Projektionsgrundlagen für GIS-Fachleute
Koordinatensysteme, auch Kartenprojektionen genannt, sind beliebige Bezeichnungen für räumliche Daten. Sie bilden eine allgemeine Basis für die Kommunikation über eine bestimmte Stelle oder Fläche auf der Erdoberfläche. Bei der Auseinandersetzung mit Koordinatensystemen muss man sich darüber im Klaren sein, was genau die Projektion ist. Zudem müssen mit dem Dataset die richtigen Informationen zum Koordinatensystem verbunden sein. Es gibt zwei Arten von Koordinatensystemen: geographische und projizierte.
Ein geographisches Koordinatensystem (Geographic Coordinate System, GCS) definiert mithilfe einer dreidimensionalen sphäroidischen Oberfläche die Positionen auf der Erde. Ein GCS beinhaltet eine Winkelmaßeinheit, einen Nullmeridian und ein Datum (basierend auf einem Sphäroid). In einem geographischen Koordinatensystem wird unter Bezugnahme auf seine Längen- und Breitengradwerte auf einen Punkt verwiesen. Längen- und Breitengrade sind Winkelangaben, die vom Mittelpunkt der Erde zu einem Punkt auf der Erdoberfläche gemessen werden. Die Winkel werden oft in Grad (oder in Gon) gemessen.
Weitere Informationen zu geographischen Koordinatensystemen.
Ein projiziertes Koordinatensystem wird auf einer flachen, zweidimensionalen Oberfläche erstellt. Im Gegensatz zu geographischen Koordinatensystemen verfügen projizierte Koordinatensysteme über konstante Längen, Winkel und Flächen in beiden Dimensionen. Projizierte Koordinatensysteme basieren stets auf einem geographischen Koordinatensystem, welches wiederum auf einer Kugel oder einem Sphäroid basiert.
In einem projizierten Koordinatensystem werden Positionen durch XY-Koordinaten auf einem Gitter bestimmt, wobei der Ursprung der Mittelpunkt des Gitters ist. Jede Position verfügt über zwei Werte, die sie zu dieser zentralen Position in Beziehung setzen. Der eine Wert gibt die horizontale Position und der andere die vertikale Position an.
Weitere Informationen zu projizierten Koordinatensystemen.
Als die ersten Kartenprojektionen erfunden wurden, wurde fälschlicherweise davon ausgegangen, dass die Erde eine Scheibe ist. Später wurde die Annahme überarbeitet und die Erde wurde als perfekte Kugel angenommen. Im 18. Jahrhundert wurde erkannt, dass die Erde nicht vollkommen rund ist. Damit wurde das Konzept des kartografischen Sphäroids geboren.
Um Positionen auf der Erdoberfläche genauer darzustellen, haben Kartografen die Form der Erde (Geodäsie) studiert und das Konzept des Sphäroids erarbeitet. Ein Sphäroid wird mithilfe eines geodätischen Datums mit einem bestimmten Teil der Erdoberfläche verbunden. Neuere Daten werden so entworfen, dass sie gut zur gesamten Erdoberfläche passen.
Die folgenden Daten sind die am häufigsten verwendeten in Nordamerika:
- North American Datum (NAD) 1927, verwendet das Ellipsoid "Clarke 1866"
- NAD 1983, verwendet das "Geodetic Reference System 1980" (GRS 1980)
- World Geodetic System WGS 1984, verwendet das "World Geodetic System 1984" (WGS 1984)
Neuere Sphäroide werden aus Satellitenmessungen generiert und sind genauer als die im 19. und frühen 20. Jahrhundert entwickelten Sphäroide.
Sie werden feststellen, dass die Begriffe "geographisches Koordinatensystem" und "Datum" synonym verwendet werden.
Weitere Informationen zu geodätischen Daten.
Die Koordinaten für eine Position ändern sich abhängig von dem Datum und dem Sphäroid, auf dem die Koordinaten basieren, auch wenn sie dieselbe Kartenprojektion und dieselben Projektionsparameter verwenden. Die geographischen Koordinaten unten gehören z. B. zur amerikanischen Stadt Bellingham, im Staat Washington, und verwenden drei verschiedene Daten:
|
Datum |
Breitengrad |
Längengrad |
|---|---|---|
|
NAD 1927 |
48,7440490722656 |
-122,466903686523 |
|
NAD 1983 |
48,7438798543649 |
-122,46818353793 |
|
WGS 1984 |
48,7438798534299 |
-122,46818353793 |
Grundvoraussetzung für ein gutes Datenmanagements ist, die Koordinatensysteminformationen aus der Datenquelle abzurufen, die die Daten bereitstellt. Stellen Sie zum Koordinatensystem für die Daten niemals lediglich Vermutungen an, da dies zu einer ungenauen GIS-Datenbank führt. Die notwendigen Parameter sind Folgende:
Geographic coordinate system (Datum)
Unit of measure
Zone (for UTM or State Plane)
Projection
Projection parameters
Projektionsparameter sind je nach Kartenprojektion erforderlich. So erfordern z. B. die Albers- und Lambert-Kegelprojektionen folgende Parameter:
1st standard parallel
2nd standard parallel
Central meridian
Latitude of origin
False easting
False northing
Unit of measure
Sie können mit dem Werkzeug Projektion definieren in der Toolbox „Data Management“ ein Koordinatensystem für Daten definieren.
Wenn die Daten eine Koordinatensystemdefinition enthalten, die nicht dem üblicherweise von einem Unternehmen verwendeten Koordinatensystem entspricht, können Sie die Daten erneut projizieren. Sie können Daten neu in ein Geodatabase-Feature-Dataset, eine Feature-Class, ein Shapefile oder ein Raster-Dataset projizieren, indem Sie entweder das Werkzeug Projizieren oder das Werkzeug Raster projizieren in der Toolbox „Data Management“ verwenden.