Koordinaatsüsteemid kaardistamisel
Kaardistamise maailmas on asukohateave kogu protsessi keskmes. Maa pinnal oleva punkti täpseks määramiseks on vaja standardset viisi selle punkti asukoha väljendamiseks. Siin tulevadki mängu koordinaatsüsteemid. Koordinaatsüsteemid toimivad universaalse keelena, mis võimaldab kaarte järjepidevalt luua, lugeda, analüüsida ja integreerida teiste andmetega. Ilma selge koordinaatsüsteemita oleks kaarte keeruline kasutada, kuna objektide asukohta ei saaks täpselt määrata, eriti kui kaardid pärinevad erinevatest allikatest või neid kasutatakse tehnilistel eesmärkidel, näiteks regionaalplaneerimisel, navigatsioonil ja katastroofide jälgimisel.
Koordinaatsüsteemide mõistmine
Koordinaatsüsteem on meetod punkti asukoha väljendamiseks teatud kokkulepitud väärtuste põhjal. Kaardistamisel väljendatakse koordinaate tavaliselt kahes või kolmes dimensioonis: ida-lääne (x), põhja-lõuna (y) ja mõnikord kõrgus (z). Koordinaatsüsteem ei eksisteeri isoleeritult. See on osa suuremast raamistikust, georuumilisest tugisüsteemist, mis hõlmab Maa mudelit (datum), kaardiprojektsioone ja mõõtühikuid.
Geograafiline koordinaatsüsteem (laius- ja pikkuskraad)
Kõige tuntum koordinaatsüsteem on geograafiline koordinaatsüsteem, mis kasutab laius- ja pikkuskraadi. Need koordinaadid põhinevad Maa ligikaudsel ellipsoidaalsel kujul. Laiuskraad mõõdab nurka ekvaatorist (0°) põhjapoolusele (90° N) ja lõunapoolusele (90° S). Pikkuskraad mõõdab nurka Greenwichi algmeridiaanist (0°) 180° itta või läände.
Geograafilisi koordinaate kirjutatakse sageli mitmes vormingus, näiteks:
1. Kraadid, minutid, sekundid (DMS): 7° 48' 30” lõunalaiust, 110° 22' 15” idapikkust
2. Kümnendkraad (DD): -7.80833, 110.37083
3. Kraadid ja kümnendminutid (DM): 7° 48.500' lõunalaiust, 110° 22.250' idapikkust
Geograafilise süsteemi eeliseks on selle globaalne olemus ja laialdane kasutamine GPS-iga. Laius- ja pikkuskraadide koordinaadid on aga nurkade, mitte pikkusühikutes. Seetõttu pole kauguse või pindala arvutamine otse geograafilistest koordinaatidest nii lihtne kui meetripõhise koordinaatsüsteemi puhul.
Projitseeritud koordinaatsüsteem (tasapinnalised koordinaadid)
Kaardistamisel, eriti suuremahuliste kaartide, näiteks linnakaartide, ruumikaartide või insenerikaartide puhul, kasutatakse sageli projitseeritud koordinaatsüsteemi. See süsteem projitseerib Maa kõvera pinna tasapinnale nii, et koordinaadid on väljendatud pikkusühikutes (tavaliselt meetrites). Projitseeritud koordinaadid on tavaliselt ida- (X) ja põhja- (Y) koordinaadid.
Projektsioonisüsteemid on väga kasulikud järgmistel juhtudel:
– Vahemaa ja pindala mõõtmine on praktilisem.
– Ruumianalüüs (ülekate, puhverdamine, pindala arvutamine) muutub teatud piirkondade puhul täpsemaks.
– Andmete integreerimine detailses mastaabis, näiteks teedevõrgud, maapiirid või infrastruktuur.
Siiski esineb igal projektsioonil moonutusi, sealhulgas kuju, pindala, kauguse ja suuna moonutusi. Seetõttu on projektsioonitüübi valik ülioluline ning see tuleb kohandada kaardi otstarbele ja kaardistatava ala asukohale.
Datum: Koordinaatsüsteemi alus
Tihti viidatakse koordinaatidele ilma andmesüsteemi mainimata, kuigi andmesüsteem määrab koordinaatide asukoha Maa mudeli suhtes. Andmesüsteem on parameeter, mis määrab ellipsoidi suuruse ja kuju ning selle, kuidas see tegeliku Maaga sobitatakse.
Näited levinud andmepunktidest:
– WGS84 (Maailma Geodeetiline Süsteem 1984): GPS-i poolt kasutatav ülemaailmne standard.
– NAD83 (Põhja-Ameerika), ETRS89 (Euroopa) ja muud riiklikud andmesüsteemid.
– Indoneesias on olemas sellised tugisüsteemid nagu DGN95, mis on seotud WGS84-ga, aga ka teiste riiklikus kaardistamises kasutatavate tugisüsteemidega.
Kui andmepunkt erineb, võivad samasugused koordinaadid osutada asukohtadele, mis erinevad üksteisest mitme või isegi kümnete meetrite võrra. Täppiskaardistamisel on see erinevus oluline.
