Geodetsko-kartografske podloge za oceanografske istraživačke radove

1. Geodetsko-kartografske podloge za oceanografske istraživačke radove Tea Duplančić Leder Građevinsko arhitektonski fakultet – Split tleder@gradst.hr

2. 1) OBLIK I VELIČINA ZEMLJE Zemljina fizička površina ima vrlo nepravilan i složen oblik Geoid- ekvipotencijalna ili razinska ploha Zemljine sile teže. Plohu geoida najbliže aproksimira srednja razina mora zamišljeno protegnuta ispod kontinenata, a svaka točka geoida okomita je na smjer sile teže. Rotacijski elipsoid- fizikalno-matematički model koji predstavlja pojednostavljenu plohu geoida . Sfera - rijetko se upotrebljava. Zemlja Geoid Rotacijski elipsoid

3. b a Rotacijski elipsoid Trodimenzionalno tijelo dobiveno rotacijom elipse (nultog meridijana) oko njezine kraće osi, koja se približno poklapa s rotacijskom osi Zemlje. • Elementi rotacijskog elipsoida: • Velika poluosa - najdulji polumjer elipsoida (radijus ekvatora); • Mala poluosb - najkraći polumjer elipsoida (udaljenost od središta elipsoida do jednog od polova); • Spljoštenost μ (f) - odnos razlike velike (a) i male (b) poluosi elipsoida prema velikoj poluosi; μ=(a-b)/a . • Elipsoid definiran s dva parametra: dužinom velike poluosiai spljoštenošću f.

4. Lokalni i globalni rotacijski elipsoidi • U geodetskoj praksi se upotrebljavaju elipsoidi različitih dimenzija i smještaja u prostoru: • neki najbolje odgovaraju cijeloj Zemlji pa se nazivaju globalnim elipsoidima, a • neki najbolje odgovaraju nekoj regiji ili državi i nazivaju se lokalnim elipsoidima. • Elipsoid na koji se svode geodetska mjerenja i na kojem se ona obrađuju naziva se referentnim elipsoidom.

5. Geodetski datum • definira položaj ishodišta, mjerilo i orijentaciju osi koordinatnog sustava rotacijskog elipsoida; • opisuje vezu koordinatnog sustava sa Zemljinim tijelom (uključuje definiciju elipsoida) Datum definira početnu točku i referentnu površinu rotaocijskog elipsoida Koordinatni sustavodređuje kako je položaj početne točke povezan s datumom

6. b a Referentni elipsoidi i datumi RH • U Republici Hrvatskoj je referentni elipsoid do 2004. bio Besselov 1841 elipsoid, definiran 1841. godine, a pripadajući datum Helmannskoegelov (HER). • Od 2010. godine kao referentni elipsoid za Republiku Hrvatsku prihvaćen je globalni elipsoid GRS80 (Geodetic Reference System 1980 - Geodetski Referentni Sustav 1980), a pripadajući datum ETRS 89 (European Terrestrial Reference System 89). • Razlika između ETRSa i ITRFa (International Terrestrial Reference System - GPS), odnosno GRS 80 i WGS 84 je zanemariva. Parametri referentnih elipsoida i pripadajući geodetski datumi koji se koriste u Republici Hrvatskoj STARO NOVO

7. N Greenwich Ekvator 2) GEODETSKI KOORDINATNI SUSTAVI 1) 3D -položaj točke zadan na površini rotacijskogelipsoida: • 3D kartezijev ili globalni pravokutni koordinatni sustav (X,Y,Z) • Geodetski koordinatni sustav (j, l, h) 2) 2D – položaj točke u ravnini (projekcija): • Pravokotni koordinatni sistem • Gauβ-Krügerov koordinatni sustav • TM koordinatni sustav • Polarni koordinatni sustav 3) Visinski koordinatni sustav

8. 3D kartezijeve koordinate 3D kartezijev koordinatni sustav ili globalni pravokutni koordinatni sustav • Ishodište sustava pravokutnih kartezijevih koordinata nalazi se u centru elipsoida, • X os prolazi kroz presijecište ravnine ekvatora i nultog meridijana, • Y os prolazi presijecištem ravnine ekvatora i meridijana 90˚E, a • Z os se poklapa sa osi rotacije elipsoida. • Kartezijeve koordinate (X, Y, Z) nazivaju se i geocentričnim koordinatama.

