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– GK oder UTM mit ArcGIS kein Problem
Angela Müller
Esri Deutschland GmbH
20.September 2012, Leipzig
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Inhalt
+ Bezugssystemwechsel in Deutschland> Ausgangssituation> Ziel
+ Geodätische Bezugssysteme – Begriffsbestimmung> Koordinatenreferenzsystem> Datum> Koordinatentransformation
+ Koordinatentransformationen in ArcGIS+ Integration landesspezifische Lösungen
> Sachsen+ Wo gibt es weitere Informationen?
ETRS89
DHDN
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+ Ausgangssituation
+ Patchwork erschwert Zusammenführung und Nutzung von Geodaten aus unterschiedlichen Quellen
Bezugssystemwechsel in Deutschland
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+ Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) > Beschluß von 1991 bzw.1996 zur Einführung des ETRS89 als
amtliches Bezugssystem
+ Ziel> Vereinheitlichung der heterogenen geodätischen Grundlagen
der Geobasisdaten
+ Praktiker> Verknüpfung von Geobasisdaten des amtlichen
Vermessungswesens mit eigenen Geofachdaten
> Überführung von DHDN/Gauß-Krüger nach ETRS89/UTM
Bezugssystemwechsel in Deutschland
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Praxisbeispiel
+ Frage: Warum liegen die Punkte ca. 200m „daneben“?
+ Antwort: Die notwendige Datumstransformation wurde nicht oder fehlerhaft ausgeführt.
+ Ursache: Unterschiedliche geografische Koordinatensysteme
Quelle des Luftbildes: Landesvermessung SH
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+ Satz von Parametern, der ein Erd- oder Referenzellipsoid definiert sowie dessen genaue Lage und Orientierung relativ zum Erdkörper festlegt.> Größe des Erdellipsoids
> Länge / Breite eines Fundamentalpunktes
> Astronomische Beobachtungen
> Zeitmessung
> Orientierung im Raum
> Azimutmessung
> Kartenprojektion
> Höhenbezugspunkt
Geodätisches Datum
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Lokales Datum+ Lagecharakterisierung des Ellipsoiden bezüglich des
geozentrischen Systems durch Parameter
Nicht geozentrisches BezugssystemDeutsches_Hauptdreiecksnetz (DHDN)Ellipsoid: Bessel_1841 …Geozentrisches BezugssystemETRS_1989 Ellipsoid: GRS_1980…
+ Lagebeschreibung eines Teils des Geoids bezüglich des geozentrischen Systems durch Stützpunkte
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Benötigte Metadaten für Datumstransformationen
+ Technisch / funktional:
> Spezifikationen der beteiligten Bezugssysteme
> Datumstransformations-Methode, -Parameter, -Name
+ Identifikation:
> Name (oder EPSG-Code)
+ Bewertung der Transformation:
> Geografischer Gültigkeitsbereich – üblicherweise bekannt
> Genauigkeit – üblicherweise bekannt
> Stützpunkte – üblicherweise nicht frei zugänglich
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Transformationsmethoden in ArcGIS + 3 / 7 / 10 Parameter
> Molodensky
> Abridged Molodensky
> Geocentric Translation
> Coordinate Frame / Bursa Wolf
> Position Vector
> Molodensky Badekas
+ Gitterbasiert> NTv2
> NADCON / HARN
+ Longitude Rotation
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- - ( )7 Parameter Transformation 1
+ Unterscheidung zweier geodätische Bezugssysteme durch > Lage des Ursprungs des Referenzellipsoiden> Ausrichtung der Koordinatenachsen X,Y,Z des
Referenzellipsoiden> Maßeinheit der metrischen Koordinaten
+ Konformer Bezugssystemwechsel: Umformung mit sieben Parametern:> 3 Translationen> 3 Rotationen> 1 Maßstabsfaktor
+ Genauigkeit bestimmt durch Anzahl und Homogenität der Stützpunkte
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- - ( )7 Parameter Transformation 2
+ Für alle amtlichen deutschen Systeme vordefinierte Transformationen nach> WGS84 und ETRS89
+ Bezeichnungen, Anwendungsbereiche und Parameter> ..\ArcGIS\Desktop10.0\Documentation\geographic_transformatio
ns.pdf
+ Weitere Informationen des BKG unter > http://www.crs-geo.eu/nn_124396/crseu/EN/CRS__Description/crs-national__node.html?__nnn=true
