Horizontalna sestavina

Transverzalna (prečna) Mercatorjeva kartografska projekcija je danes splošno uveljavljeno ime za Gauß-Krügerjevo projekcijo. Z novim imenom in krajšavo poudarimo, da gre za novi koordinatni sistem; sama projekcija se od stare ne razlikuje (iste enačbe), seveda pa je uporabljen drug referenčni elipsoid.

Geodetski datum običajno označujemo z izhodiščno lokacijo in/ali z letnico vzpostavitve (na primer Hermannskogel 1871, Trst 1875, D48 ipd.). Letnica je običajno določena z zaokrožitvijo srednjega trenutka (epohe) geodetske izmere v osnovni mreži geodetskih točk. Geodetski datum je določen s kakovostno geodetsko izmero in izračunom koordinat geodetskih točk na območju vzpostavitve sistema (običajno hkrati za celotno ozemlje države). Je podlaga za georeferenciranje prostorskih podatkov, saj teoretično definiran koordinatni sistem umesti na Zemljo kot planet.

Elipsoid GRS 1980 je rotacijski elipsoid, ki izhaja iz definicije GRS80, velika polos meri (točno) 6.378.137 m, mala polos pa je izpeljana količina in meri 6.356.752,31414 m. GRS 1980 je kratica za geodetski referenčni sistem 1980, ki je bil sprejet leta 1979 s strani Mednarodne zveze za geodezijo in geofiziko (IUGG); definira štiri osnovne geofizikalne parametre Zemlje, in sicer veliko polos, geocentrično gravitacijsko konstanto, dinamični faktor oblike in kotno hitrost.

Osi oziroma oznaki koordinat novega slovenskega državnega ravninskega koordinatnega sistema sta:

• e (iz angleške besede easting), ki je usmerjena proti vzhodu in
• n (iz angleške besede northing), ki je usmerjena proti severu.

Zamenjava državnega koordinatnega sistema je zelo obsežen projekt, ki ga država izvede zelo poredko oziroma le takrat, ko je to nujno potrebno. Pri tem ni tako zahtevna sama vzpostavitev novega koordinatnega sistema pač pa transformacija vseh prostorskih podatkov iz obstoječega v novi državni koordinatni sistem.

V Sloveniji imamo prostorsko podatkovno infrastrukturo zelo dobro razvito. Razpolagamo z veliko digitalnimi prostorskimi podatki, ki potrebujejo sodoben koordinatni sistem. Ta mora biti ustrezno realiziran na področju celotne države in povezljiv z evropskim in svetovnim sistemom.

Določitev in uporaba novega koordinatnega sistema postaja nujnost. Eden od pomembnih razlogov je tudi razvoj novih satelitskih in mobilnih telekomunikacijskih tehnologij, ki praktično vsem na enostaven način omogočajo določanje približnega položaja s pomočjo pametnih naprav.

Tudi za natančno določanje položaja ne potrebujemo več velikega števila geodetskih točk, povezanih v različne geodetske mreže, ampak manjše število zemeljskih GNSS-postaj, ki omogočajo izvajanje ustreznih opazovanj.

Geodetska uprava RS je v Strategiji osnovnega geodetskega sistema sprejela odločitev, da začne vse potrebne postopke za vzpostavitev novega državnega koordinatnega sistema, ki bo del Evropskega prostorskega referenčnega sistema (European Spatial Reference System – ESRS). Odločitev je potrdila Vlada RS v letu 2004. Od 01. 01. 2008 je v Sloveniji poleg dosedanjega v uporabi tudi novi državni horizontalni koordinatni sistem, ki ga uvaja 139. člen Zakona o evidentiranju nepremičnin – ZEN (Uradni list RS, št. 47/2006 in nasl.). Novi državni horizontalni koordinatni sistem temelji na ESRS in se je najprej pričel uporabljati v zemljiškem katastru, kar je podrobneje opredeljeno s Pravilnikom o urejanju mej ter spreminjanju in evidentiranju podatkov v zemljiškem katastru (Uradni list RS, št. 8/2007).