Näide UTM-süsteemist kaardistamisel
Üks populaarsemaid projitseeritud koordinaatsüsteeme on UTM (Universal Transverse Mercator). UTM jagab Maa 60 tsooniks, igaüks 6° pikkuskraadi laiuseks. Igal tsoonil on oma koordinaatsüsteem. Näiteks Indoneesia asub mitmes tsoonis, näiteks tsoonides 46, 47, 48, 49, 50, 51 ja 54, olenevalt asukohast.
UTM-i eelised:
– Mõõtjate kasutamine ühikuna muudab arvutused lihtsamaks.
– Suhteliselt väike moonutus igas tsoonis.
– Laialdaselt kasutatav GIS-is ja kaardistamismõõdistustes.
Nõrkuseks on aga see, et kui kaardistamisala ületab tsoonide piire, muutub andmetöötlus keerulisemaks, kuna koordinaadid asuvad erinevates tsoonisüsteemides.
Kohalikud koordinaatsüsteemid ja kaardiruudustik
Lisaks globaalsetele süsteemidele nagu geograafilised ja UTM on olemas ka kohalikud koordinaatsüsteemid. Need süsteemid on loodud spetsiifiliste vajaduste jaoks, näiteks ehitusprojektide, kaevandamise või väikese pindalaga kaardistamise jaoks. Kohalikud süsteemid on tavaliselt lihtsamad ja loodud sobima konkreetse tööpiirkonnaga, minimeerides moonutusi ja muutes mõõtmised praktilisemaks.
Lisaks on trükitud kaartidel visuaalse viitena sageli ruudustik (ruudulised jooned või laius-pikkuskraadid). Ruudustik aitab kaardikasutajatel objektide asukohta kiiresti lugeda ja hõlbustab asukoha teatamist, näiteks topograafilistel või sõjaväekaartidel.
Koordinaatsüsteemide seos GIS-i ja GPS-iga
Tänapäeval on kaardistamine tihedalt seotud GIS-i (geograafilise infosüsteemi) ja GPS-i (globaalse positsioneerimissüsteemi) tehnoloogiatega. GPS annab tavaliselt koordinaadid geograafilises vormingus ja WGS84 andmesüsteemis. Kui GIS-is kasutatakse kaartide loomiseks GPS-andmeid, on sageli vaja järgmisi protsesse:
– Reprojektsioon: koordinaatsüsteemi muutmine geograafilisest projektsiooniks (nt UTM-iks).
– Andmete teisendamine: kohandab andmepunkti, et see sobiks teiste kasutatud andmetega.
– Skaala ja täpsuse korrigeerimine: tagatakse andmete sobivus kavandatud kaardimõõtkavaga.
Digitaalse kaardistamise tavaline viga on erinevatest koordinaatsüsteemidest pärit andmete segamine ilma korraliku teisenduseta. See võib nihutada objektide asukohti, tekitada ebatäpseid kattumisi või anda valesid analüüse.
Koordinaatsüsteemide täpsus ja valik
Kaardi koostamisel tuleb koordinaatsüsteemi valikul arvestada:
1. Pindala suurus: väga suurte alade puhul on sobivam kasutada kindlat geograafilist süsteemi või projektsiooni; väikeste alade puhul võib täpsem olla kohalik projektsioon.
2. Kaardi eesmärk: navigatsioonikaardid nõuavad järjepidevaid juhiseid, temaatilised kaardid võivad keskenduda rohkem piirkonnale või levikule, insenerkaardid nõuavad täpseid meetrikoordinaate.
3. Andmeallikas: kui suurem osa andmetest on WGS84-s, võib selle andmestiku säilitamine integreerimist lihtsustada.
4. Kaardi mõõtkava: mida suurem on mõõtkava (seda detailsem), seda olulisem on andmesüsteemi täpsus ja õige projektsioon.
Professionaalse töö kontekstis pakuvad riiklikud standardid või kaardistamisasutused (nt georuumilised asutused) üldiselt soovituslikke koordinaatsüsteemide juhiseid, et tagada andmete ühilduvus asutuste vahel.
Sulgemine
Koordinaatsüsteemid on kaardistamise põhielemendid, kuna need moodustavad asukoha määramise ja ruumiandmete integreerimise aluse. Geograafilised koordinaadid (laius- ja pikkuskraad) sobivad globaalseks viitamiseks ja üldiseks kasutamiseks, näiteks GPS-i jaoks, samas kui projekteeritud koordinaadid, näiteks UTM, hõlbustavad kauguse ja pindala mõõtmist meetrites. Andmepunkte ja projektsioone ei tohiks tähelepanuta jätta, kuna need mõjutavad oluliselt asukoha täpsust. Koordinaatsüsteemide – sealhulgas nende valimise ja rakendamise – mõistmise abil on saadud kaardid täpsemad, järjepidevamad ja usaldusväärsemad mitmesugustel eesmärkidel, alates haridusest kuni ruumilise planeerimise ja otsuste tegemiseni.