> Geodätisches Datum, Parameter des Kartennetzes (Grids) und möglicher Transformationsparameter mit Genauigkeitsangaben
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( )Implementierung in ArcGIS 1
+ ArcGIS Desktop> Vordefinierte Transformationen
> Benutzerdefinierte Transformationen
> ArcMap
> Eigenschaft des Datenrahmens
> Projektion zur Laufzeit
> Geoverarbeitung (ArcToolbox, ModelBuilder)
> Projektion definieren
> Projizieren (Vektor, Raster)
+ ArcGIS Server+ ArcGIS Online
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( )Implementierung in ArcGIS 3
+ Mehrstufige Transformationen
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+ Benutzerdefinierte Transformationen
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– ( )NTv2 Transformation 1
+ National Transformation Version 2
+ Interpolationsverfahren,
+ Beruht auf Gitterdatei mit regelmäßigen Stützpunkten
+ Ursprung: kanadische Landesvermessung
> http://www.geod.nrcan.gc.ca/software/ntv2_e.php
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– ( )NTv2 Transformation 2
+ In ArcGIS realisiert für Deutschland> BETA2007
> Bundeseinheitliche Transformation für ATKIS
> Transformation geotopographischer Daten nach ETRS89/UTM
> Nutzerdefinierte Transformationen, z.B. SäTA2010
+ Gitterdateien > ..\ArcGIS\Desktop10.0\pedata\ntv2\germany
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Deutschland: BETA2007
Kostenfreie Bereitstellung des Gitters (BeTA2007.gsb) und Dokumentation des Transformationsansatzes unterhttp://crs.bkg.bund.de/crseu/crs/descrtrans/BeTA/de_dhdn2etrs_beta.php
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Arbeitsabläufe mit Koordinatentransformationen
+ Darstellung in ArcMap Projektion „On-the-fly“:
Layer mit CRS-1 Datenrahmen mit CRS-2
+ Projektions – Werkzeug ArcToolbox:
Datasatz-1 mit CRS-1 Datasatz-2 mit CRS-2
+ Import/Export in ArcCatalog:
z.B: FC-Konverter, Raster To Geodatabase
+ Geoverarbeitung allgemein:
Eingabedaten mit CRS-1 Ausgabedaten mit CRS-2
+ Editieren in ArcMap (eingeschränkt, z.B. nicht für Netzwerke):
Datenrahmen mit CRS-2 Layer mit CRS-1
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Anforderungen
+ Nutzung der amtlichen Lösungen (ggf. Vorgabe)+ ‚hohe‘ Genauigkeit benötigt+ Identitäten zwischen Geofachdaten und Geobasisdaten
müssen nach der Transformation erhalten bleiben+ Software
> ArcGIS
> FME
> ARC/INFO
> ArcView GIS
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Transformationsansätze
+ 7-Parameter-Transformation> integriert in ArcGIS und FME > Genauigkeit je nach Parametersatz 5m, 3m, Submeter-
Bereich+ NTv2
> BETA2007> Integriert in ArcGIS> Genauigkeit: Submeter-Bereich oder besser
+ Amtliche Lösung der einzelnen Bundesländer> in FME als ‘custom transformer’ integriert> über FME Extension unmittelbar in ArcGIS nutzbar> NTv2-Gitterdateien
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DHDN/GKx ETRS89/UTM Land Restabweichungen
Vordef. Param.
regional optimierte Param.
BeTA2007
3554643.5845808517.070
554549.5275806633.016
NI …_50.14 m 0.011 m
2581996.5605616134.450
369949.6715615301.383
NRW …_40.14 m
Param VII0.03 m 0.03 m
2608287.2675716260.217
400289.3705714238.454
NRW …_40.47 m
Param IV0.24 m 0.07 m
2581983.166 5616252.396
369941.0635615419.744
NRW …_40.14 m
Param VII0.03 m 0.02 m
3398206.8665581314.975
398172.4785579522.878
RP …_40.10 m 0.006 m
.Beispielrechnungen mit BeTA2007gsb
Fazit: Besser als bisherige Parameter und einheitlich für ganz Deutschland
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+ Trans_SN> 7-Parameter-Transformation
> Gesonderte Transformationsparameter je TK25-Blatt
> Trans_SN (light)
> Einzelpunkte und Punktlisten
+ SäTA2010> NTv2-Transformation
> Genauigkeit (Testdatensatz mit 7965 Festpunkten)
Anteil der Testpunkte [%] Lageabweichung zum Soll
55,1 < 1 cm
89,7 < 2 cm
98,7 < 3 cm
99,8 < 4 cm
Amtliche Lösung Sachsen
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+ Nutzerdefinierte Transformation> Datei *.gtf unter
s
%APPDATA%/Roaming\ESRI\Desktop10.1\ArcToolbox\CustomTransformations
