Matemaatiline kartograafia,
praktikum nr 2
Koostanud Raivo Aunap
Eesmärk: geodeetiliste aluse
tundmaõppimine
Vahend: MGE Coordinate System
Operation
Ülesanded:
1. MGE käivitamine
Selleks, et MicroStation
allutada MGE (Modular GIS Environment) geoinfo moodulitele,
tuleb esiteks aktiveerida MGE. MGE töötab läbi nn
projektide,
millega defineeritakse lähtefailide, töötulemuste,
kasutatavate moodulite, andmebaaside ja muude ressursside asukoht ja
koosseis.
Esimene tegevus
olekski File menüüst kas avada või luua sobiv projekt. Kui
igaüks looks endale ühe projekti, siis MGE genereeriks iga kord
nt 18
allkataloogi. Mõistlikum on jagada ühist ressurssi ja ühel masinal luua Kasutajate kettale Matkarto kataloog, mille alla loome ühise projekti
struktuuri. Oma faile eristame nime järgi.
Kontrollime File > Open Project kaudu, kas Matkarto.mge projekt pole juba loodud.
Kui selline projektfail on pakutavas loetelus, siis avame selle. Kui ei,
siis
kasutades allmenüüd New Project ja vastava dialoogiakna abi loome
Matkarto projekti.
Projekti loomisel
on vaja defineerida projekti formaalne nimi (Matkarto) ja vastava projekti
asukoht Kasutajate ketta Matkarto
all-teegis. Kui viimane
puudub, saab sama dialoogiakna väljal Directory
selle ette anda ja vastav
kataloog genereeritakse.
Schema -- andmebaasiskeem -- on vajalik
defineerida siis, kui projekti käigus
tuleb kaart siduda andmebaasidega, antud juhul pole see vajalik, nii
nagu turvalisust võimaldav väli Password. Comments on vaba tekstiväli, mille täitmisest midagi ei sõltu, küll aga peaks
kontrollima, et nupust Applications avanevas määranguaknas oleksid
projektiaplikatsioonide (nn MGE moodulite) poole peal meile vajalikud MGE
Coordinate System Operations, MGE Grid Generation ja MGE Projection Manager.
Kui projekt on loodud, võib veenduda, et kataloogi Matkarto on lisatud hulga allkatalooge, mis programmile tähendavad kindlat tüüpi failide hoidmise kohta.
Aeg on minna
graafilise poole peale ja aktiveerida MicroStation. Seda teeme läbi MGE
menüü Map > New ning kasutades nn seemnefailina seed.prj faili
loome omanimelise dgn-faili. See fail kirjutatakse
projekti kataloogis teeki dgn.
Tegemist on täiesti tühja failiga nagu uute dgn-failide loomisel ikka.
2. Koordinaatsüsteemide
seadistamine
Esialgu ei
olegi meie ülesandeks faili mingit joonist või kaarti saada, vaid vaatame,
kuidas juhtida MGE koordinaat-alust.
MicroStationi täienenud menüüst valime Applications
ja aktiveerime MGE Coordinate System Operations’i, mille töös-oleku
tunneme ära programmiakna tiitliriba tähistuse ja muutunud rippmenüüde järgi.
Süsteemi
matemaatilise aluse saab paika panna menüü
File
abil,
millest avanevad olulised koordinaatsüsteemi määrangud. MGE omapäraks on
see, et ta lubab kaardile kehtestada kaks süsteemi, kaks
matemaatilist alust. Esmane süsteem on tingimata vajalik ja sellega
määratakse tegelik matemaatiline alus. Teisese süsteemi defineerimine
pole üldiselt nõutav. Mugavaks võib see osutuda siis, kui töö käigus on
vaja teada, kus paikneksid punktid mingi teise süsteemi koordinaatides --
nt tüüpjuhtumil, kui Eesti põhikaardil tahame kontrollida N. Liidu
topokaartide infot. Samast loogikast lähtub MGE projektsiooniteisendus,
siis on teisese süsteemi defineerimine juba hädavajalik.
File >
Coordinate System > Primary võimaldab olulisema osa kaardi matemaatilisest alusest defineerida. Püüame
defineerida Eesti põhikaardi süsteemi L-EST'97.