Materialna osnova vsakemu koordinatnemu sistemu je zadostno število enakomerno razporejenih geodetskih točk, ki jim z natančnimi geodetskimi meritvami določimo kakovostne koordinate. Takšna merjenja so zelo zahtevna in se običajno izvajajo v okviru velikih mednarodnih izmer.

Slovenija se je že leta 1994 aktivno vključila v mednarodne izmere za določitev koordinat, ki so temeljile na novih tehnologijah. V letih 1994, 1995 in 1996 so bile izvedene tri EUREF GPS-izmere, v katere je bilo vključenih 49 skrbno izbranih geodetskih točk. Rezultate izračunov je leta 2003 na simpoziju v Toledu potrdila EUREF.

Na območju Slovenije se novi državni prostorski koordinatni sistem (D96/TM) vzpostavlja:

• z materializacijo (vzpostavitvijo) državnih geodetskih točk in z geodetsko izmero, s katero se določijo njihove koordinate, in
• z vzpostavitvijo državnega omrežja stalnih postaj za določanje položaja s tehnologijo globalnih satelitskih navigacijskih sistemov (v nadaljnjem besedilu: državno omrežje za globalno določanje položaja).

Državne geodetske točke, ki služijo vzpostavitvi državnega prostorskega koordinatnega sistema, se na terenu stabilizirajo z različnimi načini stabilizacije (znamenji) in označitvami, ki jih določi Geodetska uprava RS glede na vrsto geodetskih točk (horizontalne, višinske, gravimetrične). Državne geodetske točke služijo vzpostavitvi koordinatnega sistema in povezavi z ESRS, obenem pa so tudi referenčne točke za kontrolo stanja državnega prostorskega koordinatnega sistema (spreminjanja koordinat skozi čas) in za izvedbo transformacije prostorskih podatkov med starim in novim državnim prostorskim koordinatnim sistemom.

Državno omrežje za globalno določanje položaja so objekti in naprave, ki so skupaj z državnimi geodetskimi točkami namenjeni vzpostavitvi in spremljanju stanja državnega prostorskega koordinatnega sistema in izvajanju geodetskih meritev. Geodetske naprave (stalne postaje) nadzira, upravlja in kontrolira nadzorni center za upravljanje in kontroliranje delovanja omrežja, kjer se podatke analizira in posreduje uporabnikom za potrebe izvajanja geodetskih meritev v realnem času.

Realizacijo novega koordinatnega sistema označujemo s kratico D96 (geodetski datum 1996), starega pa s kratico D48 (geodetski datum 1948).

Bistveni razliki med starim in novim slovenskim horizontalnim referenčnim koordinatnim sistemom sta torej v geometrijskih in fizikalnih parametrih, ki opisujejo Zemljo kot planet, ter v umestitvi teoretično definiranega koordinatnega sistema na Zemljo kot planet, torej v datumskih parametrih (geodetski datum). Referenčna ploskev v starem koordinatnem sistemu je lokalno orientiran Besslov elipsoid iz leta 1841. Referenčna ploskev v novem koordinatnem sistemu je elipsoid GRS80, ki je za razliko od Besslovega geocentričen.

Nova kartografska projekcija je enaka dosedanji Gauß-Krügerjevi projekciji (GK), ki pa jo zaradi uskladitve z mednarodno terminologijo imenujemo prečna ali transverzalna Mercatorjeva projekcija (TM). Geometrijsko gledano je to projekcija na eliptični valj, ki ga nato razvijemo na ravnino. Os valja je v ravnini ekvatorja.

Koordinate iste točke v novem referenčnem koordinatnem sistemu se razlikujejo od koordinat v starem sistemu za okoli 370 m v smeri V-Z in okoli 485 m v smeri S-J. Te razlike od navedenih vrednosti variirajo do največ 5 metrov, odvisno od lokacije točke znotraj države.

