Räumliche Bezugssysteme
Aus was besteht ein räumliches Bezugssystem? Was ist dafür benötigt?1.) Ein Koordinatensystem
2.) Das Geodätische Datum
3.) Eine Projektion
1.) Ein Koordinatensystem…
…gibt die Position im geografischen Raum an. Hierbei kann zwischen dem geografischen Koordinatensystem und dem kartesischen Koordinatensystem unterschieden werden.
Diese zeichnen sich durch ganz bestimmte Merkmale aus.
Während die geografischen Koordinaten den Vorteil haben, dass sie überall gültig sind und in Grad beziehungsweise Dezimalgrad angegeben werden, sind die kartesischen Koordinaten nicht übertragbar, wobei der Rechtswert x („false northing“) und der Hochwert y („false easting“) in Meter angegeben werden und einen rechten Winkel bilden.
Wichtig sind bei dem geografischen Koordinatensystem die beiden Bezugspunkte:
Die geografische Länge richtet sich nach dem Nullmeridian bei Greenwich, welcher ein vor 125 Jahren festgelegter Bezugspunkt ist und aus unendlich vielen Großkreisen besteht (in Google Earth auf 360 beschränkt), wobei die Datumsgrenze bei 180° liegt. Diese Großkreise sind immer gleich lang, jedoch haben sie nie denselben Abstand voneinander. Dieser Abstand kann mit der Formel 111,32*cos(lat) näherungsweise berechnet werden. Die Länge der 360 Halbkreisbögen ist ungefähr 20.000 Kilometer. Hier entsprechen 15° ungefähr 60 Minuten, sodass Zeitberechnungen möglich sind.
Die geografische Breite hat den Äquator als ihren Bezugspunkt. Diese 180 Breitenkreise sind alle 111,32 Kilometer voneinander entfernt und definieren die Nord-Süd-Richtung. Demnach nimmt die Länge der Breitenkreise vom Äquator zum Pol immer weiter ab.
Ein wichtiger Hinweis ist, dass die Breitenkreise jeweils bei 23,5° liegen.
In diesem Gradnetz können die Einheiten entweder in GMS (Grad, Minuten, Sekunden) oder in DD (Dezimalgrad) angegeben werden, welche beliebig ineinander umgerechnet werden können. Mit diesen Informationen können unterschiedliche Berechnungen angestellt werden, wie beispielsweise die Entfernung von zwei Punkten, die Zeitdifferenz zwischen zwei Orten und die Berechnung der jeweiligen Antipode (Antipode sind zwei sich auf der Erdoberfläche gegenüberliegende Punkte, welche durch eine Linie durch den Erdmittelpunkt verbunden sind).
Besondere Linien stellen die Orthodrome und die Loxodrome dar:
Ein Orthodrom beschreibt die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche. Dieses Orthodrom ist definiert durch den Schnitt der Erdkugel in zwei gleich große Hemisphären und beschreibt demnach ein Teilstück eines Großkreises.
Ein Loxodrom stellt die Linie konstanten „Navigationskurses“ in See- und Luftfahrt dar. Somit ist dies diejenige Kurve, welche jeden Meridian in konstantem Winkel schneidet und wird umgangssprachlich als „Luftlinie“ bezeichnet. Bei kurzen Strecken ist somit ein Loxodrom nur minimal länger als ein Orthodrom. Je höher jedoch der Breitengrad und bei längeren Strecken ist der Loxodrom sehr viel länger als der Weg über einen Großkreis. Der Unterschied kann bis zu 45% betragen.
2.) Das Geodätische Datum…
…gibt die Beschreibung und die Größe und Ausrichtung eines geografischen Modells an.Hierbei können drei Modelle unterschieden werden:
Zum einen die Kugel, welche hauptsächlich für kleine Maßstäbe verwendet wird.
Zum anderen das Geoid, welcher ein physikalisches Modell ist und ausschließlich für die Höhenmessung verwendet wird. Deshalb ist hier das vertikale geodätische Datum anzuwenden. Beispielsweise liegt der Orientierungspunkt für Deutschland beim Pegel von Amsterdam und für Österreich beim Pegel von Triest.
Das dritte Modell stellt das Ellipsoid dar, welcher für das horizontale geodätische Datum verwendet wird. Das Ellipsoid zeichnet sich durch die Abplattung an den Polen aus und ist durch die Parameter Mittelpunkt, Rotation um die Halbachse und den Maßstab gekennzeichnet. Das für dieses Modell verwendete Koordinatensystem ist das geografische Koordinatensystem. Doch hier kann zwischen globalen und lokalen Koordinatensystemen unterschieden werden. Bei dem globalen Koordinatensystem WGS84 ist der Mittelpunkt der Erde ident mit dem Mittelpunkt des Ellipsoids. Deshalb ist es die bestmögliche Anpassung an die Erde. Ein Beispiel eins lokalen Koordinatensystems ist das MGI. Hierdurch werden für bestimmte Regionen die jeweiligen Mittelpunkte neu definiert und somit die Genauigkeit erhöht. Damit die theoretischen Koordinaten des Systems auch mit der tatsächlichen Position möglichst genau übereinstimmen, werden in der topografischen Kartografie Projektionen angewandt.
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