Nagu aru saada
võib, on tegu tasapinnaliste ristkoordinaatide süsteemi määratlemisega, selle
tõttu leiame System väljalt projektsioonide nimed. Peale Eesti süsteemile
sobiva projektsiooni valikut tuleb õigeks panna ka vastavad
projektsiooniparameetrid. Eesti
geodeetilist alust nimestikus pole, järelikult tuleb meil kasutada nn
kasutaja-daatumit ning lisaks valida õige ellipsoid.
Allpool on
rida nuppe, mida saab kasutada spetsiifiliste määratluste jaoks, meil läheb
neist vaja Units and Formats valikut. Sellega saab ette anda
kaardil kasutatavad ühikud ja
nende tüvenumbrite arvu, mida programm
näitab. Kui
geograafiliste ühikute täpsus panna 5 kohta peale koma (MGE kirjaviisiga
1.0 e-5), siis on projektsiooni parameetrites eelnevalt justkui ümardamise
nahka läinud sisestatud arv "03.191415" oma endisel kujul
olemas. Eesseisvatele harjutustele mõeldes tasub pikkusühikute
täpsuseks panna samuti viis kohta peale koma ning vahetada
nurgaühikud kraadide asemel sekunditeks. Vajadusel saab neid numbriformaate ka
edaspidi muuta.
Täidame ka
teisese koordinaatsüsteemi ning olgu selleks Vene Pulkovo-42
süsteem 35-nda
tsooni jaoks (vajalikud parameetrid võib leida Eestis
kasutatavate koordinaatsüsteemide lehelt).
3. Töövälja seadistamine
Teatavasti on MicroStationi
aluseks nn UOR-id e lahutusühikud. Kaardi või joonise looja
määrab ise, mitu UOR-i tema
poolt kasutatavasse mõõtühikusse mahub. UOR-des on tööväli lõplik
ja piiratud (umbes 4.3x4.3 mlr UOR-i). Töövälja võib võrrelda
sõela või raakliga -- iga disainfaili (dgn) elementi saab joonistada
ainult sellise
sõela sõlmpunktist teise sõlmpunkti, kõik snäpitakse nö lähimatesse
sõlmpunktidesse. Kui joonise lahutus on madal või oleme niivõrd palju
sisse suuminud, siis hakkab faili "nurgeline" käitumine ka silma.
Töövälja seadistamine, kaardi ulatuse ja lahutuse
läbimõtlemine ning paikapanemine on
MicroStationis väga oluline etapp. Teatud kaardi
ulatuse juures ei saa me
enam MicroStationiga lõpmata täpset kaarti teha. Näiteks maailma kaardi
lahutusühik ei saa suvalise projektsiooni korral olla oluliselt väiksem kui
üks sentimeeter, sest siis ei mahuks maailm tööväljale
(vrd: silindriline ruutlabaprojektsioon esitab ekvaatori õige
pikkusega, mis tähendab, et vajame MicroStationi faili
x-telje pikkuseks vähemalt 40000 km ehk 4 miljardit cm, mis ongi töövälja
piirile väga lähedal). Kui me töötame piirkonnaga
(näiteks Eesti lähiümbrus), saaksime ju põhimõtteliselt lahutust suurendada,
aga kui me ei taipa MicroStationi disainfaili töövälja koordinaate
nihutada, siis kaardi koordinaatide väärtus (ca 6500 km N-teljel) eeldab
endiselt umbes 20000 km pikkust töövälja külge (+/- 10000 km) ja kaardi
lahutust oluliselt tõsta ei saa.
MGE File >
Working Units > Mappig lubab aga töövälja ühikuid ja mõõtmeid
optimeerida. Kui paika panna lahutus, siis on kõrval kohe näha, kui suurt ala
saab sellega kaardistada. Siit saab selgeks, et MicroStationiga maksimaalne
Eesti kaardi täpsus ei saa olla eriti suurem kui 0.1 mm, mis
pretsessiooniliste
geodeetiliste ülesannete jaoks võib tähendada juba probleemi. Meie jaoks on 1
millimeeter aga piisav ja nii saame töövälja suuruse lasta ca 4000x4000
kilomeetrile. Kui jätaksime 0-punkti muutmata, siis ei mahuks Eesti ikkagi
tööväljale, kuna ekvaatorilt (millel asub 0-koordinaat) siia on üle 6000 km.
