OSGeo - User contributions [en]

Croatia/Kratki vodici/transformacija koordinata cs2cs

2011-06-07T13:24:49Z

Wiki-Swadmin:

[[Category:Croatia/Kratki_vodici|T]]

= Transformacija koordinata pomoću proj.4(cs2cs.exe) modula =

== Kratka teorija datuma i projekcija ==
U ovom vodiču ne bih ulazio u detaljno objašnjenje projekcija i datuma, već samo objasnio ono što je potrebno da bi na najjednostavniji način transformirali koordinate (datoteku) iz jedne projekcije u drugu pomoću ''proj.4'' modula. Nažalost, dosta ljudi u praksi ne razumije razliku između datuma i projekcije te kada ima neke podatke najčešće ih ne znaju transformirati iz jedne projekcije u drugu upravo iz tog razloga. Pokušati ću to objasniti na laički način.
Kada imamo neke prostorne podatke, primjerice shp, kml, dwg … podatke, oni skoro uvijek se nalaze u nekom koordinatom sustavu. Svaki koordinatni sustav mora sadržavati datum i može sadržavati projekciju. Primjerice, podaci koje snimamo s GPS-om se nalaze na WGS84 datumu, ali bez projekcije ili recimo podaci iz katastara se nalaze na ''Bessel1841'' datumu i ''Transverse Mercator'' projekciji … itd. Dalje u tekstu će biti objašnjeno što je datum, a što projekcija.

=== Datum ===

[[File:geoid_c100.jpg|thumb|200px]]
Zemlja nije okrugla, već je oblika "krumpira". S obzirom da se na "krumpiru" vrlo teško (čitaj: nikako) mogu obavljati matematičke operacije, potrebno je Zemlju aproksimirati s nekim matematičkim tijelom. Najbliže obliku Zemlje, a pravilnog oblika, je rotacioni elipsoid. Matematička definicija tog elipsoida i njegova orijentacija se naziva '''datumom'''. On se definira skupom parametara, koji trenutno nisu bitni. Na svijetu se koristi mnogo datuma (elipsoida), uglavnom svaka država ima neki svoj datum (elipsoid) koji najbolje paše obliku Zemlje na području te države, ali postoje i globalni datumi (elipsoidi) koje se odnose na cijelu Zemlju. Najpoznatiji globalni datum je WGS84, dok za područje Hrvatske se koristi (bolje rečeno koristio, ali o tome jednom drugi put) Bessel 1841. Koji parametri određuju te datume (elipsoide) je trenutno nebitno, glavno je da znate da postoje ova dva koja se najčešće koriste na području Hrvatske.

Uzmimo jedan primjer, imamo neku točku u jednom datumu (elipsoidu), primjerice na WGS84 (recimo točka snimljena GPS-om). Ukoliko bi htjeli dobiti koordinate te iste točke u drugom datumu (elipsoidu), primjerice Bessel1841, potrebni su nam transformacijski parametri. Ti parametri se nazivaju TOWGS parametri. Skoro svi datumi koji se koriste na svijetu imaju TOWGS parametre. Ukoliko njih ne bi bilo, vrlo teško bi uklopili GPS podatke koji se najviše koriste u praksi. TOWGS parametre definira 7 parametara, tri za translaciju, tri za rotaciju i jedan mjerilo. Primjerice, ovo možete zamisliti kao kada u CAD-u napravite move (translacija), rotate i scale polylinije u 2D prostoru. Za to je potrebno dva parametra translacije (po x i y osi), jedan za rotaciju oko z osi i mjerilo je scale. Ovo je ista stvar, samo u 3D prostoru, tri parametra za translaciju (po x, y i z), tri za rotaciju (oko x,y i z) te jedan za mjerilo (tj. scale). S obzirom da Hrvatska ima "super" sređeno stanje (primijetite navodnike), postoji nekoliko skupova TOWGS parametara. Da ne ulazim u detalje koji sve postoje i gdje se koriste koji, za većinu transformacija su dovoljni parametri koje možete pronaći na [http://spatial-analyst.net/wiki/index.php?title=MGI_/_Balkans_coordinate_systems ovoj stranici] (kasnije u tekstu će biti objašnjeno kako se oni koriste).

'''Niti pod kojim slučajem ne koristiti parametre koji dolaze u softverima poput AutoCAD-a, ArcGIS-a, QGIS-a i sl., niti sa stranica poput [http://spatialreference.org/ http://spatialreference.org/]. U većini slučajeva su krivi i mogu dovesti do potpuno krivih transformacija.'''