Državni referenčni koordinatni sistem D48/GK definirajo koordinate trigonometričnih točk prvega reda povezane v astrogeodetsko mrežo, ki jo sestavljajo trigonometrične točke 1. reda. Na njih se navezujejo mreže nižjih redov sestavljene iz geodetskih točk. Tako ta koordinatni sistem v naravi sestavljajo položajne mreže s skupno več kot 200.000 na terenu stabiliziranimi in označenimi geodetskimi točkami različnih vrst.

Točke so na terenu trajno stabilizirane in imajo koordinate določene v koordinatnem sistemu, ki ga realizirajo. Vodenje, vzdrževanje in izdajanje podatkov o geodetskih točkah poteka neposredno v centralni bazi preko komunikacijskega omrežja državnih organov. Evidenca je vzpostavljena za celo državo.

Horizontalne geodetske točke se delijo glede na natančnost in način nastanka mreže na:

• temeljne horizontalne geodetske točke in
• izmeritvene horizontalne geodetske točke.

V centralni bazi geodetskih točk se vodijo podatki za skoraj 30.000 temeljnih horizontalnih geodetskih točk in okoli 227.000 izmeritvenih geodetskih točk.

Podatki o geodetskih točkah v koordinatnem sistemu D48/GK se vodijo v centralni bazi geodetskih točk. Dostop do podatkov o geodetskih točkah je omogočen preko aplikacije PREG.

Omrežje SIGNAL omogoča geodetske meritve in pridobitev položaja v novem referenčnem koordinatnem sistemu, in sicer v realnem času in z nekaj centimetrsko natančnostjo na celotnem ozemlju Slovenije.

Sestavlja ga 16 stalnih GNSS-postaj. Poleg tega so v omrežje vključene tudi stalne GNSS-postaje sosednjih držav (Avstrije, Madžarske in Hrvaške). Medsebojna oddaljenost sosednjih postaj omrežja je manjša od 70 km. Na vseh postajah omrežja so postavljeni GNSS-sprejemniki z antenami, ki izvajajo opazovanja neprekinjeno 24 ur na dan in 365 dni na leto. Rezultate opazovanj stalno sprejema nadzorni center v Ljubljani.

Ljubljanska GNSS-postaja je vključena tudi v evropsko omrežje stalnih GNSS-postaj (European Permanent Network – EPN).

Več informacij o omrežju SIGNAL

Uporaba omrežne storitve preoblikovanja podatkov omrežja SIGNAL

je uporaba podatkov in omrežne storitve preoblikovanja podatkov državnega omrežja stalnih postaj za določanje položaja s tehnologijo globalnih navigacijskih satelitskih sistemov.

Omrežna storitev SIGNAL omogoča uporabniku omrežnih storitev in podatkov uporabo podatkov državnega omrežja stalnih postaj za določanje položaja s tehnologijo globalnih navigacijskih satelitskih sistemov – podatki omrežja SIGNAL, v izmenjevalnem formatu RINEX in/ali formatu RTCM.

Storitev se zaračuna na podlagi Stroškovnika za uporabo omrežne storitve preoblikovanja podatkov omrežja SIGNAL št. 35391-27/2024-2562-1 z dne 15. 03. 2024, ki se uporablja od 01. 04. 2024 dalje.

Souporaba podatkov in storitev preoblikovanja podatkov omrežja SIGNAL

je souporaba podatkov in storitev preoblikovanja podatkov državnega omrežja stalnih postaj za določanje položaja s tehnologijo globalnih navigacijskih satelitskih sistemov.

Omrežna storitev SIGNAL omogoča uporabniku omrežnih storitev in podatkov souporabo podatkov državnega omrežja stalnih postaj za določanje položaja s tehnologijo globalnih navigacijskih satelitskih sistemov – podatki omrežja SIGNAL, v izmenjevalnem formatu RTCM.

