Zbirke prostorskih podatkov

Transformacija v novi koordinatni sistem

Transformacija v novi koordinatni sistem

V Sloveniji smo uvedli novi državni prostorski koordinatni sistem. Zakonsko podlago za uvedbo daje Zakon o državnem geodetskem referenčnem sistemu - ZDGRS (Uradni list RS, št. 25/2014).
Vse zbirke prostorskih podatkov Geodetske uprave naj bi bile do konca leta 2017 transformirane iz starega (D48/GK) v novega (D96/TM), ostale pa leto kasneje. V letu 2017 bo Geodetska uprava začela še s transformacijo nepremičninskih evidenc.

Geodetska uprava Republike Slovenije že nekaj let izvaja dejavnosti v zvezi z vzpostavljanjem novega državnega prostorskega koordinatnega sistema. Stari ravninski referenčni koordinatni sistem z oznako D48/GK (geodetski datum 1948, Gauß-Krügerjeva projekcija) temelji na izhodiščih in tehnologiji iz začetka prejšnjega stoletja in ne ustreza današnjim potrebam. Podobno velja tudi za klasično vzpostavljene referenčne koordinatne sisteme drugih evropskih držav. Zato Mednarodna zveza za geodezijo (IAG) oziroma njena evropska podkomisija (EUREF) že od leta 2003 (EUREF-resolucija št. 2 iz Toleda) priporoča vsem evropskim državam uvedbo enotnega evropskega prostorskega referenčnega sistema – ESRS (European Spatial Reference System). Njegova horizontalna sestavina je evropski terestrični referenčni sistem 1989 – ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989).

Leta 2007 je bila sprejeta tudi Direktiva Evropske komisije o infrastrukturi za prostorske informacije – INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe) ki je v svojih izvedbenih pravilih določila, da je koordinatni sistem za zbirke prostorskih podatkov v državah članicah Evropske unije ETRS89. Določeni so bili tudi roki za izvedbo določil direktive, s katerimi se določa, da morajo vse države članice v tem sistemu do konca leta 2017 zagotoviti vse prostorske podatke, ki so predmet  direktive INSPIRE. Direktiva je bila v slovenski pravni red leta 2010 prenesena z Zakonom o infrastrukturi za prostorske informacije – ZIPI (Uradni list RS, št. 8/10 in 84/15).

Državni zbor Republike Slovenije je leta 2014 sprejel Zakon o državnem geodetskem referenčnem sistemu – ZDGRS (Uradni list RS, št. 25/14). Skladno z določili direktive ta določa tudi novi prostorski koordinatni sistem v Republiki Sloveniji, katerega horizontalna sestavina je skladna z ETRS89 in nosi oznako D96/TM (geodetski datum 1996, prečna Mercatorjeva projekcija). Bistveni razliki med starim in novim sistemom sta v geometrijskih in fizikalnih parametrih, ki opisujejo Zemljo kot planet (geodetski referenčni sistem) ter v pritrditvi teoretično definiranega koordinatnega sistema na Zemljo kot planet (geodetski datum). Referenčna ploskev v starem sistemu je lokalno orientiran Besslov elipsoid 1841, referenčna ploskev v novem sistemu je elipsoid GRS 1980, ki je za razliko od Besslovega geocentričen. Nova kartografska projekcija je enaka dosedanji Gauß-Krügerjevi projekciji (GK), jo pa zaradi uskladitve z evropsko terminologijo in lažjega razlikovanja od starih koordinat imenujemo prečna ali transverzalna Mercatorjeva projekcija (TM).

Geodetska uprava je zagotovila tehnične možnosti za uporabo referenčnega koordinatnega sistema D96/TM vsem uporabnikom na ozemlju Slovenije. Vzpostavila je omrežje stalno delujočih postaj za podporo pri določanju položaja s tehnologijo globalnih navigacijskih satelitskih sistemov imenovano SIGNAL (SlovenIja-Geodezija-NAvigacija-Lokacija), objavila je seznam veznih točk in zagotovila transformacijske parametre za prehod na novi referenčni koordinatni sistem, zagotovila je programsko opremo za izvedbo transformacije prostorskih podatkov. Geodetska uprava je že izvedla transformacijo (iz D48/GK v D96/TM) večine zbirk prostorskih podatkov, za katere je pristojna. Poleg tega pa se po določilih Zakona o evidentiranju nepremičnin – ZEN (Uradni list RS, št. 47/06, 65/07 – odl. US, in 79/12 – odl. US) vse meritve v zemljiškem katastru že od leta 2008 dalje izvajajo v novem državnem referenčnem koordinatnem sistemu D96/TM.