=== Projekcija ===

S obzirom da smo Zemlju aproksimirali elipsoidom, još uvijek nam je to neupotrebljivo jer sve koordinate su na elipsoidu u obliku fi i lamda. U ovom obliku nije moguće mjeriti, računati površine ili raditi bilo kakve druge matematičke operacije (teoretski je moguće je dosta teško). Primjerice, s točkama snimljene GPS-om ne možemo raditi standardne operacije poput mjerenja udaljenosti ili površina jer se ti podaci nalaze u WGS84 datumu bez projekcije, tj. na elipslidu. Što znači da su jedinice kutne (fi i lambda) te rezultat mjerenja udaljenosti bi također davao neke kutne jednice koje nemaju nekog smisla. Da bi se to ispravilo, potrebne su nam projekcije.

Ovdje na red dolaze projekcije. One nam omogućavaju da Zemlju koja je trenutno definirana elipsoidom, pretvorimo u ravnu plohu. Kada imamo Zemlju u obliku ravne plohe (ravnina) na njoj možemo mjeriti, računati itd. Projekcija nije ništa više od skupa matematičkih formula koje koordinate na elipsoidu pretvaraju u koordinate u ravnini. Opet kao i kod datuma, za svako područje na Zemlji postoje najpovoljnije projekcije. Ovdje ne bih ulazio u detalje projekcija već se orijentirao samo na Hrvatsku i one "najpopularnije". U Hrvatskoj se koristi ''Transverse Mercator'' projekcija ili još zvana ''Gauss–Krüger'' projekcija. Ona je također definirana sa skupom parametra. Koji su to parametri, trenutno nije toliko bitno, ali možete ih vidjeti u gore navedenom linku. Koriste se dvije "varijacije" ''Transverse Mercator''-ove projekcije koje za nazivaju 5.zona i 6.zona.

=== Proj.4 definicije pojedinih koordinatnih sustava ===

==== WGS84 ====

*nije ime za koordinatni sustav već za datum, ali se koristi također za koordinatni sustav koji je na datumu WGS84 bez projekcije
*najčešće su to podaci koje dobijem pomoću GPS uređaja
*Google Maps/Earth, OpenStreetMap, Bing Maps … koriste ga kao temeljni koordinatni sustav za pohranu podataka iako prikazuju podatke u projekciji
----
<code>'''+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0'''</code>
----

==== HDKS (Hrvatski Državni Koordinatni Sustav) ====

*još uvijek naviše korišten koordinati sustav u Hrvatskoj iako je novi stupio na snagu
*podaci u ovom koordinatnom sustavu se nalaze na Bessel1841 datumu i Transverse Mercator projekciji

'''5. zona'''

----

<code>'''+proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=15 +k=0.9999 +x_0=5500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>

----

'''6.zona'''

----

<code>'''+proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=18 +k=0.9999 +x_0=6500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>

----

 

Vidi Diskusiju na stranici [[Talk:Croatia/Kratki vodici/Oracle HTRS96]] 

== Proj.4 modul ==

Transformcija koordinata je moguća u skoro svakom CAD i GIS softveru, ali ovdje će biti objašnjeno pomoću proj.4 modula kojeg je moguće skinuti s [http://trac.osgeo.org/proj/ ove stranice]. Windows korisnici skidaju "''Prebuilt Win32 executables''". Nema instalacije već je dovoljno otpakirati zip datoteke bilo gdje na disk, primjerice na D disk (''D:\proj''). Ne pokušavajte pokretati exe datoteke jer nisu namijenjene za korištenje u windows okruženju već putem komadne linije. Odite na ''Start->All Programs->Accessories->Command Prompt''. Trebala bi se otvoriti komandna linija. Napišite ''d:'' , pa ''cd proj\bin''. Trebali bi se sada nalaziti u direktoriju gdje ste otpakirali proj.4 modul. Upišite sljedeću komandu:
----
<code>'''cs2cs +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +to +proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=15 +k=0.9999 +x_0=5500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>
----
nakon toga upisujete koordinatu koju želite pretvoriti iz WGS84 koordinatnog sustava u HDKS, odvojenu '''razmakom''', ne zarezom ili točkom-zarez.

