Koordinaattijärjestelmät

Esitys aiheesta: "Koordinaattijärjestelmät"— Esityksen transkriptio:

1 Koordinaattijärjestelmät
Lähde:

2 Koordinaattijärjestelmät
Paikkatieto on sijaintiin liittyvää tietoa, missä sijainti esitetään koordinaattien avulla Koordinaatteja monenlaisia → perustuvat aina johonkin koordinaattijärjestelmään Erilaisia koordinaattijärjestelmiä valtava joukko → jokaisella valtiolla ja jopa paikkakunnalla perinteisesti omansa Koordinaattijärjestelmät voidaan jakaa karkeasti: maantieteellisiin koordinaattijärjestelmiin (pituus- ja leveysasteet) projisoituihin koordinaattijärjestelmiin (yleensä northing- ja easting-arvot [x,y] suorakulmaisessa tasokoordinaatistossa)

3 Koordinaattijärjestelmät
Kolmiulotteinen koordinaattijärjestelmä - origo eli nollapiste + koordinaattiakselit - ellipsoidi mukaillen maapallon muotoa (olemassa erilaisia) - maantieteelliset koordinaatit eli leveys- ja pituusasteet (+ korkeus)

4 Koordinaattijärjestelmät
Koordinaattijärjestelmän realisointi eli toteutus maastossa - todelliset maaston kiintopisteet - koordinaattijärjestelmän realisaatio = koordinaatisto Koordinaatit - lukuarvot, jotka määrittelevät pisteen sijainnin koordinaatistossa - voivat olla esimerkiksi maantieteellisiä leveys- ja  pituuskoordinaatteja (φ,λ) geodeettisia leveys- ja pituuskoordinaatteja (φ,λ,h) avaruuskoordinaatteja (X,Y,Z) tasokoordinaatteja (x,y tai N,E)

5 Koordinaattijärjestelmien perustyypit
Maantieteellinen koordinaattijärjestelmä Projisoitu tasokoordinaattijärjestelmä Realistinen, mutta ei voida sellaisenaan esittää 2-ulotteisella pinnalla. Myös mm. etäisyyksien mittaaminen hankalaa. Pala maapallon pintaa projisoidaan tasopinnalle, missä sijainti esitetään y/x tai N/E-koordinaatteina

6 Koordinaattijärjestelmien perustyypit
Maantieteellinen koordinaattijärjestelmä Projisoitu tasokoordinaattijärjestelmä Koordinaatit metreinä Esim. Oulu ETRS-TM35FIN Y-koordinaatti eli N: X-koordinaatti eli E: Esim. Oulu YKJ Y-koordinaatti eli N: X-koordinaatti eli E: Koordinaatit yleensä kulmamittoina eli asteina, minuutteina ja sekunteina Esim. Oulu 65⁰ 0' 45'’ N, 25⁰ 28' 19'' E

7 Projektiot Projisoitujen koordinaattijärjestelmien taustalla on maantieteellinen koordinaattijärjestelmä Karttaprojektio = menetelmä, joka kuvaa kolmiulotteista maanpintaa tai sen osaa kaksiulotteisena tasokuvana eli projektiona Projektio on yksi koordinaattijärjestelmän monista parametreista Sopiva projektio valitaan kartan käyttötarkoituksen mukaan

8 Projektiot Pyritään tekemään siten, että kohteet säilyvät mahdollisimman oikeamittaisina ja -muotoisina Voidaan asettaa muotoon, etäisyyteen, suuntaan ja alaan liittyviä vaatimuksia Toisista ominaisuuksista tingitään, kun toisia tarkennetaan

9

10 Projektiot Laadintaperiaatteen mukaan Tasoprojektio Lieriöprojektio
Kartioprojektio Kuvaamistason sijainnin mukaan Normaaliasentoinen Poikittaisasentoinen Vinoasentoinen

11

12 Projektiot Laadintaperiaatteen mukaan Tasoprojektio Lieriöprojektio
Kartioprojektio Kuvaamistason sijainnin mukaan Normaaliasentoinen Poikittaisasentoinen Vinoasentoinen

13 Projektiot Projisoidun kartan perusominaisuudet ja virheiden hallinta:
Pintatarkka eli oikeapintainen projektio → pinta-alat säilyvät Kulmatarkka eli oikeakulmainen projektio → oikeanmuotoiset pienet kuviot ja niiden oikeansuuruiset kulmat Viivatarkka projektio → jossakin suunnassa viivojen pituudet oikeita Samanaikaisesti vain yksi ominaisuus, mutta tiettyjen rajojen puitteissa voi olla useampia, jos jostakin ominaisuudesta tingitään

14 Projektiot Varsinkin lieriöprojektio käytössä monissa koordinaatistoissa Mercator (merikartoissa) Gauss-Krüger UTM (Universal Transverse Mercator)

15 Projektiot: Transverse Mercator
Ehkä yleisimmin käytetty projektio Menetelmässä ”lieriötä” käännetään niin, että jokin pituuspiiri sivuaa lieriötä projektiovirhe saadaan minimoitua Universal Transverse Mercator (UTM) Maailmanlaajuisesti käytetty poikittainen lieriöprojektio Maapallo jaettu 6 asteen levyisiksi projektiokaistoiksi Suomi kaistalla UTM35N Suomessakin ollaan siirrytty UTM-yhteensopiviin karttoihin

