Transformari de Datum

8/3/2019 Transformari de Datum

http://slidepdf.com/reader/full/transformari-de-datum 1/6

G e o g r a p h ia t e c h n i c a , No . 1 , 2 0 0 6 49

TRANSFORMRI DE DATUM ÎNSISTEMELE INFORMAIONALE GEOGRAFICE

C. CHIRIL1, A. DUMITRAùCU2

ABSTRACT. – Datum Transformations in the Geographic Information Systems. Within the Geographic Information Systems the execution of the digital cartographicsupport is based on the numeric representation of geographic entities integrated in areference system. From the practical point of view, the fundamental issue in constituting the

cartographic database consists in defining the position of a point in the space, as related tothe chosen reference system, respectively in establishing a geodetic datum.In practice it is often necessary to operate with one, two or several data, as the GeographicInformation Systems comprise thematic pieces of information coming from various sourceswith distinct reference systems. For this purpose, one presents an information model of thedatum transformations to ensure a large range of data conversion and transformationoperations within a GIS, with a precision according to the requirements specific for aterritory information system.

* Se prezint un model informatic al transformrilor de datum, care s asigure o palet

cât mai larg de operaii de conversie úi transformare a datelor din cadrul unui GIS, cu o preciziecorespunztoare cerinelor specifice unui sistem informaional al teritoriului

1. INTRODUCERE

Cadrul de referin pentru reprezentrile cartografice îl constituie datumul geodezic,care defineúte poziia spaial a unui punct în baza unui sistem de coordonate úi care descriecaracteristicile de baz ale suprafeei de referin. În accepiunea clasic, determinrile planimetrice ale poziiei punctelor se efectuau separat de cele ale determinrilor altimetrice,rezultând niúte reele distincte, cu precizii specifice cerinelor de poziionare în plan, respectiv pe vertical. Astfel se definesc datumuri geodezice orizontale, pe baza trecerii de lamsur torile efectuate pe suprafaa topografic, pe modelul matematic a unui elipsoid úi apoiîn planul unei proiecii cartografice, respectiv datumuri geodezice verticale, prin stabilireasuprafeei de nivel zero, fa de care se vor exprima cotele ortometrice. Prin noile tehnologiide integrare a datelor provenite din msur tori satelitare, s-a ajuns la o unificare a celor dou

componente ale poziiei spaiale (planimetrice úi altimetrice) a unui punct, într-un datumgeodezic spaial, definit în raport cu un sistem de coordonate global.Datumul geodezic este un concept matematic. De aceea, teoretic putem defini o

multitudine de datumuri, care s acopere o anumit regiune geografic. Ideal, este de dorit s existe un singur datum, care s fie folosit pentru o anumit regiune sau stat, astfel încât toatedatele s fie referite la acelaúi sistem de coordonate.

În practic, adesea este necesar s se opereze cu mai multe tipuri de datum, aúa cumeste cazul Sistemelor Informaionale Geografice, care conin informaii tematice, ce provin

1 “Gh. Asachi” Technical University, Faculty of Hydrotechnics, Ia úi, Romania.2 “Al. I. Cuza” University, Faculty of Computer Science, Ia úi, Romania.



50 G e o g r a p h ia t e c h n i c a , No . 1 , 2 0 0 6 din diferite surse cu sisteme de referin distincte. La modul general, putem da exemplu undatum local pentru integrarea informaiei cartografice de pe hr i úi planuri, respectiv, undatum geocentric folosit pentru navigaia prin satelii.

În prezent, exist un numr foarte mare de datumuri geodezice (figura 1), care permit transformri de coordonate în vederea trecerii informaiei geodezice úi cartograficedintr-un sistem în alt sistem de coordonate, utilizând parametri de transcalcul specifici. Acestedatumuri sunt incluse ca sisteme predefinite de coordonate în structura unor programespecializate de tip GIS, care pot fi completate úi cu datumuri introduse de ctre utilizator. Esteimportant de reinut c valorile coordonatelor pentru un punct sunt dependente de datumul dincare acestea fac parte. Latitudinea, longitudinea úi înlimea elipsoidal a unui punct definitîntr-un datum difer în mod sigur de cele definite în alt datum, datorit diferenelor ce provin

fie din caracteristicile diferite ale elipsoizilor (forma, dimensiunea, deplasarea centrelor geometrice, uneori pân la valori de mii de metri), ori din faptul c axele sistemului decoordonate carteziene ale celor dou datumuri nu sunt paralele sau sunt într-un anume raportde scar . Aúadar se cere o atenie sporit în alegerea corect a datumului, pentru a nuintroduce erori în folosirea coordonatelor úi pentru a nu conduce la poziionri greúite, maimici sau chiar foarte mari.