[[File:cs2cs.jpg|center]]

U primjeru na slici je to koordinata ''15d57'48.21"'' i ''45d48'30.29"'' u WGS84 koordinatnom sustavu, koja označava lokaciju Geodetskog fakulteta u Zagrebu. Pretvorena koordinata u HDKS 5. zona se nalazi ispod unesene koordinate. Na slici se također može vidjeti i visina kod pretvorene koordinate (''-41.672'') iako nismo unijeli visinu za koordinatu, zanemarite to. Za područje cijele Hrvatske ne postoje parametri koji uključuju i 3. dimenziju, visinu. Visina se mora računati na drugi način, što nije trenutno tematika ovog vodiča.

Sintaksa cs2cs.exe programa je:
----
'''cs2cs''' definicija_koordinatkog_sustava_iz_kojeg '''+to''' definicija_koordinatkog_sustava_u_koji
----
Tako, primjerice, da želimo transformirati koordinatu iz 6. Zone HDKS u WGS84 naredba bi bila:
----
<code>'''cs2cs''' +proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=18 +k=0.9999 +x_0=6500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m '''+to''' +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0</code>
----
Na ovaj način možete transformirati koordinatu po koordinatu. Sljedeći vodič će objasniti kako transformirati cijelu datoteku.

Croatia/Kratki vodici/transformacija koordinata cs2cs

2011-06-07T13:22:10Z

Wiki-Swadmin:

[[Category:Croatia/Kratki_vodici|T]]

= Transformacija koordinata pomoću proj.4(cs2cs.exe) modula =

== Kratka teorija datuma i projekcija ==
U ovom vodiču ne bih ulazio u detaljno objašnjenje projekcija i datuma, već samo objasnio ono što je potrebno da bi na najjednostavniji način transformirali koordinate (datoteku) iz jedne projekcije u drugu pomoću ''proj.4'' modula. Nažalost, dosta ljudi u praksi ne razumije razliku između datuma i projekcije te kada ima neke podatke najčešće ih ne znaju transformirati iz jedne projekcije u drugu upravo iz tog razloga. Pokušati ću to objasniti na laički način.
Kada imamo neke prostorne podatke, primjerice shp, kml, dwg … podatke, oni skoro uvijek se nalaze u nekom koordinatom sustavu. Svaki koordinatni sustav mora sadržavati datum i može sadržavati projekciju. Primjerice, podaci koje snimamo s GPS-om se nalaze na WGS84 datumu, ali bez projekcije ili recimo podaci iz katastara se nalaze na ''Bessel1841'' datumu i ''Transverse Mercator'' projekciji … itd. Dalje u tekstu će biti objašnjeno što je datum, a što projekcija.

=== Datum ===

[[File:geoid_c100.jpg|thumb|200px]]
Zemlja nije okrugla, već je oblika "krumpira". S obzirom da se na "krumpiru" vrlo teško (čitaj: nikako) mogu obavljati matematičke operacije, potrebno je Zemlju aproksimirati s nekim matematičkim tijelom. Najbliže obliku Zemlje, a pravilnog oblika, je rotacioni elipsoid. Matematička definicija tog elipsoida i njegova orijentacija se naziva '''datumom'''. On se definira skupom parametara, koji trenutno nisu bitni. Na svijetu se koristi mnogo datuma (elipsoida), uglavnom svaka država ima neki svoj datum (elipsoid) koji najbolje paše obliku Zemlje na području te države, ali postoje i globalni datumi (elipsoidi) koje se odnose na cijelu Zemlju. Najpoznatiji globalni datum je WGS84, dok za područje Hrvatske se koristi (bolje rečeno koristio, ali o tome jednom drugi put) Bessel 1841. Koji parametri određuju te datume (elipsoide) je trenutno nebitno, glavno je da znate da postoje ova dva koja se najčešće koriste na području Hrvatske.