V prehodnih določbah ZDGRS so prevzeti roki iz evropskega pravnega reda (skupina aktov INSPIRE), ki določajo, da mora Geodetska uprava zagotoviti transformacijo horizontalnih koordinat podatkov nepremičninskih evidenc do 23. novembra 2017, ostali upravljavci zbirk prostorskih podatkov pa na svoje stroške najpozneje do 31. decembra 2018.

V splošnem velja, da lahko glede na zahtevano točnost transformacije med D48/GK in D96/TM uporabimo različne transformacijske modele, torej enačbe in parametre transformacije. Za potrebe prehoda položajno najnatančnejših podatkovnih zbirk je Geodetska uprava zagotovila vsedržavni model trikotniške transformacije.

Vsedržavni model trikotniške transformacije
Trikotniška transformacija je odsekoma afina ravninska transformacija, ki je neprekinjena (zvezna) in povratna (reverzibilna) na celotnem območju države in širše okolice, kar omogoča tudi transformacijo vseh državnih sistemskih kart, ki pokrivajo območja sosednjih držav, kot tudi uporabo na morju. Ta transformacija delno odpravlja vplive lokalnih popačenosti (distorzij) D48/GK in za pretežni del države zagotavlja točnost transformacije, boljšo od 10 cm. Opis načina vzpostavitve in algoritma trikotniške transformacije kot tudi sami parametri vsedržavnega transformacijskega modela, ki omogočajo implementacijo vsedržavnega modela v lastne programske rešitve, so na voljo tukaj.

Opisani model (verzija 4) se pri vodenju in vzdrževanju nepremičninskih evidenc (katastri, RPE, GJI, ...) še ne uporablja. Datum začetka uporabe bo objavljen naknadno (predvidoma jeseni 2017). 

Vsedržavni in regionalni modeli podobnostne transformacije
Za podatke, kjer ni potrebna največja točnost transformacije (manj zahtevne uporabnike) so na voljo tudi transformacijski parametri Helmertove 7-parametrične prostorske podobnostne transformacije, t. i. model Burša-Wolf, oziroma 4-parametrične ravninske podobnostne transformacije, in sicer tako za vso državo kot tudi za izbrane regije (delitve na 3, 7 in 24 regij). Ti transformacijski modeli so vključeni tudi v Zbirko EPSG (European Petrol Survey Group Dataset), ki vsebuje metapodatkovne opise referenčnih koordinatnih sistemov in datumskih transformacij med temi sistemi za ves svet. Takšna transformacija, ki je sicer izvedljiva z običajnimi GIS-orodji, ne odpravlja vplivov lokalnih popačenosti D48/GK in je (ob hkratni vsedržavni transformaciji) omejena na metrsko točnost. Enostavni državni in regionalni transformacijski parametri in njihovi metapodatkovni opisi so na voljo tukaj.

Program SiTra za transformacijo koordinat tudi z izračunom lastnih transformacijskih parametrov, optimalnih za dano delovišče (namenjen predvsem vzdrževanju zemljiškega katastra) je na voljo tukaj.
Brezplačni program SiTraNet, ki je poenostavljena spletna različica programa SiTra, je na voljo tukaj.

Vsedržavni model ravninske projektivne transformacije
Za podatke, kjer ni potrebna največja točnost transformacije, je bil izjemoma uporabljen tudi vsedržavni model 8-parametrične ravninske projektivne transformacije. Razlog so specifične zahteve po ohranitvi ravnosti okvirov pri razdelitvi na liste.

Geodetska uprava je v zadnjih letih  že izvedla transformacijo nekaterih zbirk podatkov v D96/TM. Pri tem je upoštevala položajno natančnost posamezne zbirke podatkov in temu ustrezno zahtevano natančnost transformacije.  Ker je obenem izvajala tudi izboljšavo modelov transformacije, je bilo  pri različnih zbirkah prostorskih podatkov uporabljeno več različic in modelov transformacije.

Uporabljeni so bili (ali bodo):
•    VMT1 ... vsedržavni model trikotniške transformacije, različica 1.0 (2007),
•    VMT2 ... vsedržavni model trikotniške transformacije, različica 2.0 (2009),
•    VMT3 ... vsedržavni model trikotniške transformacije, različica 3.0 (2009),
•    VMT4 ... vsedržavni model trikotniške transformacije, različica 4.0 (2016), oziroma
•    VPPT ... vsedržavni parametri podobnostne ali projektivne transformacije
za zbirke podatkov, kot je razvidno iz spodnje preglednice.