Fig. 1. Principalele datumuri geodezice ale lumii

2. TRANSFORMRI DE DATUM

În general, în cazul unor parametri definii pe baza unor relaii matematice,transcalculul coordonatelor între dou datumuri poart denumirea de conversie, aúa cum estecazul conversiei cartezian/geografic a coordonatelor pe un elipsoid de rotaie sau în cazulecuaiilor hr ii, prin care coordonatele geografice elipsoidale sunt transcalculate încoordonatele rectangulare plane ale hr ii. Atunci când folosim parametri rezultai din prelucrarea unor msur tori specifice unei anumite zone, transcalculul este o transformare, aúacum este cazul datumurilor geodezice locale.




În cazul datumurilor orizontale, modelul complet de transformare necesit cunoaúterea a cinci parametri pentru transformarea coordonatelor dintr-un sistem de referin în altul, reprezentai de componentele celor dou translaii, a celor dou rotaii úi a factoruluide scar . În cazul transformrii coordonatelor între dou datumuri verticale, este necesar adugarea unei singure constante de altitudine. Transformrile între datumurile spaialenecesit folosirea a úapte parametri, având drept componente, trei elemente de translaie, treide rotaie úi un factor de scar . În cazul transformrii spaiale a coordonatelor dintr-un datumlocal úi unul global - geocentric, este necesar cunoaúterea altitudinii elipsoidale a punctelor,care se obine din altitudinea ortometric úi ondulaia geoidului. Ondulaia geoidului seextrage dintr-un model digital al terenului, iar dac acesta nu este disponibil s-a ar tat c efectul transformrii coordonatelor geografice în coordonate plane (2D), f r aportul înlimii

este neglijabil. Astfel eliminând componenta vertical, pentru puncte situate între 0 úi 8 000metri altitudine, eroarea de poziionare planimetric se încadreaz în tolerana de ± 15 cm.Datumul geocentric global (3D) se prezint prin aspectul cartezian sau geografic spaial alcoordonatelor, între care exist formule de conversie bine definite. Modelul spaial geografic,la rândul su, se difereniaz în ceea ce priveúte altitudinea, prin raportarea sa la elipsoidul dereferin sau la geoid, prin aplicarea translaiei componentei verticale, cu ajutorul constantei„ondulaiei geoidului”. În continuare, se disting dou direcii de transformare a coordonatelor,fie ctre o determinare planimetric a punctelor prin aplicarea ecuaiilor hr ii, fie prineliminarea componentei orizontale ctre o determinare doar pe vertical a punctelor. Printransformri de datum specifice sau prin ecuaii polinomiale se obin coordonate într-undatum local orizontal – 2D. În cazul unui datum local vertical – 1D, transformarea serealizeaz printr-o aplicare a unei constante altimetrice. Aceste datumuri împreun, definescdatumul local spaial – 3D (figura 2).

3. PREZENTAREA PROGRAMULUI „TRANSDATUM – VER. 1.0”

Conform schemei de transformare a datumurilor s-a conceput în limbaj de programare Java, aplicaia „Transdatum” – ver. 1.0. Java este o tehnologie inovatoare lansat de compania Sun Microsystems în 1995, care a avut un impact remarcabil asupra întregiicomuniti a creatorilor de software, impunându-se prin caliti deosebite cum ar fi simplitate,robustee úi nu în ultimul rând portabilitate. Denumit iniial OAK, tehnologia Java esteformat dintr-un limbaj de programare de nivel înalt pe baza cruia sunt construite o serie de platforme destinate implementrii de aplicaii pentru toate segmentele industriei software.Java este un limbaj orientat-obiect, eliminând complet stilul de programare procedural. Deasemenea este un limbaj de programare foarte sigur, furnizând mecanisme stricte de securitatea programelor, concretizate prin: verificarea dinamic a codului pentru detectarea secvenelor

periculoase, impunerea unor reguli stricte pentru rularea proceselor la distan etc.Interfaa grafic a programului prezint urmtoarea bar de meniu:x Sistemx Editarex Operaiix Ajutor



52 G e o g r a p h ia t e c h n i c a , No . 1 , 2 0 0 6

Fig. 2. Transform ri de coordonate între datumuri geodezice geocentrice úi locale

Meniul „Sistem” (figura 3) permite introducerea datelor pentru un nou sistem, prin

selectarea datumului / elipsoidului sau a proieciei cartografice, funcie de care se permitemai departe operarea cu un anumit tip de coordonate (spaiale geoid, spaiale elipsoid,geografice sau carteziene). Un nou elipsoid poate fi introdus de utilizator prin specificarea parametrilor geometrici principali (semiaxa mare – a úi prima excentricitate la ptrat – e2) úi poate fi salvat, fiind adugat listei de elipsoizi deja existeni în program. Pentru proieciilecartografice, programul face referire doar la proieciile de actualitate folosite în ara noastr :

proiecia stereografic – 1970, Gauss – Kruger úi U.T.M. În cazul în care sistemul exist, fiindsalvat dintr-o sesiune de lucru anterioar ,atunci acesta se poate apela, prin funcia„deschide”. Salvarea pentru sistemul curent seefectueaz prin funcia „salveaz”, iar în cazulîn care se doreúte salvarea într-un alt fiúier cu

nume nou, aceasta se realizeaz prin funcia„salveaz ca”.

