Transcript Koordinat Sistemleri - Orman ve Su İşleri Bakanlığı

GPS Ölçü
Sistemleri
Orman ve Su İşleri Bakanlığı
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
Etem AKGÜNDÜZ
Daire Başkan V.
[email protected]
Koordinat Sistemleri
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
2
Koordinat Sistemleri
GPS ve Ülke Nirengi Ağı
GPS teknolojisinin getirdiği katkıların yanında, ülkemiz bazında bu
sistemin etkili ve doğru olarak kullanımını sağlamak için GPS ile
ülke sistemi arasındaki ilişkileri tanımlamak gerekliliğidir
Her iki sistemin jeodezik altyapısı birbirinden farklıdır. Sistemler farklı
datumlara sahiptir ve farklı koordinat sistemleri ile çalışmaktadır
Datum
Elipsoid
Koordinatlar
Projeksiyon
Ülke Sistemi
ED-50
Uluslararası Hayford
2D + H
TM, UTM
ITRF
ITRF-96
GRS-80
3D
TM, UTM
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
GPS
WGS84
WGS84
3D
TM,UTM
3
Koordinat Sistemleri
YERİN ŞEKLİ ve REFERANS YÜZEYLER
YERYÜZÜ
DÖNEL
ELİPSOİDE
BENZER
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
4
Koordinat Sistemleri
YERİN ŞEKLİ ve REFERANS YÜZEYLER
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
5
Koordinat Sistemleri
Elipsoit Bilgileri
İsim
Yıl
a
b
Hayford
1910
6 378 388
6 356 911.946
GRS80
1984
6 378 137
6 356 752.3141
1/298.25722210
WGS84
1984
6 378 137
6 356 752.3141
1/298.257223563
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
basıklık
1/297
6
Koordinat Sistemleri
Yerden Küreye, Küreden Haritaya
Harita projeksiyonu:
Harita ölçeği:
= Küresel Mesafe
Arazi Mesafesi
(e.g. 1:25,000)
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
Ölçek faktörü
=
Harita Mesafesi
Küresel Mesafe
(e.g. 0.9996)
7
Koordinat Sistemleri
Küre Üzerinde Enlem ve Boylam
Boylam
Z
Greenwich
meridian
=0°
N
Enlem
P
•
W
O
•
•