9. Geodetske koordinate • Geodetske ili elipsoidnekoordinate su polarne 3D koordinate: • geodetska širinaφ - kut između elipsoidne ravnine ekvatora i normale na elipsoid u točki P', • geodetska dužina λ - kut između ravnine početnog meridijana i lokalnog meridijana u točki P' i • geodetska visina h -udaljenost točke na fizičkoj površini Zemlje od plohe elipsoida po normali. Geografske koordinate su opći termin za koordinate točke na Zemljinoj površini, a upotrebljavaju se za označavanje i geodetskih i astronomskih koordinata.

10. KARTOGRAFSKE PROJEKCIJE • Matematički postupci koji omogućuju preslikavanja zakrivljene plohe (rotacijskog elipsoida) u ravninu uz što je moguće manje deformacije nazivamokartografskim preslikavanjem. • Na plohi elipsoida točke su određene presjekom meridijana i paralela. Slika mreže meridijana i paralela u ravnini projekcije naziva se osnovnom kartografskom mrežom.

11. Kartografsko preslikavanje • Zadatak kartografskog preslikavanja je ustanoviti ovisnost između koordinata točaka na Zemljinom elipsoidu i koordinata njihovih slika u projekciji. Ta se ovisnost najčešće zapisuje jednadžbama: x=f1(λ,φ); y=f2(λ,φ) u kojima su: φ i λ – geografska širina i duljina x i y – pravokutne koordinate u ravnini projekcije.

12. Podjela projekcija prema: Plohi projekcije: • Azimuntalne (ravninske); • Cilindrične (valjkaste); • Konusne (stožaste). Položaju pola kartografske mreže: • Polarne (uspravne); • Transferzalne (poprećne); • Kose. Vrstama deformacija: • Konformne – istokutne; • Ekvivalnentna – istopovršinske; • Ekvidistantna - istodužinske (u određenom smjer). Konformne Ekvivalentne Ekvidistantne

13. Mercatorova projekcija Projiciranje Zemljine površine na cilindar Gerhard Mercator 1569. Upotrebljava se za konstrukciju pomorske karte Meridijani su ekvidistantni (jednaka udaljenost) dok paralele nisu. konformna uspravna cilindrična projekcija

14. Gauss-Krügerova projekcija konformna transferzalna ili poprečna cilindrična projekcija Transferzalna Mercatorova – TM projekcija

15. dodirni meridijan Gauss-Krügerova projekcija U svakoj zoni je središnji (15° ili 18°) meridijan os x koordinatnog sustava s pozitivnim smjerom na sjever, a os y je ekvator. • y koordinata se uvećava za z+500 000 m ( z=broj zone) kako bi se izbjegle negativne vrijednosti. • Primjer: • 5 zona y=5 500 000 m; • 6 zona y=6 500 000 m. Širina meridijanske zone 333km za φ=0 º ; 254 km za φ=45 º

16. x y Gauss-Krügerova projekcija Radi smanjena deformacija u projekciji koordinate se moduliraju modulom mjerila na srednjem meridijanu m0=0,9999

17. HTRS 96/TM • Odluka Vlade RH od 04. kolovoza 2004. uvodi se nova projekcija HTRS96/TM (transferzalnu Mercatorova projekcija) s centralnim meridijanom u 16˚ 30’ i mjerilom preslikavanja na centralnom meridijanu od mo=0,9999. • Datum ETRS 89; Elipsoid GRS80 a = 6378137,00; μ = 1 / 298, 257222101. • Predviđeno da se s upotrebom ove projekcije započne najkasnije do 01. siječnja 2010 godine, te da se postupno uvoditi u upotrebu. To znači da će još neko vrijeme obje projekcije biti paralelno u upotrebi.

18. Transformacija koordinata iz Gauss-Krügerove u HTRS projekciju i obrnuto

19. Državne projekcije u Geografsko Inoformacijskom Sustavu - GIS-u

20. VERTIKALNI DATUMI Vremenski niz mareografskih podataka: ROVINJ – od 1955. g. BAKAR – od 1929. g. SPLIT luka – od 1947. g. DUBROVNIK – od 1954. g. Srednja razina mora je geodetski vertikalni datum- VISINE Srednja niska voda je hidrografski vertikalni datum - DUBINE Visina Visoka voda Srednja razina mora Niskavoda

21. Mareograf Split - luka Vertikalni datumi RH – primjer mareograf Split - luka Shematski prikaz odnosa između obalne crte (HRSOC71), geodetske nule (HVRS71), hidrografske nule (HRSDM71) i “Normalne Nule Trsta” (NN Trsta)

22. EuroGeographics (36) Državna geodetska uprava Katastri (PUK 20_ispostave) Geodetski zavodi (5) International Hydrographic Organization (79) Hrvatski hidrografski institut 3) GEODETSKE PODLOGE