Ieúirea din program, la sfâr úitulsesiunii de lucru, se face cu ultima opiune dinmeniul bar , respectiv comanda „Ieúire”

Fig. 3. Meniul „Sistem”

Meniul „Editare” (figura 4) permite anularea unei comenzi greúite (funcia„Înapoi”) úi revenirea la comanda anterioar (funcia „Înainte). În cazul introducerii datelor de tip coordonate ale unui punct, meniul acceseaz operaia „adaug punct”, carecompleteaz la lista de puncte existent, noile date înscrise de utilizator. În aceast list se




poate úterge o înregistrare prin funcia „úterge punct(e)” úi de asemenea se pot face editride date, în cazul introducerii greúite a unor puncte în list („modific punct”).

Fig. 4. Meniul „Editare” Fig. 5. Meniul „Opera ii”

Meniul de baz „Operaii” (figura 5) reprezint ansamblul de operaii pe care programul le efectueaz atât în ceea ce priveúte problemele de conversie (conversie elipsoidúi ecuaiile hr ii) cât úi de transformare a coordonatelor.

Fig. 6. Transformarea 3D – algoritmul Bursa Wolf din meniul „Opera ii”

Transformarea coordonatelor este condiionat de tipul de coordonate selectat înfereastra activ. În funcie de aceasta, se poate opta pentru transformri de tip 3D, la care sealege între algoritmii Bursa – Wolf, Molodenski – Badekas, conform special cu 10 parametri sau afin cu 12 parametri.



54 G e o g r a p h ia t e c h n i c a , No . 1 , 2 0 0 6 Parametrii de transformare pot fi introduúi de la tastatur sau pot fi apelai dintr-

un fiúier salvat într-o sesiune anterioar . În cazul în care ei sunt necunoscui úi necesit a ficalculai, programul permite aflarea acestora pe baza unor puncte comune de coordonatecunoscute atât în sistemul iniial, cât úi în cel final (figura 6).

Dac transformarea este de tip 2D, programul ofer posibilitatea de a selecta întretransformarea conform, afin, polinomial de gradul II sau III, funcie de precizia urmrit de utilizator.

În cazul „conversiei elipsoid”, se trateaz problema trecerii coordonatelor spaialegeografice ale punctelor de pe elipsoidul de referin la coordonatele carteziene úi invers.Acest lucru este posibil úi pentru coordonatele geografice elipsoidale, cu observaia c înacest caz, se consider altitudinea elipsoidal ca fiind egal cu zero.

Pentru opiunea „Ecuaiile hr ii” se ofer posibilitatea de rezolva atât problemadirect, de trecere a coordonatelor geografice în coordonatele rectangulare plane, cât úi problema invers a conversiei coordonatelor rectangulare plane în coordonate geografice, încazul proieciilor cartografice de actualitate în ara noastr : Stereografic – 1970, Gauss – Krüger úi U.T.M. (Universal Transversal Mercator).

Ultimul meniu („Ajutor”) ofer date despre program úi modul su de utilizare.

4. CONCLUZII

Transformrile de datum reprezint o problem de actualitate în practicamsur torilor terestre úi implicit în sistemele informaionale geografice, care utilizeaz surse de date diverse în constituirea bazei de date cartografice. Deúi programele de tip GISau incluse în componena lor meniuri de transformare a coordonatelor, pentru aplicaii

specifice cu datele existente, se impune utilizarea unui program specializat.Conceput în limbaj Java, programul „Transdatum” – ver. 1.0, ofer posibilitateaefecturii principalelor tipuri de transformri úi conversii ale datelor, având la baz ointerfa grafic foarte uúor de utilizat. Printre avantajele programului se remarc lucrul cumai multe fiúiere de date deschise simultan din care pentru diverse opera ii intr întransformare doar fereastra activ, introducerea datelor pe baza unui sistem de validare aacestora úi logica accesrii diferitelor operaii, doar în cazul în care ele corespund tipului decoordonate selectat.

B I B L I O G R A F I E

1. Bofu, C., Chiril C., (2005 ), Sisteme Informa ionale Geografice. Curs postuniversitar de perfec ionare, Ed. Performantica, Iaúi.

2. Chiril C., (2006 ), Culegerea úi prelucrarea datelor geodezice úi topografice necesare întocmirii planurilor úi h r ilor dgiitale, Referatul nr. 2 doctorat, Universitatea Tehnic „Gh. Asachi” Iaúi.

3. Fr sinaru C., (2005), Curs practic de Java, Ed. Matrix Rom, Bucureúti.

Transformari de Datum

Documents

Transcript of Transformari de Datum