Equator
R
=0°
X
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
 - Coğrafi Boylam
 - Coğrafi Enlem
•
E
Y
R – Ortalama Dünya
Yarıçapı
O – Yer Merkezi
8
Koordinat Sistemleri
Elipsoit Koordinatları
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
9
Koordinat Sistemleri
Coğrafi ve Projeksiyon Koordinatları
(f, )
Harita projeksiyonu
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
(x, y)
10
Koordinat Sistemleri
GAUSS-KRUGER PROJEKSİYONU (TM)
•Deformasyonların önlenmesi için teğet meridyenden fazla
uzaklaşılmaması gerekir.
•Bu amaçla 3 derecede bir silindir geçirilir.
80 Kuzey
27
30
33
36
39
42
45
0 Ekvator
80 Güney
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
11
Koordinat Sistemleri
UTM PROJEKSİYONU
•Gauss-Kruger esasına dayanır,
•Dünya, 60 adet, 6 derecelik dilimlerde iz düşürülür.
•Her bir dilim bir projeksiyon sistemini belirtir.
•Silindir, dilim orta meridyeni boyunca dünyaya teğettir,
•DOM nin 3 derece sağı ve 3 derece solu aynı dilimdedir,
•1:25.000 ve daha küçük ölçekli haritaların yapımı için 6° lik dilimler,
1:10.000 ve daha büyük ölçekli haritaların yapımı için ise 3° lik dilimler
esas alınır.
•UTM projeksiyonunda deformasyonu azaltmak için 6° lik dilimler de
x,y koordinat değerleri 0.9996 küçültme faktörü ile çarpılır.
•DOM nin solundaki y değerlerini eksi değerden kurtarmak için y
değerine 500.000 m. eklenir.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
12
Koordinat Sistemleri
UTM Koordinatları Tek mi?
Her bölgede
olan yerlerin koordinatları aynıdır.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
13
Koordinat Sistemleri
UTM KOORDİNATLARI
Sağa Değer (Y) : 584536.84
6 rakam
Yukarı Değer (X) : 4506753.27
7 rakam
Dilim Numarası Koordinata eklenir.
Sağa Değer (Y) : 36 584536.84
6 rakam
Yukarı Değer (X) :
7 rakam
4506753.27
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
14
Koordinat Sistemleri
UTM PROJEKSİYONU
•Türkiye’de 6 derecelik DOM’leri : 27,33,39,45 dir.
•Bunların bulunduğu zone’lar
: 35,36,37,38 dir.
•Zone numaraları 180 dereceden itibaren 1 ile başlıyor.
•36 inci zone: 36x6=210 – 180 – 3 = 33o
35
27
36
33
37
39
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
38
45
15
Koordinat Sistemleri
DİK (Projected) KOORDİNAT SİSTEMİ
DOM=33
Koordinatların, düzlemde, ekvatordan “X(yukarı değer)”,
dilim orta meridyeninden “Y(sağa değer)” olarak ifade
edildiği koordinat sistemidir.
27
Yukarı
değer=4400000m
30
33
36
39
42
45
250km
750.000
500.000
X=0
250.000
Ekvator
270km
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
16
Koordinat Sistemleri
Topoğrafik Haritalar
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
17
Koordinat Sistemleri
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
18
Pafta İndeksleri
HARİTA İNDEKSLERİ (1:100.000)
İsimlendirme Türkiye’ye özgüdür ve 1:100.000 den başlar.
6° doğu boylamından başlanarak 30’ lık sütunlara bölünür.
75 den başlanarak numara verilir. 99’dan sonra tekrar 1’den başlar.
26°
25°
Enlemlerde 55° 30’ kuzey paralelinden 21°
enlemine kadar 30’ lık satırlara bölünür.
6°
Satırlara
ABCDEFGHİJKLMNOPRSTUVYZ harfleri
verilir. 44° ile 32° 30’ arasında bu harfler
kullanılıyor.
55° 30’ ile 44° arasında harflerin önüne Z
harfi, 32° 30’ ile 21° arasında harflerin
sonuna A harfi ekleniyor.
27°
26°
25°
24°
23°
22°
21°
20°
19°
18°
17°
16°
15°
14°
13°
12°
11°
10°
9°
8°
7°
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
19
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
20
Küresel Konum Belirleme Sistemi
(Global Positioning System)
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
21
Küresel Konumlandırma Sistemi
Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)
Global Konumlandırma
Sistemi(GPS)
“Ne zaman?”, “hangi konum?”,
“ne hız?” gibi sorulara hızlı, doğru
ve ucuz şekilde dünyanın
neresinde ve ne zaman olursa
olsun, her türlü meteorolojik
koşulda yanıt veren, uydulara
dayalı bir radyo navigasyon
sistemidir.
Sistem ile dünya üzerinde
herhangi bir noktada 3 boyutlu
konum belirleyebilmek için en az 4
uydunun aynı anda GPS alıcısının
görüş alanına girmesi şarttır.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
22
Küresel Konumlandırma Sistemi
NAVSTAR GPS
 NAVSTAR GPS (NAVigation System with Time and
Ranging Global Positioning System), başlangıçta askeri
gereksinimler doğrultusunda navigasyon amacıyla üretilmiş,
ancak sonraları sivil kullanıcılar tarafından da yüksek
doğruluklu konum belirleme çalışmalarında kullanılmaya
başlanan ve günümüzde sivil yaşamda pek çok alanda
kullanılmakta olan bir konum belirleme sistemidir.
 Uydulara dayalı bir radyo navigasyon sistemi olan GPS
ile uygun donanıma sahip kullanıcılar, 3 boyutlu presizyonlu
konum, navigasyon ve zaman bilgisini, dünyanın her
yerinde, günün her saatinde, meteorolojik koşullardan
etkilenmeksizin elde edebilirler.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
23
Küresel Konumlandırma Sistemi
GPS Bileşenleri
Uzay Bölümü
NAVSTAR : NAVigation
Satellite Time and Ranging
24 Uydu
20200 Km
Kontrol Bölümü
Kullanıcı Bölümü
Uydu Sinyallerini Toplama
1 Ana İstasyon
5 İzleme İstasyonu
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
24
Küresel Konumlandırma Sistemi
 ABD Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilmiş uydu bazlı konumlandırma sistemidir
 Sistem her biri yeryuvarından yaklaşık 20,200 km yükseklikte yörüngeye
yerleştirilmiş 24 uydudan oluşur
 Bu uydular her bir yörüngede 4 tane olmak üzere, eğimi 55, dolanım süresi 12
saat olan 6 yörünge üzerinde hareket etmektedirler
 Genel bir koordinat sisteminde (WGS84) 3 boyutlu (3D) konum bilgisi
dünyanın her yerinde gün boyu (24 saat) elde edilebilir
 GPS uyduları yeryuvarının merkezine göre konum bilgilerini yayınlayan
yörüngesel kontrol istasyonları olarak düşünülebilir
 Hava şartlarından bağımsızdır
 Ölçülen noktalarda görüş şartlarının sağlanması gerekmez
 Gece ve gündüz ölçme yapılabilir
 Yeryuvarı yüzeyindeki noktalara ilişkin 3 boyutlu vektörlerin değerlendirilmesi
ile yüksek doğruluk veren, yaygın uygulama alanları olan bir sistemdir
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
25
Küresel Konumlandırma Sistemi
GPS tek yönlü bir ölçme sistemidir.
Temel ölçü, sinyalin uydu ve alıcı
saatleri arasında yol alma süresidir.
Sistematik saat senkronizasyon
hatası (time bias) nedeniyle ölçülen
uzunluklar “pseudorange” olarak
adlandırılır.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
26
Küresel Konumlandırma Sistemi
Nokta Konumlandırma
Uzayda bir noktanın üç boyutlu koordinatlarını belirlemek için eş
zamanda ölçülmüş üç uzaklık gereklidir, dördüncü uzaklık saat
senkronizasyon hatasını belirlemek için kullanılır. Ayrıca uydu
koordinatları ve zamanı da bilinmelidir.
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
27
Küresel Konumlandırma Sistemi
GPS Sinyal Yapısı
• GPS uyduları istenilen bilgileri farklı frekanstaki L1 ve L2 taşıyıcı dalgalarını
kullanarak gönderirler. Her bir taşıyıcı dalga üzerine kodlanmış bilgileri taşır.
• GPS uyduları iki taşıyıcı dalgayı ve bu dalgalar üzerindeki kodları kullanarak
aşağıdaki bilgileri kullanıcılara iletir;
ZAMAN
ALMANAK
Fundamental
Frequency
10.23 MHz
P Kod
Presizyonlu
Kod
÷ 10
x 154
L1
1575.42 MHz
x 120
L2
1227.60 MHz
50 BPS
EFEMERİS
C/A Code
1.023 MHz
P-Code
10.23 MHz
P-Code
10.23 MHz
C/A Kod
Kaba Kod
Uydu mesajı
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
28
Küresel Konumlandırma Sistemi
Efemeris Nedir ?
Yaklaşık
konum
X,Y,Z
Yaklaşık
konum
X,Y,Z
Yaklaşık
konum
X,Y,Z
Yaklaşık
konum
X,Y,Z
Efemeris, uydunun yörünge konum bilgilerini içerir.
Yaklaşık
konum
X,Y,Z
Dünya
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
29
Küresel Konumlandırma Sistemi
Kaplumbağalar taşıyıcılardır
Zaman
19 cm
Zaman kodlu kaplumbağalar
veri dosyalarında depolanır
Kaplumbağalar kod (zaman) taşır
L1 kaplumbağları 19 cm uzunluğunda
L2 kaplumbağaları 24 cm uzunluğunda
alıcı
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
30
Küresel Konumlandırma Sistemi
Konum Doğruluğu
İyi uydu geometrisi güçlü
konum çözümü verir
Kötü uydu geometrisi
zayıf konum çözümü
verir
Ambiguity (belirsizlik) çözümünde uydu geometrisinin doğrudan etkisi vardır
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
31
Koordinat Dönüşümü
Dönüşüm (Transformasyon)
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
32
Koordinat Dönüşümü
KOORDİNAT SİSTEMLERİ
Parametre
ED50
ITRF
GPS/Google
Elipsoid
Hayford
İnt.1909
GRS-80
WGS84
Datum
ED-50
ITRF-96
WGS84
TM, UTM
TM,UTM
TM,UTM
TG-50
TG-03
----------
Projeksiyon
Geoid
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
33
Koordinat Dönüşümü
Transformasyon Nedir ?
 Transformasyon, bir koordinat
sistemindeki nokta koordinatlarının
başka bir koordinat sisteminde ifade
edilmesidir
 Herhangi bir dönüşümün ana unsuru
nokta koordinat bilgisidir
Z
 Noktanın fiziksel konumu daima aynı
kalacaktır, değişen sadece koordinat
değerleridir
P
h
 Yatayda ve de düşeyde her iki
sistemde koordinatları bilinen ortak
(eşlenik) noktalar olmalıdır