Uzmimo jedan primjer, imamo neku točku u jednom datumu (elipsoidu), primjerice na WGS84 (recimo točka snimljena GPS-om). Ukoliko bi htjeli dobiti koordinate te iste točke u drugom datumu (elipsoidu), primjerice Bessel1841, potrebni su nam transformacijski parametri. Ti parametri se nazivaju TOWGS parametri. Skoro svi datumi koji se koriste na svijetu imaju TOWGS parametre. Ukoliko njih ne bi bilo, vrlo teško bi uklopili GPS podatke koji se najviše koriste u praksi. TOWGS parametre definira 7 parametara, tri za translaciju, tri za rotaciju i jedan mjerilo. Primjerice, ovo možete zamisliti kao kada u CAD-u napravite move (translacija), rotate i scale polylinije u 2D prostoru. Za to je potrebno dva parametra translacije (po x i y osi), jedan za rotaciju oko z osi i mjerilo je scale. Ovo je ista stvar, samo u 3D prostoru, tri parametra za translaciju (po x, y i z), tri za rotaciju (oko x,y i z) te jedan za mjerilo (tj. scale). S obzirom da Hrvatska ima "super" sređeno stanje (primijetite navodnike), postoji nekoliko skupova TOWGS parametara. Da ne ulazim u detalje koji sve postoje i gdje se koriste koji, za većinu transformacija su dovoljni parametri koje možete pronaći na [http://spatial-analyst.net/wiki/index.php?title=MGI_/_Balkans_coordinate_systems ovoj stranici] (kasnije u tekstu će biti objašnjeno kako se oni koriste).

'''Niti pod kojim slučajem ne koristiti parametre koji dolaze u softverima poput AutoCAD-a, ArcGIS-a, QGIS-a i sl., niti sa stranica poput [http://spatialreference.org/ http://spatialreference.org/]. U većini slučajeva su krivi i mogu dovesti do potpuno krivih transformacija.'''

=== Projekcija ===

S obzirom da smo Zemlju aproksimirali elipsoidom, još uvijek nam je to neupotrebljivo jer sve koordinate su na elipsoidu u obliku fi i lamda. U ovom obliku nije moguće mjeriti, računati površine ili raditi bilo kakve druge matematičke operacije (teoretski je moguće je dosta teško). Primjerice, s točkama snimljene GPS-om ne možemo raditi standardne operacije poput mjerenja udaljenosti ili površina jer se ti podaci nalaze u WGS84 datumu bez projekcije, tj. na elipslidu. Što znači da su jedinice kutne (fi i lambda) te rezultat mjerenja udaljenosti bi također davao neke kutne jednice koje nemaju nekog smisla. Da bi se to ispravilo, potrebne su nam projekcije.

Ovdje na red dolaze projekcije. One nam omogućavaju da Zemlju koja je trenutno definirana elipsoidom, pretvorimo u ravnu plohu. Kada imamo Zemlju u obliku ravne plohe (ravnina) na njoj možemo mjeriti, računati itd. Projekcija nije ništa više od skupa matematičkih formula koje koordinate na elipsoidu pretvaraju u koordinate u ravnini. Opet kao i kod datuma, za svako područje na Zemlji postoje najpovoljnije projekcije. Ovdje ne bih ulazio u detalje projekcija već se orijentirao samo na Hrvatsku i one "najpopularnije". U Hrvatskoj se koristi ''Transverse Mercator'' projekcija ili još zvana ''Gauss–Krüger'' projekcija. Ona je također definirana sa skupom parametra. Koji su to parametri, trenutno nije toliko bitno, ali možete ih vidjeti u gore navedenom linku. Koriste se dvije "varijacije" ''Transverse Mercator''-ove projekcije koje za nazivaju 5.zona i 6.zona.

=== Proj.4 definicije pojedinih koordinatnih sustava ===

==== WGS84 ====

*nije ime za koordinatni sustav već za datum, ali se koristi također za koordinatni sustav koji je na datumu WGS84 bez projekcije
*najčešće su to podaci koje dobijem pomoću GPS uređaja
*Google Maps/Earth, OpenStreetMap, Bing Maps … koriste ga kao temeljni koordinatni sustav za pohranu podataka iako prikazuju podatke u projekciji
----
<code>'''+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0'''</code>
----

==== HDKS (Hrvatski Državni Koordinatni Sustav) ====

*još uvijek naviše korišten koordinati sustav u Hrvatskoj iako je novi stupio na snagu
*podaci u ovom koordinatnom sustavu se nalaze na Bessel1841 datumu i Transverse Mercator projekciji

'''5. zona'''

----

<code>'''+proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=15 +k=0.9999 +x_0=5500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>

----

'''6.zona'''

----

<code>'''+proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=18 +k=0.9999 +x_0=6500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>

----

 

Vidi Diskusiju na stranici [[Croatia/Kratki vodici/Oracle HTRS96]] 

