3,y3), (x5, y5),(x6,y6), (x4,y4) Rys. 3.14 Struktura wektorowego modelu danych. Jacek Urbański Id atrybuty 1 121 0.21 piasek 3 303 1.2 2 4 5 122 0.1 muszle 14 muł 15 2.1 4.1 żwir żwir Id atrybuty Id atrybuty 1 12 1.2 Białka 2 121 0.4 dopływ 1 11 1.1 łąka 2 22 3.0 zagajnik GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański a b c d e f Rys. 3.15 Modelowanie pól za pomocą modelu wektorowego: a – nieregularnie rozmieszczone punkty; b – regularnie rozmieszczone punkty; c – poligony Thiessena; d – siatka wektorowa; e – przystające poligony; f – izolinie. GIS w badaniach przyrodniczych (x0,y0) y 0 kolumny 2 3 4 1 0 1 wiersze 3 77.8 6 x rozdzielczość Δx 54.0 wartość komórki rastra 4 6 5 54.0 2 5 Jacek Urbański 57.6 komórka rastra kanały Rys. 3.16 Struktura rastrowego modelu danych. GIS w badaniach przyrodniczych a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 Id 1 2 3 4 5 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 2 0 0 0 0 0 atrybuty 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 Id 1 2 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 atrybuty 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Jacek Urbański c 0 0 0 0 0 0 0 0 Id 1 2 3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 3 3 3 0 0 0 0 0 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 atrybuty Rys. 3.17 Modelowanie obiektów za pomocą modelu rastrowego: a – punktów; b – linii; c – poligonów. GIS w badaniach przyrodniczych a Jacek Urbański b Rys. 3.18 Dwie podstawowe formy struktury modelu sieciowego: a – drzewiasta; b – zapętlona. GIS w badaniach przyrodniczych kierunek węzeł Rys. 3.19 Model sieci rzecznej. Jacek Urbański GIS w badaniach przyrodniczych a b Jacek Urbański c d Rys. 3.20 Konstrukcja modelu TIN za pomocą triangulacji Delanuay. GIS w badaniach przyrodniczych a b c Jacek Urbański kody pokrycia terenu 211 231 243 312 313 412 512 Rys. 3.21 Metody wyboru punktów pomiarowych: a – regularna; b – losowa; c – losowa-stratyfikowana. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański Rys. 3.22 Zasada wyznaczania pozycji w systemie GPS w oparciu o pomiar odległości do trzech satelitów. GIS w badaniach przyrodniczych a b Jacek Urbański c Rys. 3.23 Fragment cyfrowej mapy hydrograficzna Polski: a – wszystkie rzeki i jeziora; b – rzeki i jeziora wyróżnione, które tworzą sieć wodną i są związane ze sobą i zlewniami elementarnymi; c – zlewnie elementarne. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański Rys. 3.24 Cyfrowa mapa hydrograficzna Polski. Połączenie zlewni elementarnych w jeden poligon określa zlewnię danej rzeki i umożliwia wybranie rzek należących do tej zlewni. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański ´ 0 5 10 km Miasto (1) 111 (ciągła zabudowa) 112 (nieciągła zabudowa) Przemysł, handel, transport (1) 121 (przemysł i handel) Sztuczne, nierolnicze uprawy (1) 141 (zieleń miejska) 211 Uprawy stałe (2) 124 (lotniska) Pastwiska (2) 131 (kopalnie odkrywkowe) Różnorodne uprawy (2) Kopalnie, składowiska, budowy (1) 132 (składowiska) 133 (budowy) 324 142 (obiekty sportowe i rekreacyjne) Lasy (3) Grunty orne (2) 122 (drogi koleje) 123 (porty) Krzewy i zarośla (3) 222 231 242 243 311 (liściaste) 312 (iglaste) 313 (mieszane) Otwarte obszary o małej lub bez wegetacji (3) 331 (plaże, wydmy, piaski) 333 Mokradła śródlądowe (4) 411 (mokradła) 412 (torfowiska) Wody lądowe (5) 511 (rzeki, strumienie) 512 (zbiorniki wodne) Rys. 3.25 Wektorowa mapa pokrycia powierzchni Polski Corine 2000 (wycinek). GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański a b 0 2 116 m 25 m 4 km Rys. 3.26 Numeryczne mapy