âq¹RìëÔŸÖ ÀOkÝ 1 �GEOGTRAN["Sachsen_RD83_To_ETRS89",GEOGCS["GCS_RD/83",DATUM["D_Rauenberg_1983",SPHEROID["Bessel_1841",6377397.155,299.1528128]],PRIMEM["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433],METADATA["Germany - Sachsen",11.9,50.21,15.03,51.66,0.0,0.0174532925199433,0.0,2545]],GEOGCS["GCS_ETRS_1989",DATUM["D_ETRS_1989",SPHEROID["GRS_1980",6378137.0,298.257222101]],PRIMEM["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433],METADATA["Europe - ETRS89",-16.1,32.88,39.64,84.16,0.0,0.0174532925199433,0.0,1298]],METHOD["NTv2"],PARAMETER["Dataset_germany/SAETA2010",0.0]]
( )Implementierung in ArcGIS 1
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+ FME-Erweiterung von ArcGIS> Nutzung eines/mehrerer „custom transformer“
( )Implementierung in ArcGIS 2
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+ 7-Parametersätze> für geringe Genauigkeiten und „mal kurz gucken“> Möglichkeit zur Nutzung „eigener“ 7-Parametersätze
+ NTv2 mit BeTA2007 > für alle Geofachdaten, die sich auf ATKIS-Daten beziehen (weil die
ATKIS-Daten mit diesem Ansatz transformiert werden)> für geringere Genauigkeiten (Sub-Meterbereich) und mal kurz gucken> kleinräumige Gebiete Genauigkeit im cm-Bereich sein.
+ Trans_SN, SäTa2010> für Geofachdaten, die sich auf Daten des Liegenschaftskatasters
beziehen> für höhere Genauigkeiten (je nach Landeslösung in der Regel im cm-
Bereich)> und Beibehaltung der geometrischen Identitäten
Welcher Transformationsansatz für wen oder was?
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Faustregeln
+ Toleranzschwelle > 200m: Datumstransformation ignorieren
+ Toleranzschwelle > 1m: komplett vordefiniert in ArcGIS
+ Toleranzschwelle > 50cm, länder/kantonsübergreifend: BeTA2007
+ Toleranzschwelle > 10cm, innerhalb Bundeslandes: BeTA2007
+ Toleranzschwelle > 2cm: Spezial-NTv2 oder fremd-DLL+ Toleranzschwelle < 2cm: Sind Ihre Daten wirklich so
genau?ggf. wie oben
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Wo gibt es weitere Hilfen und Daten?
Neuauflage Herbst 2010
http://www.esri-germany.de
http://resources.esri.com
http://arcscripts.esri.com Scripts u. Tools http://www.epsg.org EPSG-Datenbank (ehem. European Petroleum Survey Group, jetzt OGP)http://crs.bkg.bund.de/crs-eu BKG / EuroGeographics / EUREF (Europäische Koordinatensysteme und Transformationsparameter und Links zu nationalen Stellen)
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Schulungsangebot
+ Workshop „Koordinatensysteme in ArcGIS“
> Vermittlung fachlicher Grundlagen zu Terminologie, Abbildungseigenschaften der Projektionen und zu Datumstransformationen
> Richtiger Umgang mit Projektionen und Datumstransformationen in ArcGIS (ArcMap, ArcCatalog und Geoverarbeitung)
> Vorstellung verschiedener Transformationsansätze zum Bezugssystemwechsel und deren Anwendung
> Diskussion aktueller und individueller Themen der Teilnehmer
+ Weitere Informationen: http://www.esri-germany.de/schulung/dates.html
+ Nächster Termin in Leipzig auf Anfrage
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Zusammenfassung
+ Praktische und politische Anforderungen verlangen moderne Koordinatensysteme
+ Koordinatenvielfalt in Deutschland und Europa+ Probleme lösbar durch Transformationen+ Transformationsmodelle liegen vor und sind in ArcGIS
bzw. FME integriert+ Länderspezifische Lösungen+ Unterstützung durch ESRI in Form von Schulungen,
Workshops, Consulting
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Niederlassung MünsterMartin-Luther-King-Weg 2048155 MünsterTelefon +49 89 207 005 1460
Niederlassung KölnKonrad-Adenauer-Ufer 41-4550668 KölnTelefon +49 89 207 005 1760
Niederlassung BonnRheinallee 2453173 BonnTelefon +49 89 207 005 1720
Niederlassung WiesbadenDwight-D.-Eisenhower-Straße 965197 WiesbadenTelefon +49 89 207 005 1620
Niederlassung HannoverSchiffgraben 1130159 HannoverTelefon +49 89 207 005 1520
Niederlassung LeipzigFechnerstraße 804155 LeipzigTelefon +49 89 207 005 1420
KranzbergRingstraße 785402 KranzbergTelefon +49 89 207 005 1200
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