23. Hrvatska osnovna karta - HOK Mjerilo 1:5000; veličina 50 x 70 cm (u naravi 2250 x 3000 m); Gauss Krügerova projekcija; Besselov elipsoid (GRS80 crveno) Skanirana 300 dpi i geokodirana

24. Topografska karta - NOVA Topografska karta mjerilo 1:25000 Gauss Krügerova projekcija; Besselov elipsoid (GRS80 crveno)

25. Digitalna ortofoto karta - DOF DOF iz aerofotogrametrijskih snimaka uz pomoć digitalnog modela reljefa. veličina lista HOKa (50x70 cm); mjerilo 1:5000 razlučivost 300 dpi u TIF-u ili tisak

26. Digitalni ortofoto snimak

27. Slobodni podaci Slobodne satelitske snimkeGoogle Earth

28. Pomorske karte Mercatorova projekcija; mjerilo 1: 100 000 Besselov elipsoid + WGS popravka

29. Pomorski planovi Mercatorova projekcija; mjerila 1: 2500 - 15 000 Besselov elipsoid + WGS crveno

30. Navigacijske publikacije Split, panorama (iz S) Split, Gradska luka, plan

31. 4) GEODETSKA MJERENJA Geodetski premjerse bavi prikupljanje, obrada i prikazivanje podataka prikupljenim geodetskim metodama. Načini prikupljanja geodetskih podataka su: • neposredno prikupljanje - mjerenjem geodetskim instrumentima (totalne stanice – točnost podataka mm) • posredno prikupljanje - mjerenjem aerofoto ili satelitskih snimaka. Geodetski premjer(premjer u ravnini): • premjer geodetske osnove – control survey - definiranje geodetske (matematičke osnove – kontrolnih točaka); • topografski premjer – topographic survey – namjena: prikaz konfiguracije terena (reljefa), te položaja prirodnih i izgrađenih objekata; • građevinski premjer - izgradnje građevinskih objekata – construction survey; • premjer zemljišta – land survey – za potrebe određivanja granica vlasništva zemljišta (katastar); • fotogrametrijski premjera – photogrammetric survey; • hidrografski premjera – hydrographic survey

32. Geodetske točke Geodetska točkaoznačena je na fizičkoj površini Zemlje trajnom stabilizacijom, a na planu ili karti prikazuje se topografskim znakom ∆. Koordinate geodetske točke određene su u odabranom koordinatnom sustavu.Niz geodetskih točaka materijalizira izabrani (državni) koordinatni sustav. Geodetske stalne točke(baza premjera) dijele se na: • Položajne točke (x, y, H):Mreža točaka • Trigonometrijske Trigonometrijska • Poligonske Poligonska • Linijske Linijska • Visinske geodetske točke (H) • Reperi Nivelmanska mreža • GPS točke + mreža GPS točaka (φ, λ, h) → (x, y, H) • Gravimerijske točke + mreža grav. točaka – određivanje geoida

33. Hidrografska izmjera Hidrografska izmjerasastoji se od:hidrografskog premjera, određivanja obalne crte, značajki sedimenta morskog dna, mjerenja morskih mijena, geoloških, geofizičkih, geomagnetskih i gravimetrijskih mjerenja mora i morskog dna, te određivanja fizikalnih i kemijskih svojstava mora.

34. Hidrografski premjer • Hidrografski premjer (hydrographic survey) - registracija dubina, kartiranje topografije podmorja i njihovo pohranjivanje u prikladnom mjerilu. • Hidrografskim premjerom prikupljaju se osnovni hidrografski podaci dubine. Dubina je vertikalna udaljenost od zadane razine mora do morskog dna.

35. Što se događa kada pogriješimo? Horizontalna točnost (x,y) uzete s karte određena je srednjom pogreškom: m = ±0,2 mm x mjerilo karte (5000)= ±1 m Bessel GRS80 Geodetske koordinate • j=43°30'24"N 43°30'24.1"N • l=16°30'56"E 16°30'38.7"E • h=0 54,45 Prostorne kartezijeve koordinate • Y=1 317 094,034 1 317 192,764 • X=4 442 006,018 4 442 592,071 • Z=4 368 377,616 4 368 852,839 Ravninske kartezijeve koordinate • y=6 379 281,093 6 379 577,793 • x=4 820 111,463 4 819 118,438 • h=0 0 Bez prostornih referentnih sustava, moguć je ovakav ishod. S prostornim referentnim sustavima, Channel Tunnel ( 51,5 km) pogreška <m.