Zadaniem tego artykułu jest przybliżenie użytkownikowi GIS, który nie musi być geodetą lub geografem, sposobów radzenia sobie z układami współrzędnych. Niniejszy artykuł nie jest dokładnym opisem wszystkich układów współrzędnych jakie możemy spotkać na polskich mapach. Opisy techniczne i geodezyjne można znaleźć na innych stronach. Polecam „Przegląd odwzorowań” zamieszczony na geoforum.pl.
Dlatego, że Ziemia jest „okrągła”, czyli ma kształt geoidy. Nie łatwo jest odwzorować powierzchnię kuli na płaskim arkuszu mapy. Zawsze pojawią się jakieś niedoskonałości, przekłamania (błędy powierzchni, odległości i kształtu) Układy współrzędnych powstały po to, żeby te błędy minimalizować. Innymi słowy układ współrzędnych jest to matematyczny model przeniesienia powierzchni kuli na powierzchnię płaską. Każdy model posiada swój wzór przeliczeniowy. W zależności od skali mapy i obszaru, który chcemy nanieść na mapę powinniśmy użyć odpowiedniego układu.
W Polsce, w różnych latach obowiązywały różne układy. Mapy cywilne, były wykonywane inaczej niż wojskowe, a za wybór układów odpowiedzialny był urząd zajmujący się geodezją i katrografią (oraz jego wojskowy odpowiednik). Wynikiem lat pracy polskiej kartografii jest kilka serii map (nie wszystkie obejmujące całe terytorium Polski). Poniżej znajduje się lista układów współrzędnych, które możemy napotkać pracując w Systemach Informacji Geograficznych.
Na stronie spatialreference.org (dostępne pod linkiem z nazwą EPSG) znajdują się formalne opisy układu w różnych formatach zawierające niezbędne informacje.
Układ 1992 EPSG:2180
Układ stosowany obecnie dla danych w skali poniżej 1:10 000. Jest jednolity dla całej Polski (brak wydzieleń na pasy względem południków środkowych). Podstawowy układ współrzędnych stosowany w geoportal.gov.pl. Zdecydowana większość usług sieciowych pozwala na pobieranie danych w tym układzie.
Stary, niedoskonały układ współrzędnych stosowany w latach PRL. Zastąpiony ostatecznie w 2009 roku przez układ 2000. Polska w tym układzie jest podzielona na 5 stref, z których każda posiada inne parametry. Ten układ powinien zostać dawno zapomniany, ale jeszcze sporo ośrodków dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej go stosuje. Ponad to w tym układzie, jako jedyna seria, została wykonana mapa w skali 1:10 000 dla całej Polski. Oznacza to, iż są obszary w Polsce, które posiadają mapę topograficzną 1: 10 000 tylko w tym układzie.
Następca układu 1965 do zastosowań geodezyjnych w skalach powyżej 1:10 000. Spotkamy się z nim głównie na nowych mapach ewidencyjnych.
Używany był głównie przez wojsko do produkcji map wojskowych (sztabowych) w skalach 1:100 000 i 1:50 000. Powstało również kilka serii map cywilnych, m.in:
Układ 1942 nie jest jednolity dla całej Polski. W celu zminimalizowania zniekształceń stosowało się dwa warianty tego układu:
Pasy południkowe o szerokości 6° (dla map mniejszych niż 1:5000):
Pasy południkowe o szerokości 3° (dla map wielkoskalowych większych niż 1:5000) – praktycznie już niespotykane:
WGS84 EPSG:4326
Jest to układ współrzędnych, który został zaprojektowany jako jednolity dla całego świata. Jest powszechnie wykorzystywany w urządzeniach do nawigacji oraz przez NATO do sporządzania map wojskowych. Jego elementem charakterystycznym jest zapis w stopniach długości i szerokości geograficznej północnej i południowej. Sposobów zapisów współrzędnych jest sporo. Inną wizytówka tego układu jest charakterystyczne równoleżnikowe rozciągnięcie danych.
Tradycyjny sposób zapisu oparty na stopniach, minutach i sekundach np 15° 16′ 32” E oraz 53° 18′ 22” N jest wypierany przez nowocześniejszy (łatwiejszy do obliczeń maszynowych) np. 18,34522 oraz 40,7654674. Oznaczenie N,S,E,W zostały zastąpione poprzez znaki „minus”. (półkula zachodnia i południowa otrzymują minus przez wartością. i tak punkt w Ameryce Południowej może mieć współrzędne -100,0000 oraz -40,0000 zamiast 100° 00’00” W oraz 40° 00’00” S
Mapy w popularnych serwisach mapowych np. Google Maps nie są przedstawione w układzie współrzędnych WGS84. Mapy te korzystają z opisanego poniżej układu EPSG:3857, a jedynie wyświetlają współrzędne kursora w układzie WGS84
W tym układzie została opracowana jedna seria polskich map topograficznych:
EPSG:3857, czasem spotykany jako EPSG:900913 (od GOOGLE – ten kod działa, jednak lepiej go nie stosować, ponieważ jest niestandardowy). Czytaj więcej o problemach z nazewnictwem
Układ współrzędnych dla całego świata zapisywany w metrach. Nie ma jednej nazwy, z kodami EPSG również jest zamieszanie. Stosowany głównie w mapach internetowych (Google Maps, Bing, OpenStreetMap i wiele innych).
Oprogramowanie GIS skutecznie radzi sobie z przeliczeniami układów, jednak czasem pojawiają się problemy.Informacja o układzie jest zapisana wewnątrz pliku (np w przypadku GML) lub w osobnym pliku (.prj w ESRI Shapefile).
Graść dobrych rad:
Od początku pracy z oprogramowaniem GIS należy zdefiniować układ współrzędnych warstwy (w przypadku QGIS Ustawienia -> Właściwości projektu). Pozwoli nam to zachować porządek, a wczytując warstwy WMS, w oknie wyboru układów współrzędnych, od razu ustawiony będzie odpowiedni układ (jeśli jest dostępny).
Generalnie należy dążyć, żeby zarówno wszystkie dane przestrzenne, jak i układ współrzędnych projektu (układ ramki mapy) był taki sam. Jeżeli przekształcanie danych nie jest możliwe, można używać opcji „reprojekcji w locie„. Polega ona na tym, iż dane nie zostają fizycznie zmienione, jednak na ekranie komputera wyświetlają się w pożądanym układzie. Jest to dobre rozwiązanie, ale mocno obciąża komputer (szczególnie przy dużych plikach)
Niektóre narzędzia analityczne wymagają, aby wszystkie warstwy były w tym samym układzie. Jeżeli stosujesz się do uwag w punkcie 2 – nie ma problemu.
Oprogramowanie GIS może nie rozpoznać układu współrzędnych. Należy wtedy nadać układ „na siłę”. Jak zdefiniować układ w QGIS (link). Niepoprawne nadanie układu współrzędnych spowoduje błędy przy reprojekcji w locie lub podczas eksportu do innego układu oraz formatu.
Zdarzają się przypadki, kiedy otrzymujemy dane w postaci cyfrowej i nie wiemy w jakim są układzie. Co wtedy zrobić? Można zapytać dostawcy danych. Jeżeli nie ma takiej możliwości, musimy rozpocząć dochodzenie. Można sprawdzić współrzędne konkretnego punktu i porównać je ze współrzędnymi punktu w znanym układzie współrzędnych. W przypadku danych rastrowych (np. stare mapy) można poszukać w internecie w jakim układzie były one sporządzane.