== Proj.4 modul ==

Transformcija koordinata je moguća u skoro svakom CAD i GIS softveru, ali ovdje će biti objašnjeno pomoću proj.4 modula kojeg je moguće skinuti s [http://trac.osgeo.org/proj/ ove stranice]. Windows korisnici skidaju "''Prebuilt Win32 executables''". Nema instalacije već je dovoljno otpakirati zip datoteke bilo gdje na disk, primjerice na D disk (''D:\proj''). Ne pokušavajte pokretati exe datoteke jer nisu namijenjene za korištenje u windows okruženju već putem komadne linije. Odite na ''Start->All Programs->Accessories->Command Prompt''. Trebala bi se otvoriti komandna linija. Napišite ''d:'' , pa ''cd proj\bin''. Trebali bi se sada nalaziti u direktoriju gdje ste otpakirali proj.4 modul. Upišite sljedeću komandu:
----
<code>'''cs2cs +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +to +proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=15 +k=0.9999 +x_0=5500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m'''</code>
----
nakon toga upisujete koordinatu koju želite pretvoriti iz WGS84 koordinatnog sustava u HDKS, odvojenu '''razmakom''', ne zarezom ili točkom-zarez.

[[File:cs2cs.jpg|center]]

U primjeru na slici je to koordinata ''15d57'48.21"'' i ''45d48'30.29"'' u WGS84 koordinatnom sustavu, koja označava lokaciju Geodetskog fakulteta u Zagrebu. Pretvorena koordinata u HDKS 5. zona se nalazi ispod unesene koordinate. Na slici se također može vidjeti i visina kod pretvorene koordinate (''-41.672'') iako nismo unijeli visinu za koordinatu, zanemarite to. Za područje cijele Hrvatske ne postoje parametri koji uključuju i 3. dimenziju, visinu. Visina se mora računati na drugi način, što nije trenutno tematika ovog vodiča.

Sintaksa cs2cs.exe programa je:
----
'''cs2cs''' definicija_koordinatkog_sustava_iz_kojeg '''+to''' definicija_koordinatkog_sustava_u_koji
----
Tako, primjerice, da želimo transformirati koordinatu iz 6. Zone HDKS u WGS84 naredba bi bila:
----
<code>'''cs2cs''' +proj=tmerc +pm=greenwich +lat_0=0 +lon_0=18 +k=0.9999 +x_0=6500000 +y_0=0 +ellps=bessel +towgs84=550.499,164.116,475.142,5.80967,2.07902,-11.62386,0.99999445824 +units=m '''+to''' +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs +towgs84=0,0,0,0,0,0,0</code>
----
Na ovaj način možete transformirati koordinatu po koordinatu. Sljedeći vodič će objasniti kako transformirati cijelu datoteku.

Talk:Croatia/Kratki vodici/Oracle HTRS96

2011-06-07T13:01:43Z

Wiki-Swadmin: Službeni parametri za 7 parametarsku transformaciju; GRID transformacija.

Prema službenom programu T7D (izdanom od strane Državne Geodetske Uprave Raepublike Hrvatske) parametri za 7 parametarsku transformaciju su: 

za osnovni smjer transformacije iz novog sustava u stari (ETRS89>>HDKS):

tX = -546.71439 tY = -162.42163 tZ = -469.53482 rX = 5.90565445 rY = 2.07283736 rZ = -11.51057649 dM = 4.45664759

za obrnuti smjer transformacije iz starog sustava u novi (HDKS>>ETRS89):

tX = 546.70776 tY = 162.37348 tZ = 469.53683 rX = -5.90560751 rY = -2.07314165 rZ = 11.51062442 dM = -4.45886242 

Razlike u apsolutnim vrijednostima transformacijskih parametara posljedica su pravila za sastavljanje jednadžbi popravaka za njihov izračun – odnosno činjenice u kojem smjeru su koje od oba niza koordinata referentne/ishodišne, odnosno rezultantne/ciljne.

Nakon samog čina Helmertove prostorne 7-parametarske transformacije za osnovni smjer računanja, rezultantne koordinate se dodatno korigiraju/popravljaju distorzionim popravcima iz jedinstvenog transformacijskog modela kojeg čini pravokutno polje dimenzija (GRID transformacija). Grid datoteku s distorzionim popravcima treba dobaviti od DGU. 

Isto tako treba istražiti kako se GRID transformacije ugrađuju u Oracle Spatial.