Rectificarea seriilor de hărți românești scara 1:75000 realizate înaintea Primul Razboi Mondial

Pentru integrarea seriilor de hărți topografice datate de dinaintea Primului Război Mondial a fost necesară definirea precisă a nomenclaturii, proiecției cartografice și a parametrilor datumului foilor de hartă românești scara 1:75000 din cadrul acestor serii. Seriile de hărți sunt împărțite în două zone, vestică și estică, ambele în proiecție Bonne cu parametri diferiți. Pentru o georeferențiere corectă, foile de hartă aparținând celor două zone trebuie procesate ținând cont de aceste diferențe. Foile estice pot fi rectificate utilizând coordonatele caroiajului înscrise pe colțurile foilor de hartă. În cazul foilor vestice, coordonatele geografice sunt calculate din nomenclatura foilor sau direct de pe colțurile caroiajului reproiectat în proiecția Bonne. Descrierea parametrilor Molodensky pentru datumurile celor două zone este incompletă. Foile de hartă rectificate și integrate într-o bază de date geografică oferă o sursă importantă de informații privind mediul natural și cel antropic al României secolului XX.

Introducere și istoric

În secolul al XIX-lea, majoritatea tărilor europene și-au finalizat realizarea hărților topografice. Începând cu anul 1870, cele mai multe dintre noile state independente, printre care și România, erau implicate în acest proces de cartografiere.

În Europa Centrală, Imperiul Habsburgic (monarhia austro-ungară de după 1867) a stabilit standardele și specificațiile cartografierii topografice. Hărțile cu scara 1:75000 ale celei de-a treia Ridicări Topografice (Molnár și Timár, 2009, Čechurova și Veverka 2009), au fost publicate în anii 1880. Autoritățile austriece au făcut eforturi semnificative de a extinde ariile cartografiate dincolo de granițele imperiului. Însă, cum măsurătorile teritoriilor străine erau, în mod normal, interzise, ele au fost realizate sub umbrela Măsurătorilor Internaționale Geodezice (International Arc Measuremets – International Gradmessung), obținându-se astfel puncte geodezice de control pentru aproape întreaga Peninsula Balcanică (Kovács și Timár 2009). În România, ridicările habsburgice au fost finalizate în timpul ocupației din perioada Războiului Crimeei (Timár 2009). Rezultatul a constat în determinarea de puncte geodezice de rang I și II, care au acoperit și Țara Românească (Wallachia).

Prezentăm o succintă descriere a etapelor parcurse de către România pentru obținerea independenței. La mijllocul secolului al XIX-lea, Valahia și Moldova (de aici înainte, Principatele Unite ale României) făceau parte din Imperiul Otoman, în timp ce a treia regiune, Transilvania, parte a României de astăzi, aparținea Imperiului Habsburgic. Basarabia, astăzi Republica Moldova, teritoriul dintre râurile Prut și Nistru, era sub stăpânire rusească. După Războiul Crimeei (1853 – 1856) electoratul din Țara Românescă și Moldova au ales același conducător în 1859. Astfel, are loc unirea celor două principate și apariția Principatelor Unite ale României. Printr-o lovitură de stat, în 1866, prințul Carol de Hohenzollern-Sigmaringen, cunoscut sub numele de Prințul Carol de România, a preluat puterea. În timpul războiului Ruso – Turc (1877 – 1878), România a luptat de partea Rusiei și prin tratatul de la Berlin din 1878, s-a recunoscut independența României. În schimb, România a cedat trei provincii sudice ale Basarabiei, Rusiei și a câstigat Dobrogea. În 1881, România a devenit regat, iar prințul Carol a devenit regele Carol I (Wikipedia 2005 – 2009).

Realizarea seriilor de hărți care fac subiectul acestui studiu a început în jurul anului 1870 (Dragomir 1975, Osaci-Costache 2000, Rus și col. 2007). Potrivit lui Mugnier (2001), proiecția cartografică utilizată a fost aleasă în 1870, când România nu era încă un stat complet independent. Deși compilarea foilor de hartă a început de timpuriu, cele printate care pot fi găsite la Institutul și Muzeul de Istorie Militară, Ministerul Apărării, Budapesta, Ungaria (Jankó și Bánfi 2009), sunt datate din perioada Primului Război Mondial (Figura 1).

Figura 1. Sistemul de indexare a seriilor de hărți topografice românești 1:75000

Descrierile foilor de hartă sunt în limba română, iar legendele în limba germană. Seriile topografice scara 1:75000 au fost ulterior înlocuite cu seriile topografice noi, scara 1:20000 în proiecție Lambert – Cholesky (Bartos – Elekes și colab. 2007, Rus și colab. 2010).

