Transcript Geokodowanie dr hab. Ryszard Walkowiak prof. nadzw. Geokodowanie  Położenie geograficzne jest elementem charakterystycznym dla danych przestrzennych, cechą która pozwala zlokalizować dane zjawisko na powierzchni.

Geokodowanie
dr hab. Ryszard Walkowiak prof. nadzw.
Geokodowanie
 Położenie geograficzne jest elementem charakterystycznym dla
danych przestrzennych, cechą która pozwala zlokalizować dane
zjawisko na powierzchni Ziemi i zapisać je w systemie
geoinformacyjnym.
 W celu prawidłowego zapisania danych przestrzennych,
każdemu obiektowi przyporządkowane są jego współrzędne.
 W literaturze obcej istnieje kilka terminów określających proces
przypisania współrzędnych obiektom przestrzennym:
georeferencing, geolocating, geocoding. W języku polskim
przyjęto nazywać ten proces geokodowaniem.
 Z punktu widzenia informatyki jest to wzbogacenie rekordu
danych o pole lub pola przechowujące współrzędne.
Geokodowanie
Warunkiem koniecznym poprawnego geokodowania jest
zapewnienie
jednoznaczności
przypisania
współrzędnych obiektowi, tzn. zapewnienia, że różnym
obiektom przypisane zostaną różne współrzędne.
Dobry sposób określenia położenia powinien też być
niezmienny w czasie.
Geokodowanie
Istnieje wiele metod lokalizacji obiektów. Każda z nich
charakteryzuje się specyficzną precyzją zależną od
wielkości opisywanego obszaru:
 Nazwa geograficzna,
 Adres i kod pocztowy,
 Kataster,
 Pomiary Ziemi:
 Współrzędne geograficzne,
 Odwzorowania kartograficzne,
 GPS
Geokodowanie - Nazwa geograficzna
Nazwanie miejsca jest najprostszą i najstarszą metodą
określenia położenia, np. Apteka „Pod orłem” w
Poznaniu.
Jest ona powszechnie stosowana do opisu oceanów,
mórz, kontynentów, państw, miast, ulic itd.
Metoda ta ma dwie zasadnicze wady:
 ten sam obiekt może mieć różne nazwy
 Warszawa, Warsaw, Warschau
 Mt. Everest, Czomolungma
Geokodowanie - Nazwa geograficzna
 mogą istnieć różne obiekty o tych samych nazwach.
Nazwy ulic są na ogół jednoznaczne w ramach miasta,
ale w rożnych miastach mogą się powtarzać.
Nazwa Warszawa w Polsce jest jednoznaczna, ale już w
świecie nie.
Geokodowanie - Adres i kod pocztowy
W XIX wieku wprowadzono adresy pocztowe.
U ich podstaw legły następujące założenia:
 mieszkaniec każdego domu lub właściciel lokalu
użytkowego są potencjalnymi odbiorcami przesyłek
pocztowych.
 domy są budowane wzdłuż ulic lub rzek, zatem mogą
być ponumerowane w pewnym, rosnącym porządku,
 ulice mają nazwy unikatowe w danej dzielnicy,
 dzielnice mają nazwy unikatowe w danym mieście,
 miasta mają nazwy unikatowe w danym kraju.
Geokodowanie - Adres i kod pocztowy
Jeśli te założenia są prawdziwe, to możliwa jest
jednoznaczna identyfikacja każdego budynku.
Adresy pocztowe są obecnie najbardziej uniwersalnym
sposobem określania położenia. Są używane przy
dostarczaniu poczty i innych towarów lub usług.
Przechowywane są w bazach adresowych.
Systemy geoinformacyjne wykorzystują dane z baz
adresowych po uprzednim przekształceniu adresu
pocztowego na współrzędne geograficzne, dogodniejsze
do analiz przestrzennych.
Geokodowanie - Adres i kod pocztowy
Kody pocztowe wprowadzono w wielu krajach pod koniec
XX wieku głównie z myślą o usprawnieniu sortowania
przesyłek przed spedycją.
Granice stref oznaczonych kodem pocztowym mogą służyć
do lokalizacji grupy budynków.
 W Polsce system kodów pocztowych (Pocztowe Numery
Adresowe – PNA) wprowadzono 1 stycznia 1973
 Kody pocztowe mają format dd-ddd, gdzie d oznacza cyfrę,
i umieszcza się je z lewej strony nazwy miejscowości, w
której znajduje się pocztowy urząd oddawczy. Pierwsza
cyfra określa okręg pocztowy, a cały PNA jest przypisany
albo do urzędu pocztowego, albo, w tzw. miastach
wydzielonych, do poszczególnych ulic i domów.
Geokodowanie - Adres i kod pocztowy
Znaczenie kolejnych cyfr
 Pierwsza – okręg kodowy – określa okręg pocztowy. W momencie
wprowadzenia PNA były to ówczesne jedno lub dwa województwa.
 Druga – strefa kodowa – wskazuje część okręgu którym jest określony
obszar położony wzdłuż linii komunikacyjnych lub miasto
wojewódzkie.
 Trzecia - sektor kodowy – obejmuje obszar podległy rozdzielni
sektorowej (dawne powiaty), a w dziewiętnastu największych miastach
umowne części miast. Takie były założenia w chwili tworzenia
systemu. Obecnie, gdy likwidacji uległy urzędy sektorowe pojęcie
„sektor” jest pojęciem abstrakcyjnym, a trzecia cyfra kodu pozostanie
wyróżnikiem, określającym jakiś obszar pocztowy.
