Systemy Informacji Geograficznej

Przykładowe dane

Odwzorowania i kody EPSG

Wszystkie dane geograficzne, czyli dane powiązane z konkretną lokalizacją, posiadają współrzędne określone w jednym z wielu odwzorowań kartograficznych. Różnice między formą analogową i cyfrową sprowadzają się tym punkcie wyłącznie do możliwości łatwej konwersji między różnymi projekcjami w przypadku tej pierwszej. Nie jest celem niniejszego skryptu omawianie rodzajów i cech poszczególnych sposobów przedstawiania powierzchni Ziemi na płaszczyźnie - dowolny podręczniki kartografii ogólnej będzie lepszym miejscem poszukiwań - a jedynie zasygnalizowanie pewnych konwencji związanych z tym zagadnieniem obowiązujących w systemach GIS.

Odwzorowanie kartograficzne w jakim określone są współrzędne danej warstwy określone jest przeważnie na jeden z dwóch sposobów:

  1. Przy pomocy definicji PROJ.4:

    +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs

  2. Przy pomocy kodu EPSG:

    EPSG:4326

Pierwszy ze sposobów wykorzystuje bibliotekę PROJ.4, przy której pomocy można opisać dowolne odwzorowanie. W drugim przypadku mamy do czynienia z pewnego rodzaju skrótem - każdemu kodowi EPSG odpowiada opis odwzorowania w zapisie PROJ.4. Baza kodów EPSG (European Petroleum Survey Group) jest wykorzystywana powszechnie do opisu danych geograficznych. Warte zapamiętania kody to:

Układ współrzędnych Kod EPSG
WGS-84 4326
PUWG 1992 2180
UTM 326nn*
PUWG 1965 (I) 3120
PUWG 1965 (II) 2172
PUWG 1965 (III) 2173
PUWG 1965 (IV) 2174
PUWG 1965 (V) 2175
GUGIK-80 3228
Układ 2000 2176-79
World Mercator 3395

*dwie ostatnie cyfry kodu to numer strefy - polska leży w strefach 33-35

Kody EPSG można wyszukać na stronie Spatial Reference List http://spatialreference.org/ref/epsg/

Nadawanie georeferencji

Przy przetwarzaniu danych do formatu cyfrowego często zdarza się, że konieczne jest nadanie im atrybutu danych geograficznych czyli georeferencji. Tak jest w przypadku skanowanych map topograficznych. Proces polega na transformacji współrzędnych obrazowych (piksele) na współrzędne geograficzne w jednym z wybranych odwzorowań oraz odpowiedniej konwersji obrazu. Wymagana jest przy tym obecność punktów refrencyjnych o znanych współrzędnych. Na mapach topograficznych taką funkcję pełni przeważnie ramka mapy.

Do georeferencjonowania w QGIS służy odpowiednia wtyczka - menu Wtyczki/Georeferencer (jeśli nie ma należy włączyć w Menedżerze wtyczek). Po jej wybraniu otwiera się nowe okno Georeferencera. Procedura nadawania georeferencji jest następująca:

  1. Należy wczytać plik rastrowy - Plik/Otwórz raster
  2. Przy pomocy narzędzi z paska zadań należy przybliżyć widok do jednego z przecięć siatki mapy.
  3. Należy wybrać opcję dodania punktu kontrolnego (GCP) - Edytuj/Dodaj punkt oraz zaznaczyć jak najdokładniej środek przecięcia lini siatki mapy.
  4. Po zaznaczeniu punktu pojawia się okno, w którym należy wpisać w odpowiednim formacie współrzędne odczytane z siatki mapy.