Y

X
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
34
Koordinat Dönüşümü
Ne Yapmak İstiyoruz ?

GPS ile elde edilen koordinatlar Enlem, Boylam ve
Elipsoidal Yükseklik ya da
X, Y, Z Kartezyen Koordinatları ile ifade edilir

Yersel ölçümlerden elde edilen koordinatlar
Sağa, Yukarı ve Ortometrik Yükseklikle ifade
edilirler
Z
Yükseklik
P
Yukarı
h

Y

Sağa
X
WGS84 Sisteminden Ülke Koordinat Sistemine geçmek istiyoruz
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
35
Koordinat Dönüşümü
3 Boyutlu, 7 Parametreli Helmert Dönüşümü
Bilinen Noktalar
• Yatayda ve
düşeyde 3 yada
daha fazla
koordinatı bilinen
ortak nokta
ZL
Dönüşüm
•
•
•
wz
X, Y ve Z
eksenleri
boyunca 3
öteleme bileşeni
X, Y ve Z
eksenleri
etrafında 3
dönme bileşeni
1 ölçek faktörü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
P
XL
ZS
XS
wx
XO
wy
YL
XL
YS
XS
XS =sR( wx, wy, wz)XL +X0
36
Koordinat Dönüşümü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
37
Koordinat Dönüşümü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
38
Koordinat Dönüşümü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
39
Koordinat Dönüşümü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
40
Koordinat Dönüşümü
Dönüşüm Yolları
• ArcGIS, Netcad, Mapinfo gibi CBS Yazılımlarında
bulunan dönüştürme araçları ile
• J-Trans gibi bağımsız yazılımlarla
• Hazır katsayılarla (1/25.000 Ölç. Top. Har. Olduğu
gibi)
• Manuel olarak
7 Parametreli Helmert Dönüşümü
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı
41
Teşekkürler.
Etem AKGÜNDÜZ
Daire Başkan V.
[email protected]
Bilgi İşlem Dairesi Başkanlığı