Pristojbina za souporabo podatkov in storitev je določena v Stroškovniku za souporabo podatkov in storitev št. 35391-26/2024-2562-1 z dne 15. 03. 2024 kot letni pavšal (naročnina), ki se uporablja od 01. 04. 2024 dalje.

Za potrebe rednega vzdrževanja, nadgradenj in razvoja omrežja in storitev je Geodetska uprava RS vzpostavila Službo za GNSS, ki jo izvaja Geodetski inštitut Slovenije. Njena osnovna naloga je upravljanje državnega omrežja stalnih GNSS-postaj SIGNAL. Organizacija Službe za GNSS:

• Operativni center skrbi za nemoteno delovanje GNSS-postaj v omrežju SIGNAL, vodi dokumentacijo o omrežju in izvaja administracijo omrežja.
• Analitični center na podlagi podatkov iz stalnih GNSS-postaj izvaja analize delovanja omrežja, kakovosti opazovanj in skrbi za periodično izračunavanje položajev GNSS-postaj.
• Podatkovni center posreduje podatkovni tok v realnem času do uporabnikov, izdaja podatke v formatu RINEX, skrbi za arhiviranje podatkov ter informira in nudi strokovno podporo uporabnikom.

Služba za GNSS je začela delovati v letu 2001. V tem času je sodelovala pri izvedbi oz. izvajala naslednje projekte:

• vzpostavitev omrežja SIGNAL,
• upravljanje omrežja SIGNAL,
• izračun koordinat GNSS-postaj omrežja SIGNAL,
• stalno kontrolno preračunavanje koordinat GNSS-postaj,
• distribucija podatkov GNSS-postaje Ljubljana v center omrežja EPN (European Permanent Network),
• posredovanje podatkovnega toka v realnem času do uporabnikov in pogodbenih distributerjev,
• izmenjava podatkov z avstrijskim omrežjem GNSS-postaj APOS, hrvaškim omrežjem CROPOS in madžarskim omrežjem GNSSnet.hu.

Dodatne informacije o omrežju SIGNAL, registraciji ... so na voljo na spletnih straneh omrežja SIGNAL. Za morebitne dodatne informacije se lahko obrnete na Službo za GNSS na elektronski naslov gps@gis.si.

Državna kombinirana geodetska mreža – mreža ničtega reda

Kombinirano geodetsko mrežo sestavlja šest točk, ki so približno enakomerno razporejene po celotnem ozemlju države na medsebojnih razdaljah približno 100 km. To so točke Prilozje (Bela krajina), Areh (Pohorje, Fraj­ham), Kog (Prlekija, ob potre­sni opazovalnici Agencije RS za okolje), Korada (Goriška brda, Zapotok), Šentvid pri Stični (Dolenjska) in Koper (Primorska, na mareograf­ski opazovalnici Agencije RS za okolje). Ključna merila za izbor lokacij teh točk so bila geološka primernost lokacije, lokalna stabilnost te­rena in možnost kakovostnega izvajanja geodetskih meritev (odprto obzorje, odsotnost virov elektromagnetnega sevanja).
 

Glede na to, da je obstoječi sistem poimenovanja geodetskih mrež v Sloveniji: 1. red (najpomembnejše točke), 2. red, 3. red …, točke kombinirane geodetske mreže pa predstavljajo najbolj kakovostne državne geo­detske točke, smo jih poimenovali državna geodetska mreža 0. reda.

Ta mreža povezuje in nadgrajuje doslej najvišje redove geodetskih mrež:

• terestrične mreže, v katerih geodeti določamo koordinate točk v trirazsežnem prostoru, torej njihov geometrijski položaj (koordinate X, Y, Z oziroma koordinate na elipsoidu λ, φ, h),
• nivelmanske mreže, v katerih določamo nadmorske višine točk (normalne višine H) in
• gravimetrične mreže, v katerih določamo vrednosti težnega pospeška (g).