Detalii cartografice ale hărților topografice românești scara 1:75000

Foile de hartă au fost publicate monocrom. Altitudinile sunt date în metri. Relieful este reprezentat prin curbe de nivel, o metodă modernă dacă ținem cont de perioada în care au fost realizate. Vegetația, mai ales pădurile, sunt indicate prin simboluri areale.

Este interesant de observat că nu toate teritoriile României din acea perioadă au fost cartate. Partea vestică a Moldovei (care nu includea Bucovina, aceasta fiind sub dominație austriacă) și zona de granița cu Transilvania nu sunt cuprinse (Figura 2).

Figura 2. Sistemul seriilor de hărți românești reprezentat spre comparație cu sistemului seriilor de hărți austriece scara 1:75000, printat pe verso al unei foi de hartă românești. A se observa diferența de mărime și formă a foilor din cele două sisteme

În partea nordică și cea estică, seria include întreaga Basarabie. Deși sistemul hărților este diferit de cel al hărților austriece (Molnár și Timár 2009), zonele de suprapunere sunt indicate pe hărțile românești (Figura 3).

Figura 3. Evidențierea suprapunerii unei foi de hartă austriacă scara 1:75000 peste o foaie de hartă românească (în cadrul hărții, în colțul din stânga sus)

Foile de hartă sunt distribuite de la vest la est. Coloanele A – F sunt pentru vest, iar Coloanele G -Q sunt pentru est. Proiecția Bonne a fost aleasă pentru ambele zone, însă cu parametri diferiți (Tabelul 1).

Zona	Latitudinea centrului proiecției	Longitudinea centrului proiecției
Est	27°20’13.35”	46°30’0”
Vest	26°6’41.18”	45°0’0”

Tabel 1. Originea proiecției Bonne în cele două zone ale sistemului de hărți. Factorul de scala este 1.

Descrierile coordonatelor pentru cele două zone sunt complet diferite. Pentru nici o zona, nu sunt indicate coordonatele gridului. Coordonatele geografice sunt notate numai pe unele foi de hartă estice, în grade sexagesimale. Valorile longitudinale sunt date în raport cu primul meridian al Parisului. În zona vestică, în coloana F, coordonatele geografice sunt notate în grade centesimale (unde 90º = 100 G) iar longitudinile sunt calculate de la primul meridian București (26º06’41.18’‘ Est de Greenwich).

Mărimile foilor de hartă, sunt de asemenea, diferite de la est la vest. În est, sistemul este similar celor moderne. Foile acoperă 40 kilometri atât pe axa nord-sud cât și pe cea est-vest, centrul proiecției este colțul din Nord-Vest al foii 779 (Coloana L, Seria VII). În zona vestică, foile de hartă sunt trasate pe gridul de latitudine – longitudine. Pe direcția nord – sud, extinderea foilor este de 0.4 grade centesimale, ceea ce înseamnă exact 40 kilometri. În direcția Est – Vest, extinderea este de 0.6 grade zecimale. Excepție face Coloana F, care este mai extinsă către est pentru a acoperi zona de graniță. Limita nordică a Seriei IX, se află la 50 grade iar limita vestică a Coloanei F este la 1.5 grade vest de București.

Parametrii datumului geodezic și acuratețea acestora

“Triangulația a constat într-o rețea de ordinul I, îndesită de puncte de ordinele II și III. Pentru regiunea Moldovei, Dobrogei și Munteniei, până la meridianul Zimnicea, calculele s-au făcut pe elipsoidul Bessel, spre deosebire de calculele făcute la vest de acest merdian, unde s-a folosit elipsoidul Clarke, 1880. ” (Memorandum asupra Stadiului General al Lucrărilor Geodezice în România – Scurtă Recapitulare Istorică, de generalul Radu Bodnârescu și Colonelul Virgil Ioan, tradus de către Servicul Cartografic al Armatei SUA, RHO/AMS Memo 318, 7 octombrie 1960). Pentru ridicările habsurgice mai vechi ale României, s-a folosit elipsoidul Walbeck (Timár 2008). Elipsoidul Clarke, folosit în calculele pentru hărțile în proiecție Lambert-Cholesky (Bartos-Elekes 2007) a fost introdus mai târziu. Trebuie menționat că utilizarea sistematică a oricărui elipsoid, indiferent de acuratețea lui (atât pentru definirea în SIG – sistem informațional geografic- , cât și pentru determinarea parametrilor datumului local), determină o eroare sub acuratețea definită prin scara hărții. Parametri pentru conversia de la datumul local la datumul geocentric WGS84 au fost calculate folosind coordonatele punctelor de control scalate atât de pe hărți vechi cât și de pe hărți noi, în apropierea centrelor zonelor. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 2.