16 Suomen koordinaattijärjestelmät
Kartastokoordinaattijärjestelmä (KKJ) Peruskoordinaatiosto (kaistat 0-5) Yhtenäiskoordinaatisto (YKJ eli vain kaista 3) Virallisesti käytössä 1970 – 2005

17 Kartastokoordinaattijärjestelmä KKJ
Kuusi kaistaa (0-5), käytännössä käytössä ainoastaan kaistat 1-4 Jokainen kaista 3 astetta leveä Mittayksikkönä metri Koordinaattien esittämistapa: P (northing, N): etäisyys ekvaattorista I (easting, E): etäisyys kaistan keskimeridiaanista + ”valeitä” kaistan keskimeridiaani P etäisyys päiväntasaajasta (m) I etäisyys kaistan keskimeridiaanista (m) + valeidän (false easting) arvo

18 Kartastokoordinaattijärjestelmä KKJ
kaistan keskimeridiaani P etäisyys päiväntasaajasta (m) I etäisyys kaistan keskimeridiaanista (m) + valeidän (false easting) arvo Lyhenne kaistatunnus keskimeridiaani itäkoordinaatin arvo keskimeridiaanilla KKJ0  18° m KKJ1 1 21° m KKJ2 2 24° m KKJ3 3 27° m KKJ4 4 30° m KKJ5 5 33° m

19 Yhtenäiskoordinaatisto (YKJ)
Kaikki kaistat projisoitu 3. kaistan keskimeridiaanin mukaan (27⁰) → kaikki itäkoordinaatit alkavat arvolla 3 Välttämätön, jos halutaan esittää koko Suomi samassa koordinaatistossa Aiheuttaa kartan reunoilla projektio- virheen, joka Länsi-Suomessa on jo luokkaa 2m / km. 27º

20 Suomen koordinaattijärjestelmät
EUREF-FIN Uusi suomalainen koordinaattijärjestelmä, korvannut KKJ:n Lähes yhteensopiva GPS-järjestelmässä käytetyn WGS84 -koordinaattijärjestelmän kanssa Yhteiseurooppalaisen ETRS89:n realisaatio EUREF-FIN –järjestelmässä olevan aineiston projisoinnissa käytetään UTM-projektiota

21 Universal Transverse Mercator (UTM)
Maapallo jaettu 6 asteen levyisiksi projektiokaistoiksi Suomi kaistalla UTM35N Suomessa käytössä oleva tasokoordinaatisto ETRS-TM35FIN

22 EUREF-FIN ETRS-TM35FIN –koordinaatistossa sama perusidea kuin YKJ:ssakin UTM-järjestelmän projektiokaistaa 35 levennetty siten, että koko Suomi mahtuu sen sisälle

23 ETRS-TM35FIN

24 Koordinaattijärjestelmien vertailua
Tarkkuus Kattavuus

25 Koordinaattimuunnokset
Koordinaattikonversio Muunnos tapahtuu saman koordinaattijärjestelmän sisällä Suoritetaan matemaattisten kaavojen avulla, ei aiheuta muunnosvirhettä Koordinaatistomuunnos Muunnos tapahtuu koordinaattijärjestelmästä toiseen Tarvitaan lukuisia muunnosparametreja, aiheuttaa muunnosvirhettä Maantieteelliset EUREF-FIN -koordinaatit KKJ EUREF-FIN Suorakulmaiset ETRS-TM35FIN -koordinaatit

26 KKJ <-> EUREF-FIN

27 Georeferointi

28 Georeferointi = rasterikuvan (esim. skannattu karttalehti tai ilmakuva) kiinnittäminen johonkin koordinaattijärjestelmään -> Voidaan käyttää yhdessä muiden paikkatietoaineistojen kanssa Menetelmiä useita Kaikissa tapauksissa rasterikuvan sijainti todellisessa maailmassa on oltava jollain tavalla ennalta tiedossa y ? x

29 1. keino: siirtäminen (Shift)
Rasteri siirretään koordinaatistossa oikeaan paikkaan. Sopii yleensä vain tilanteisiin, joissa rasterin sijaintia on tarpeen ainoastaan ”hienosäätää” (siirrossa kysymys vain muutamista pikseleistä) Esimerkki ”hienosäädöstä”: y x

30 2. keino: linkitys toiseen tasoon
Otetaan georeferoitavan rasterin rinnalle toinen, samaa aluetta kuvaava rasteri- tai vektoritaso, joka on jo valmiiksi georeferoitu Etsitään muutama kiintopiste, jotka erottuvat selkeästi molemmista tasoista. Linkitetään rasterit toisiinsa kyseisistä kiinnityspisteistä, jolloin georeferoitava rasteri voidaan kiinnittää samaan koordinaatiostoon kuin ”apuna” toiminut tasokin. Menetelmä vaatii samalta alueelta valmiiksi georeferoidun tason, rasterissa resoluutio on lisäksi vähintään yhtä hyvä kuin georeferoitavassa rasterissa.

31 3. keino: koordinaattien määrittely manuaalisesti
Etsitään rasterilta selkeästi erottuvia kiintopisteitä, joiden koordinaatit voidaan selvittää esim. paperimuotoiselta peruskartalta tai GPS-paikantimen avulla maastossa. Määritellään nämä kiinnityspisteet rasteriin ”käsin”, jolloin rasteri voidaan kiinnittää koordinaattipisteiden mukaiseen koordinaatistoon. X: Y: X: Y: X: Y:

32 Digitointi - Datamallit

33 Vektorimuotoisen paikkatiedon rakenne