Preglednica: Transformacija prostorskih podatkovnih zbirk Geodetske uprave Republike Slovenije

Ime zbirkeOznaka      Položajna natančnost zbirke*Zahtevana natančnost transformacijeUporabljeni modelOpombe
Centralna baza geodetskih točk           CBGT 1 cm Se ne transformira
Zbirni kataster gospodarske javne infrastrukture    ZKGJI 12 cm 5 cmVMT4
Zemljiški kataster    ZK12 cm5 cmVMT4
Register prostorskih enot       RPE12 cm5 cmVMT4
Evidenca državne meje    EDM20 cm5 cmVMT4
Kataster stavb              KS50 cm5 cmVMT4
Zbirka topografskih podatkov         DTM50 cm5 cmVMT3Izvedeno
Digitalni ortofoto           DOF75 cm**5 cmVMT4***Izvedeno
Temeljni topografski
načrti          
TTN 5
TTN 10
2,3 m1 m
1 m
VMT4
Državne topografske
karte   
DTK 25
DTK 50
12 m
20 m
1 mVMT1
VPPT**** 
Izvedeno
Državne pregledne karte    DPK 250
DPK 500
DPK 750
DPK 1000
140 m


1 m
1 m
1 m
1 m
VPPTIzvedeno
Register zemljepisnih imen                REZI1 mVMT3
Digitalni model višin       DMV 5
DMV 12,5
DMV 25
DMV 100
5 cmVMT2Izvedeno

Opombe:
* Položajna natančnost zbirke v tabeli je določena kot natančnost najnatančnejšega podatkovnega sloja v zbirki; večina zbirk je heterogene kakovosti, vendar jih glede natančnosti obravnavamo glede na njihove najkakovostnejše vsebine.
** Gre za radialni RMSE (root mean square error).
*** V letu 2007 je bila izvedena transformacija geolokacijskih (*.tfw oz. *.sdw) datotek za celotno zbirko ortofotov z VMT1, v letu 2009 je bila izvedena transformacija samo novoizdelanih ortofotov z VMT2, odtlej pa se je za transformacijo novoizdelanih ortofotov do vključno leta 2016 za transformacijo uporabljala VMT3; leta 2017 so bile ponovno določene geolokacijske datoteke celotne zbirke ortofotov, in sicer z VMT4.
**** Transformacije vektorske zbirke DTK 50 je bila zaradi ohranitve ravnosti okvirov pri razdelitvi na liste transformirana z vsedržavnimi parametri 8-parametrične projektivne transformacije.

 

 

V letu 2017 bo Geodetska uprava pričela s projektom transformacije zbirk zemljiškega katastra in katastra stavb, za kar bo uporabila najnovejšo različico transformacijskega modela. Tudi nekatere podatkovne zbirke s slabšo položajno natančnostjo, ki pa se uporabljajo skupaj s podatki zemljiškega katastra, bodo transformirane z istim modelom.

Upravljavci prostorskih podatkov morajo v skladu z direktivo INSPIRE (tj. tisti, ki so upravljavci zbirk, ki so v prilogah 1, 2 in 3 te direktive) in posledično v skladu z ZDGRS izvesti transformacijo svojih podatkov v novi državni referenčni koordinatni sistem D96/TM. Glede na značilnosti zbirke podatkov se lahko odločijo za transformacijo z vsedržavnim modelom trikotniške transformacije, ali pa za vsedržavni ali pa regionalne modele podobnostne transformacije.

Za upravljavce prostorskih podatkov, ki  svoje podatkovne zbirke uporabljajo skupaj s podatki zemljiškega katastra, katastra stavb ipd., pa je  priporočljivo, da za transformacijo svojih podatkovnih zbirk uporabijo isti model kot Geodetska uprava. Zanj je na voljo podroben opis in transformacijski parametri.

Uporabniki, ki potrebujejo večjo natančnost transformacije, kot jo zagotavlja vsedržavni model trikotniške transformacije, pa morajo uporabiti transformacijo s predhodno določitvijo lastnih transformacijskih parametrov za območje posameznega delovišča. To pomeni da morajo »na detajlu« določiti ustrezno število kakovostno določenih veznih točk in izračunati optimalne transformacijske parametre (po metodi najmanjših kvadratov). Za to so na voljo tudi ustrezni programski paketi (npr. SiTra, GeoPro, Geos idr.).