Točke državne geodetske mreže 0. reda so pomemben del državnega prostorskega koordinatnega sistema. Povezujejo njegovo horizontalno in vertikalno sestavino. Na vsaki točki je nameščena GNSS-postaja, ki neprekinjeno spreje­ma signale satelitskih sistemov za določanje položaja; opazovanja pa posreduje v nadzorni center v Ljubljani. Tam se podatki uporabijo za natančno izračunavanje položaja teh točk v skupnem Evropskem koordinatnem sistemu (ETRS89), z natančnostjo nekaj mm. Visoka natančnost meri­tev na točkah te mreže omogoča spremljanje geodinamike (delovanje tektonike) in sprememb v razporeditvi zemeljskih mas.

S pomočjo točk 0. reda se nad­zira tudi uporabniško omrežje SIGNAL. To omrežje sesta­vlja 16 stalnih GNSS-postaj, ki so razporejene po celotni Sloveniji. Omrežje SIGNAL se uporablja za določanje koor­dinat vseh prostorskih podatkov v evropskem koordinatnem sistemu z GNSS-instrumenti. Geodetske koordinate običajno pretvarja­mo v ravninske koordinate, te pa omogočajo izdelavo kart in načrtov v državnem ravninskem koordinatnem sistemu v takoimenovani prečni Mercatorjevi projekciji (TM).

Točko 0. reda tvori steber višine približno 2 m. Steber stoji na temeljni plo­šči, ki je povezana s trdno podlago in zasuta z zemljo. Steber je namenjen postavitvi geodetskih inštrumentov ob izvajanju klasičnih terestričnih, nivelmanskih in gravimetričnih meri­tev. Na vrhu stebra je nameščena GNSS-antena (ali dve anteni) za sprejem satelitskih signalov. V osi stebra se nahaja matična referenčna točka. Znotraj steb­ra so v omarici nameščeni merilni inštrumenti. Na temeljni plošči so neposredno ob vznožju stebra stabilizirane še štiri točke, vključno z referenčno višinsko točko (reperjem) za nivelmansko izmero in meritve težnega pospeška. Temeljna plošča skupaj s stebrom tvori enovito armiranobetonsko konstrukcijo, ki zagotavlja pot­rebno stabilnost točke. Nameščena oprema pa služi za sprejem satelit­skih signalov s satelitskih sistemov GPS, GLONASS in Galileo.

Izven ograjenega dela so na oddaljenosti med 30 m in 40 m od stebra stabilizirane še tri ali štiri dodatne točke, ki tvorijo zavarovalno mikromrežo, ki je približno kvadratne oblike. Tudi te točke so stabilne in nameščene v pokritih betonskih jaških. Uporabijo se za preverjanje stabilnosti same­ga stebra.

Postavitev mreže državnih geodetskih točk 0. reda je mejnik pri vzpostavljanju hrbtenice državnega koordinatnega sistema in mejnik za geodetsko stroko. Za upravljavce in uporabnike podatkov o prostoru je hkrati tudi geodetska osnova za izboljšanje lokacijskih podatkov, nji­hovo povezljivost in izmenljivost.

Državna geodetska mreža 0. reda je bila vzpostavljena v okviru projekta »Posodo­bitev prostorske podatkovne infrastrukture za zmanjšanje tveganj in posledic poplav« in njegovega podprojekta »Ge­odetski referenčni sistem«. Projekt so izvedli Ministrstvo za okolje in prostor, Geodet­ska uprava Republike Slove­nije ter partnerja Geodetska uprava Norveške (Kartverket) in Geodetska uprava Islandije (Lan­dmælingar Íslands). K uspešni realizaciji projekta sta pomembno prispevala Oddelek za geodezijo Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani ter Geodetski inštitut Slove­nije. Projekt je bil izveden s podporo Finančnega meha­nizma evropskega gospodarskega prostora (EGP) v letih 2013–2016.