Niisiis Storage Center Point abil tuleb seadistada töövälja
koordinaadid Eesti
kohale (võib kasutada tasapinnaliste ristkoordinaatide lähtepunkti
koordinaate). Silmas tuleb pidada, et Microstationis tähendab X
jällegi matemaatilist
abtsisstelge, Y on suunatud põhja (mitte aga nii nagu
me geodeesias oleme harjunud).
4. Daatumi seadistamine
Täpsemalt –
daatumi transformatsiooni seadistamine File
> Datum Transformation – on
vajalik tööks kahe erineva geodeetilist alust omava andmestikuga. Antud
harjutuses kasutame teisese süsteemina Pulkovo-42’te ja siin peame ära näitama
esmase süsteemi üleminekuparameetrid teisesele süsteemile. Instituudi
internetilehel võib leida parameetrid Bursa-Wolf teisenduse jaoks,
kuid kasutada võib ka teisi, näiteks Idrisi käsiraamatu lisas leitavat
Molodenski teisendust vms.
5. Koordinaadisisestus ja
-päringud
Kui nüüd
joonistada suvaline ristkülik, siis saab Readouts menüüst pärida ühe ja sama nurga
erinevaid koordinaate erinevates süsteemides. Veelgi enam, läbi menüü Keyin
või ka läbi kindlaformaadilise klaviatuurisisestuse saab sisestada
mitmesuguseid elemente kahes kasutatavas kaardisüsteemis. Lisa
aktiivpunktidena koordinaatide järgi teiseses geodeetilises daatumis (Pulkovo-42
süsteemis) kuue Eesti linna keskuse punktid, mis on
välja loetud N. Liidu topokaartidelt:
Tartu
58°22'48”
26°43’21”
Tallinn 59°25’54” 24°44’55”
Pärnu 58°22’59” 24°30’41”
Narva 59°22’21” 28°12’52”
Võru 57°50’17” 27°00’34”
Kuressaare 58°15’30” 22°29’15”
Sisestamiseks
aktiveeri kõigepealt MicroStationi Place Active Point töövahend, vali sobiv ergas aktiivne värv ja lai joon (näiteks 8); seejärel
kasuta MGE Coordinate System Operations’i menüüd Keyins > Geographic > Secondary ning käsureal sisesta koordinaadid
järjekorras ja formaadis, nagu seda programm nõuab (kraadide, minutite ja
sekundite eraldamiseks kasuta koolonit, kahe koordinaadi eraldamiseks koma).
Peale kuue linna
keskpunkti sisestamist uurime, millised on nende punktide:
a) geograafilised koordinaadid esmases
koordinaatide süsteemis (L-EST'97)
b) ristkoordinaadid esmases koordinaatide
süsteemis (L-EST'97)
c) ristkoordinaadid teiseses koordinaatide
süsteemis (Pulkovo-42)
Koosta
vastavaid
koordinaate esitav tabel.
6. MGE defineeritud
projektsioonidega tutvumine
Omandatu
kinnistamiseks loome antud praktikumi käigus veel kolm kindla
matemaatilise
alusega failipõhja,
soovitavalt reaalselt kasutatavate süsteemidega.
Üks neist peab olema
Pulkovo-63 matemaatilise alusega Eestit katva keskmise tsooni
(telgmeridiaaniga 24°57') kohta. Teine olgu UTM-süsteemi
tsooniväja V35 kohta. Kolmas süsteem jääb
nö vabateemaks. Otsi
parameetrid internetist või kirjandusest.
Iga
koordinaatsüsteemi kohta täita etteantud vormis tabel.
Tulemused:
·
Neli dgn-faili erinevate
koordinaatsüsteemidega
+ L-EST'97
süsteem Pulkovo-42 teisese süsteemiga
+ Pulkovo-63
süsteem
+ UTM
süsteem
+
süsteem vabal valikul
·
Koostatud dgn-failide
koordinaatsüsteemide kirjeldused tabelis
·
Kuue geodeetilise punkti
koordinaatide tabel neljas süsteemis (L-EST'97 ja Pulkovo-42
geograafilistes ning
ristkoordinaatides)