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qgis:basic:a_grundlagen:al04_kartennetzentwuerfe_geodaetisches_datum_projektionen [2023/02/27 12:18] – map | qgis:basic:a_grundlagen:al04_kartennetzentwuerfe_geodaetisches_datum_projektionen [2024/02/06 14:04] (aktuell) – [Tabelle] map | ||
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- | ====== Kartennetzentwürfe, | + | ======Kartennetzentwürfe, |
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- | **Abb. 1:** Gerhard Mercator (1512 - 1594)}}] | + | |
Im Kontext von GIS bezieht sich der Begriff " | Im Kontext von GIS bezieht sich der Begriff " | ||
- | ===== Kartenprojektionen und Kartennetzentwurf ===== | + | |
+ | =====Kartenprojektionen und Kartennetzentwurf===== | ||
Die Verebnung der dreidimensionalen Erdgestalt auf eine Fläche verstehen wir als **Projektion**. Als würde man in einem Globus eine (starke) Lichtquelle installieren und in einem dunklen Raum einschalten: | Die Verebnung der dreidimensionalen Erdgestalt auf eine Fläche verstehen wir als **Projektion**. Als würde man in einem Globus eine (starke) Lichtquelle installieren und in einem dunklen Raum einschalten: | ||
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1569 ist es dem genialen Kartografen und Geografen **[[wpde> | 1569 ist es dem genialen Kartografen und Geografen **[[wpde> | ||
Seit an wurden immer weiter Modelle entwickelt - es gibt inzwischen hunderte - welche alle für einen bestimmten Zweck maximal geeignet sind. Aber **keines** davon **ist wirklich exakt**, denn mathematisch betrachtet ist es **unmöglich** einen 3-Dimensionalen Körper **verzerrungsfrei** auf eine Fläche zu bringen. Wie wir auch vorgehen, das einzige was wir tun können ist die für unsere Aufgabenstellung **richtige Auswahl zu treffen**. | Seit an wurden immer weiter Modelle entwickelt - es gibt inzwischen hunderte - welche alle für einen bestimmten Zweck maximal geeignet sind. Aber **keines** davon **ist wirklich exakt**, denn mathematisch betrachtet ist es **unmöglich** einen 3-Dimensionalen Körper **verzerrungsfrei** auf eine Fläche zu bringen. Wie wir auch vorgehen, das einzige was wir tun können ist die für unsere Aufgabenstellung **richtige Auswahl zu treffen**. | ||
- | In **Deutschland** verwenden wir beispielsweise seit 1995 das **U**niversal **T**ransvers **M**ercartor System (**UTM**, auf Grundlage der [[wpde> | + | In **Deutschland** verwenden wir beispielsweise seit 1995 das **U**niversal **T**ransvers **M**ercartor System (**UTM**, auf Grundlage der [[wpde> |
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- | Nicht verstanden? Kein Problem, die **Sendung mit der Maus** erklärt es verständlicher! Teil 1: [[https:// | + | Nicht verstanden? Kein Problem, die **Sendung mit der Maus** erklärt es verständlicher! Teil 1: https:// |
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- | Spannde Links zum Ausprobieren: | + | |
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+ | Spannde Links zum Ausprobieren: | ||
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+ | =====Das Geoid und das Geodätische Datum===== | ||
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Das Problem der Erdprojektion ist jedoch nicht das einzige denn die Erde ist nicht perfekt rund und homogen, wie wir es uns gerne vorstellen. Gebirge, Ebenen und Ozeanböden haben alle eine **unterschiedliche Dichte** und folglich eine** unterschiedlich starke Gravitation**, | Das Problem der Erdprojektion ist jedoch nicht das einzige denn die Erde ist nicht perfekt rund und homogen, wie wir es uns gerne vorstellen. Gebirge, Ebenen und Ozeanböden haben alle eine **unterschiedliche Dichte** und folglich eine** unterschiedlich starke Gravitation**, | ||
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- | Die Höhen und Tiefen unserer Erdoberfläche bewegen sich zwischen -420m (totes Meer) und 8848m (Mt. Everest)... aber wie können wir eine solche Aussage treffen? Von welcher Höhe gehen wir denn aus? Was ist dieses " | + | |