terenu Polski: a – SRTM 3 (rozmiar komórki 60 x 90 m); b – DTED 2 (rozmiar komórki 15 m). GIS w badaniach przyrodniczych a Jacek Urbański b 0 200 400 m Rys. 3.27 DTED 2 (rozmiar komórki 15 m): a – oryginalny z wartościami całkiowitymi, poziomice wyznaczają miejsce skoku wysokości; b – przetworzony do wartości rzeczywistych. GIS w badaniach przyrodniczych a b Jacek Urbański Nachylenie 0 - 2.1 2.2 - 3 3.1 - 3.9 4 - 4.7 4.8 - 5.4 5.5 - 6.2 6.3 - 7 7.1 - 7.8 7.9 - 9.1 0 200 400 m Rys. 3.28 Mapa nachyleń z DTED 2: a – utworzona z mapy oryginalnej z wartościami całkowitymi; b – utworzona z mapy przetworzonej z wartościami rzeczywistymi. GIS w badaniach przyrodniczych gleba (różowy, fioletowy) 0 zabudowa (fioletowy) 2 Jacek Urbański wody (czarny do ciemnoniebieskiego) 4 km lasy (zielony) 0 uprawy (zielony) 0.5 mokradła (zielony) Rys. 3.29 Landsat (GeoCover) dla Polski (kanał 4 ETM+) – przełom Raduni. 1 km GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański Rys. 3.30 Panchromatyczne zdjęcia fragmentu Półwyspu Helskiego: a – zdjęcie lotnicze z 1947 roku (skan diapozytywu); b – zdjęcie satelitarne z 2005 roku (Quickbird ). Bok siatki kilometrowej wynosi 400 m. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański Rys. 3.31 Fragment mapy sztabowej w skali 1:25000 (sytuacja ok. 1908) Preuss Landesaufnahme (zbiory Biblioteki PAN w Gdańsku) GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański 6010400.000000 6009600.000000 ´ 6008800.000000 6008800.000000 6009600.000000 6010400.000000 300600.000000 301200.000000 301800.000000 300600.000000 301200.000000 301800.000000 Rys. 3.32 Mapa obrysu jeziora Stężyckiego (Pojezierze Kaszubskie) i jego plan batymetryczny. GIS w badaniach przyrodniczych 1 skan Jacek Urbański 2 1 17° mapa 18° 55° 2 punkty kontrolne 3 E E E EE georeferencja rektyfikacja resampling (przepróbkowanie) 54° 3 Rys. 3.33 Proces rejestracji obrazu cyfrowego w układzie współrzędnym. — GIS w badaniach przyrodniczych a b Jacek Urbański c Rys. 3.34 Proces rejestracji planu batymetrycznego jeziora Stężyckiego. GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański c 300300.000000 300900.000000 301500.000000 6008800.000000 b 6009200.000000 a 6009600.000000 6010000.000000 6010400.000000 300300.000000 300900.000000 301500.000000 Rys. 3.35 Proces rejestracji planu batymetrycznego jeziora Stężyckiego za pomocą przestrzennego dopasowania danych wektorowych (opis w tekście). GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański A Rys. 3.36 Digitalizacja ekranowa. Za pomocą kursora wprowadza się obiekty warstwy wektorowej punkt po punkcie (wykorzystanie możliwości powiększania obrazu). GIS w badaniach przyrodniczych Jacek Urbański nałożenie (overlap) luka (gap) Rys. 3.37 Digitalizacja ekranowa. Oddzielne rysowanie połączonych poligonów prowadzi do powstawania luk i nałożeń. G G II S S w w bb aa dd aa nn ii aa cc hh pp rr zz yy rr oo dd nn ii cc zz yy cc hh JJ aa cc ee kk U U rr bb aa ńń ss kk ii A B Rys. 3.38a Digitalizacja ekranowa połączonych poligonów za pomocą automatycznego domykania. G G II S S w w bb aa dd aa nn ii aa cc hh pp rr zz yy rr oo dd nn ii cc zz yy cc hh JJ aa cc ee kk U U rr bb aa ńń ss kk ii b a Rys. 3.38b Edycja połączonych poligonów wymaga uwzględnienia relacji topologicznych (a – warstwa przed edycją; b – warstwa po edycji).
Podobne dokumenty
Systemy Informacji Geograficznej Gis Wseiz Pl
m – mianownik skali skala 1 : 100 000 oznacza, Ŝe długość kaŜdego odcinka w terenie jest na mapie zmniejszona 100 000 razy m = (długość odcinka w terenie) / (długość odcinka na mapie) odcinek o dłu...
Bardziej szczegółowo