 Czwarta i piąta (czytane łącznie) wskazują placówkę pocztową i jej
obszar działania, a w 19 największych miastach jednostkę
doręczeniową.
Kataster
Kataster
jest
rodzajem
rejestru,
w
którym
przechowywane są dane o własności terenu.
Jest on wykorzystywany do celów podatkowych i
planistycznych.
Podstawową jednostką jest tzw. działka.
Działki są oznaczane numerem lub kodem, który nie
ulega zmianom, może więc być wykorzystywany jako
identyfikator w systemach geoinformacyjnych.
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Najlepszym sposobem określenia położenia jest taki,
który nie ma ograniczenia wynikającego z precyzji
pomiaru, a ponadto opiera się na współrzędnych
umożliwiających obliczenia kartometryczne.
Warunki te spełnione są przez współrzędne geograficzne
odnoszące się do układu globu ziemskiego.
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
(Południk - długość geograficzna)
(Równoleżnik - szerokość geograficzna)
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Szerokość i długość geograficzna pozwalają wyznaczyć
położenie dowolnego punktu na powierzchni Ziemi.
Są to miary kątowe odniesione do przyjętego układu:
 południka zerowego przechodzącego przez
obserwatorium astronomiczne w Greenwich,
 równika,
 środka masy Ziemi,
 osi obrotu Ziemi.
Dzięki takiemu układowi współrzędnych można obliczyć
odległość między dwoma dowolnymi punktami na
powierzchni elipsoidy.
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
W celu zobrazowania powierzchni Ziemi, będącej elipsoidą,
na płaskich mapach przeprowadza się odwzorowanie
przekształcające współrzędne geograficzne (, ) na
współrzędne prostokątne (x, y).
Odwzorowania zachowujące jedną (i tylko jedną) z własności
powierzchni Ziemi dzielimy na:
 wiernokątne – zachowują kształt małych obiektów.
Stosowane np. w nawigacji – stały kurs statku oznacza
zachowanie stałych kątów między prostą wyznaczającą
kierunek ruchu statku a wszystkimi południkami.
 wiernopowierzchniowe – powierzchnie mierzone na mapie
są takie same jak na powierzchni Ziemi.
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Ze względu na powierzchnię, na którą rzutowana jest
powierzchnia Ziemi, odwzorowania dzielimy na:
 walcowe,
 stożkowe,
 azymutalne.
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Odwzorowanie walcowe - równoodległościowe
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Odwzorowanie stożkowe
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Odwzorowanie azymutalne
Pomiary Ziemi
Współrzędne geograficzne
Dokładne obliczenie współrzędnych geograficznych
wymagało określenia modelu bryły geometrycznej
obrazującej dokładnie kształt globu ziemskiego.
Powszechnie przyjętym standardem stała się elipsoida
WGS84 (World Geodetic System of 1984).
Założono tam następujące parametry Ziemi:
oś dłuższa a = 6 378 137,0 m
oś krótsza
b = 6 356 752,314 245 m
Dzięki temu, możliwe jest obliczenie odległości między
dwoma punktami jako długości łuku łączącego te punkty
i leżącego na powierzchni elipsoidy.
GPS
Jedną z najwygodniejszych i najszybszych metod
wyznaczania współrzędnych geograficznych jest
wykorzystanie satelitarnego systemu
radionawigacyjnego.
Obecnie funkcjonują dwa takie systemy:
 amerykański GPS (Global Positioning System),
 rosyjski GLONASS (ГЛОНАСС , ГЛОбальная
Навигационная Спутниковая Система)
 w przygotowaniu jest europejski GALILEO.
GPS
System GPS obsługują 24 satelity krążące na wysokości
około 20 200 km nad Ziemią. Ich okres obiegu wynosi
12 godzin.
GPS
Działanie polega na pomiarze czasu dotarcia sygnału radiowego z
satelitów do odbiornika.
Znając prędkość fali elektromagnetycznej oraz znając dokładny czas
wysłania danego sygnału można obliczyć odległość odbiornika od
satelitów.
Sygnał GPS zawiera w sobie informację o układzie satelitów na niebie
(tzw. almanach) oraz informację o ich teoretycznej drodze oraz
odchyleniach od niej (tzw. efemeryda).
Odbiornik GPS w pierwszej fazie aktualizuje te informacje w swojej
pamięci oraz wykorzystuje w dalszej części do ustalenia swojej odległości
od poszczególnych satelitów, dla których odbiornik jest w zasięgu.
Następnie na podstawie odległości od poszczególnych satelitów oblicza
pozycję odbiornika i podaje ją w wybranym układzie odniesienia standardowo jest to WGS 84. Może także obliczać wysokość położenia
odbiornika.
GPS
Do prawidłowego obliczenia pozycji odbiornika
potrzebne są dane z co najmniej trzech
satelitów:
 odległość od jednego satelity pozwala
określić sferę, na której znajduje się
odbiornik,
 odległość od drugiego satelity zawęża
umiejscowienie odbiornika do okręgu
będącego przecięciem dwóch sfer,
 odległość od trzeciego satelity wyznacza dwa
punkty będące przecięciem trzech sfer. Jeden
z nich można zawsze wyeliminować jako
leżący zbyt wysoko.
 dla wyznaczenia wysokości odbiornika
niezbędna jest widoczność czterech satelitów.