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+ | Die Höhen und Tiefen unserer Erdoberfläche bewegen sich zwischen -420m (totes Meer) und 8848m (Mt. Everest)... aber wie können wir eine solche Aussage treffen? Von welcher Höhe gehen wir denn aus? Was ist dieses " | ||
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Hierfür bedienen wir uns einem idealisierten Körper, | Hierfür bedienen wir uns einem idealisierten Körper, | ||
In **Europa** (und damit auch in **Deutschland**) verwenden wir das **Europäische Terrestrische Referenzsystem (ETRS)** bzw. das **Internationale Terrestrische Referenzsystem (ITRS)**. Es ist für Europa das geeignetere Bezugsystem für präzise Messungen und Planungen, wobei der Genauigkeits-Unterschied zu WGS84 mit wenigen Zentimetern minimal ausfällt. | In **Europa** (und damit auch in **Deutschland**) verwenden wir das **Europäische Terrestrische Referenzsystem (ETRS)** bzw. das **Internationale Terrestrische Referenzsystem (ITRS)**. Es ist für Europa das geeignetere Bezugsystem für präzise Messungen und Planungen, wobei der Genauigkeits-Unterschied zu WGS84 mit wenigen Zentimetern minimal ausfällt. | ||
- | ===== Koordinatenreferenzsystem/ | + | |
+ | =====Koordinatenreferenzsystem/ | ||
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Das Koordinatenreferenzsystem bzw. das Koordinatenbezugssystem definiert des **Geodätische Datum**, | Das Koordinatenreferenzsystem bzw. das Koordinatenbezugssystem definiert des **Geodätische Datum**, | ||
Es ist quasi die Maßeinheit - nur damit kann ein Koordinatendupel eindeutig einem Ort zugeordnet werden. Was für einen Preis/ | Es ist quasi die Maßeinheit - nur damit kann ein Koordinatendupel eindeutig einem Ort zugeordnet werden. Was für einen Preis/ | ||
- | ==== EPSG (European Petroleum Survey Group) ==== | + | |
+ | ====EPSG (European Petroleum Survey Group)==== | ||
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Was hat Öl und Gas mit Koordinaten zu tun? An sich nichts! Aber die // | Was hat Öl und Gas mit Koordinaten zu tun? An sich nichts! Aber die // | ||
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- | Auf der Seite [[http:// | + | <WRAP tip>****Auf der Seite [[http:// |
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**Beispiele: | **Beispiele: | ||
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- | | 4326 | WGS-84 / geographisch 2D | weltweites System für GPS-Geräte, | + | |
- | | 25832 | ETRS89 / UTM Zone 32N | von 6° O bis 12° O - Fläche: Deutschland (West+Mitte) + Österreich (West) + Schweiz | + | ^ EPSG-Code ^ Koordinatenreferenzsystem |
- | | 4647 | ETRS89 / UTM Zone 32N (zE-N) | + | | 4326 |
- | | 25833 | ETRS89 / UTM Zone 33N | von 12° O bis 18° O - Fläche: Deutschland (Ost) + Österreich (Mitte+Ost) | + | | 25832 | ETRS89 / UTM Zone 32N |
- | | 5650 | ETRS89 / UTM Zone 33N (zE-N) | + | | 4647 |
- | | 31466 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 2 | Fläche: Deutschland - westlich von 7,5° O | | + | | 25833 | ETRS89 / UTM Zone 33N |
- | | 31467 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 3 | Fläche: Deutschland - von 7,5° O bis 10,5° O | | + | | 5650 |
- | | 31468 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 4 | Fläche: Deutschland - von 10,5° O bis 13,5° O | | + | | 31466 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 2 |
- | | 31469 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 5 | Fläche: Deutschland - von 13,5° O bis 16,5° O | | + | | 31467 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 3 |
- | | 3857 | WGS 84 / Pseudo-Mercator | + | | 31468 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 4 |
+ | | 31469 | DHDN / Gauß-Krüger Zone 5 | ||
+ | | 3857 | ||
===== Messungen: Planimetrisch versus Ellipsoidal ===== | ===== Messungen: Planimetrisch versus Ellipsoidal ===== | ||