  5. Dodawanie punktu kontrolnego.

  6. Podpunkty 2-4 należy powtórzyć co najmniej 4 razy. Umieszczając GCP w jak najodleglejszych miejscach rastra.
  7. Kiedy w dolnym oknie będą już co najmniej 4 punkty, można ustalić parametry transformacji - Ustawienia/Ustawienia transformacji. W tym oknie należy wskazać:
    • Rodzaj transformacji - Liniowa
    • Metodę resamplingu - Najbliższe sąsiedztwo
    • Kompresje - LZW
    • Raster wynikowy - nazwa nowego pliku
    • Układ współrzędnych - wybrany z listy kod EPSG.
  8. Ostatnim etapem jest wybranie opcji - Plik/Wykonaj. Jeśli punkty kontrolne są wczytane prawidłowo rezultatem działanie będzie plik GeoTIFF. Istnieje opcja zapisu punktów GCP w celu późniejszego wykorzystania lub poprawienia błędów.

Przy ustalaniu współrzędnych z ramki mapy należy pamiętać o tym, że:

  1. Współrzędne odwzorowań płaskich podawane są w układach 1992 i 1965 w postaci km a jednostkami odwzorowania są metry.
  2. Układ 1965 dzieli się na strefy - w każdej z nich brakuje pierwszych cyfr przed współrzędnymi. Dla Ustki (patrz zadanie) jest to strefa III a brakujące cyfry to 3 dla X i 6 dla Y.

Zmiana odwzorowania rastra

W przypadku konieczności nałożenia na siebie warstw danych z wielu źródeł, może się zdarzyć, iż będą one posiadać georeferencje w różnych układach współrzędnych. Część programów potrafi wyświetlić je w jednym oknie dokonując "reprojekcji-w-locie", jednak dla większości zastosowań należy wszystkie dane sprowadzić do jednego, najbardziej odpowiedniego odwzorowania.

Za reprojekcje warstw odpowiada w QGIS biblioteka GDAL. Wtyczka GdalTools pełni rolę graficznego interfejsu użytkownika, zapewniającego łatwy dostęp do większości funkcji związanych z przetwarzaniem rastrów. Po jej uaktywnieniu - menu Wtyczki/Zarządzaj wtyczkami/GdalTools, pojawi się nowe menu - Raster. Aby dokonać transformacji należy:

  1. Z menu Raster wybrać opcję Zmień odwzorowanie
  2. Wybrać raster do transformacji - Plik źródłowy
  3. Wskazać nazwę pliku docelowego - Plik wynikowy
  4. Wskazać odzworowanie aktualne - Źródłowy układ współrzędnych
  5. Wybrać układ do transformacji - Układ współrzędnych
  6. Kliknąć OK - zostanie utworzony nowy plik GeoTIFF zawierający przetworzony obrazek. Jeśli zaznaczona została odpowiednia opcja, zostanie on wczytany do okna bieżącego projektu QGIS.


Rycina: reprojekcja danych rastrowych

Zmiana odwzorowania wektora

Zmiana odwzorowania w przypadku wartsw wektorowych jest o wiele prostsza, gdyż wymaga jedynie transformacji współrzędnych węzłów, a nie reprojekcji obrazu.

Operacji możemy dokonać, zapisując po prostu otwarty plik wektorowy w innym odwzorowaniu i pod inną nazwą.

  1. Z menu kontekstowego (prawy klawisz na nazwę warstwy) należy wybrać opcję Zapisz jako...
  2. Wybrać nazwę nowego pliku, wraz ze ścieżką dostępu, czyli po kliknięciu Przeglądaj
  3. Wskazać odzworowanie zapisu, klikając Pzreglądaj, po prawej stronie od Układ współrzędnych
  4. Kliknąć OK - zostanie utworzony nowy plik wektorowy. Można go wczytać do okna mapy.

ZADANIA DO ĆWICZENIA 2

ZADANIE 2.1. Ściągnij i nadaj georeferencje następującym rastrom:
  1. Poznań - mapa topo 1:50k, układ PUWG 1992
  2. Ustka - mapa topo 1:50k, układ PUWG 1965
Dodatkowo, mapę Poznania zarejestruj w układzie WGS-84. Rezultaty wyświetl w oknie mapy.

ZADANIE 2.2 Następujące mapy: Sprowadź do układu PUWG 92 i wyświetl, stosując przeźroczyste wypełnienie dla poligonów województw.