- | Eine immer wieder aufkommende Frage ist: //Warum erhalte ich unterschiedliche Messergebnisse?// | + | |
+ | Eine immer wieder aufkommende Frage ist: //Warum erhalte ich unterschiedliche Messergebnisse?// | ||
== Planimetrische Messung == | == Planimetrische Messung == | ||
- | Bei dieser Methode wird die Fläche **direkt auf der Karte** gemessen, ohne Berücksichtigung der Erddimensionen, | ||
- | == Ellipsoidale | + | Bei dieser Methode wird die Fläche **direkt auf der Karte** gemessen, ohne Berücksichtigung der Erddrehung, also ohne Berücksichtigung der Höhe der Erdoberfläche. Planimetrische Messungen sind am besten geeignet, wenn die Unterschiede zwischen den Koordinatenbezugssystemen vernachlässigt werden können oder wenn nur kleine Flächen gemessen werden. |
+ | |||
+ | == Ellipsodiale | ||
Bei dieser Methode wird die Fläche unter **Berücksichtigung der Krümmung der Erdoberfläche** und der Abflachung des Ellipsoids, auf der das Koordinatensystem basiert, berechnet. Es berücksichtigt die Distanz zwischen den Koordinaten, | Bei dieser Methode wird die Fläche unter **Berücksichtigung der Krümmung der Erdoberfläche** und der Abflachung des Ellipsoids, auf der das Koordinatensystem basiert, berechnet. Es berücksichtigt die Distanz zwischen den Koordinaten, | ||
+ | |||
<WRAP center tip> | <WRAP center tip> | ||
- | **$area** gibt die **planimetrische Fläche** der Geometrie im Einheitensystem des Koordinatenbezugssystems zurück. Das bedeutet, dass die Fläche direkt auf der Karte gemessen wird, ohne Berücksichtigung der Erddimensionen. | ||
- | **area($geometry)** gibt die **ellipsoidale** Fläche | + | **area($geometry)** gibt die **planimetrische Fläche** der Geometrie |
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- | <wrap lo>*dies gild nur noch für ältere QGIS-Versionen </ | + | |
- | [{{ : | + | |
- | Beim Projizieren von einem Referenzsystem (Referenzdatum) in ein anderes, können unter Umständen - je nach Transformations-Algorythmus - **Abweichungen** entstehen. Die **Vereinheitlichung** des Transformations-Prozesses ist das Ziel von **BeTA**. | + | |
- | Geodaten, welche in der **Gauss-Krüger-Projektion** und auf Basis des **deutschen geodätischen Referenzsystems DHDN** (Deutsches Hauptdreiecksnetz) vorliegen, müssen im Zuge der AAA-Umstellung in die **UTM-Projektion** auf Basis des **europäischen geodätischen Referenzsystem ETRS** (European Terrestrial Reference System) überführt werden. | + | **$area** gibt die **ellipsodiale** Fläche der Geometrie unter Berücksichtigung der Krümmung der Erdoberfläche und der Abflachung des Ellipsoids zurück. Die Fläche wird in Quadratmetern |
- | Um das Umprojizieren dieser Daten mit einer maximalen Genauigkeit zu realisieren und um Unstetigkeiten an den Landesgrenzen der Bundesländer zu vermeiden, stellt die [[http://www.adv-online.de/ | + | </WRAP> |
- | <WRAP tip> | + | |
- | Für gewöhnlich greift QGIS beim Transformieren von DHDN in ETRS bzw. von ETRS in DHDN **automatisch** auf das BeTA2007-Gitter zurück. Möchte man jedoch auf **Nummersicher** gehen, kann mit der folgenden Einstellung, die Auswahl des Transfomations-Schemas bei jeder Projektion **manuell** festgelegt werden: '' | + | <WRAP center box> |
- | </ | + | **Und was verwende ich nun zum Berechnen von Flächen - ellipsodial oder planimetrisch? |
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+ | **ChatGPT dazu:** | ||
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+ | //"**Ellipsoidale Flächenberechnung** bezieht sich auf Methoden, die die Erdkrümmung berücksichtigen, | ||
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+ | **Planimetrische Flächenberechnung** hingegen behandelt die Erdoberfläche als eine ebene Fläche und ignoriert die Erdkrümmung. Diese Methode ist einfacher und weniger rechenintensiv, kann jedoch bei großen Flächen oder bei Berechnungen, | ||
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