Zona	dX (m)	dY (m)	dZ (m)
Est	+875	-119	+313
Vest	+793	+364	+173

Parametrii modificărilor datumului geocentric în zona estică și cea vestică

Diferențele notabile ca proporție între componente apar între valorile ∆Y ale celor două zone. Acest lucru se poate explica prin utilizarea de prim meridiane diferite pentru cele două zone (vezi paragraful anterior). Eroarea diferențelor de datum se modifică în funcție de locație, valoarea maximă fiind de aproximativ 200 metri. O posibilă cauză a acestui interval mare al erorilor poate fi similară celor ale datumului sistemului austriac de hărți scara 1:75000. Este posibil să fi fost corectat numai parțial, și citând din nou din Bodnârescu și Joan, “o parte din triangulația rusească pentru Basarabia a fost considerată bază pentru triangulația din Moldova. Aceasta a fost extinsă până la limita cu triangulația austriacă pentru Bucovina. În aceeași perioada, adică în 1874, un ofițer român și unul austriac au măsurat diferența, în longitudine, între Iași și Cernăuți. Construirea rețelei de triangulație a continuat către sud, fără a se încerca potrivirea cu triangulația austriacă sau cea rusească și fără o bază geodezică reală.” O idee interesantă de a corecta aceste erori este să se calculeze deviațiile pe verticală tinând cont de un geoid global sau local modern /nou (Jekeli 1999) și corectarea după ele a coordonatelor punctului de referință (Molnár și Timár 2009).

Metoda de rectificare

Integrarea foilor de hartă în SIG se bazează pe rectificarea acestora, mai exact înglobarea hărților într-un sistem de coordonate foarte bine definit. Cel mai bun mod este de a folosi sistemul inițial de coordonate al hărților. Astfel, primul pas este definirea în SIG a celor două zone în proiecție Bonne și a datumurilor corespunzatoare.

În cazul foilor de hartă estice, nomenclatura acestora conține informația necesară rectificării (similar Ridicării a Doua a Armatei Austriece, vezi exemplu, Timár 2009). Cunoscând poziția originii proiecției în sistemul de foi de hartă (vezi mai sus) și extinderea acestora, colțurile fiecărei foi de hartă pot fi folosite ca puncte de control iar coordonatele proiecției derivate din nomenclatura foilor. Pentru zona vestică, procedeul este mai complicat. În Coloanele A-F, unde nu există coordonate indicate, cele geografice ale colțurilor foilor de hartă pot fi calculate în grade centesimale. Pentru rectificare, acestea trebuie apoi transformate în coordonatele caroiajului în proiecție Bonne. Pentru foile de hartă din Coloana F, intersecțiile liniilor gridului pot fi utilizate ca puncte de control cu coordonatele reproiectate în proiecție Bonne.

Reproiectarea în sistemele moderne, ca de exemplu în UTM sau Stereo 70, poate fi realizată cu programe SIG prin metode clasice de reproiectare.

Concluzii

Utilizând proiecția și datumurile descrise, foile de hartă pot fi rectificate cu o eroare medie de 100 metri și cu o eroare maximă de 200 metri. Imbunătățiri adiționale în acuratețea orizontală pot fi obținute astfel:

local – prin deplasare, ținînd cont de un punct de control;
global – prin deviații ale verticalei derivate din modele de geoid regionale sau globale.

Foile de hartă georeferențiate, în combinație cu alte serii de date (pentru exemplu vezi Figura 4), sunt potrivite pentru analize ale mediului natural (Székely 2009, Bruna și colab. 2010, Crăciunescu și colab. 2010, Constantinescu și colab. 2010) și ale celui antropic, dar mai ales pentru analize a rețelelor de transport (Podobnikar 2010).

Figura 4. Rezultatul rectificării: Perspectivă 3D a zonei montane sud de Sinaia, cu centrare pe calea ferată dintre Predeal și Ploiești; suprapunerea a foii de hartă istorică românești peste modelul altimetric SRTM (Farr și colab. 2007)

Reproiectarea este, de asemenea, o bază pentru versiunea mozaicată a foilor de hartă (ce pot fi publicate prin geo-portaluri, vezi exemplul, Crăciunescu și colab. 2008) ce oferă o foarte bună vedere de ansamblu asupra României începutului de secol XX.

Mulțumiri

Foile de hartă orginale au fost cu generozitate oferite spre cercetare de către Arhiva de Hărți a Insitutului și Muzeului de Istorie Militară, Ministerul Apărării, Budapesta, Ungaria prin șeful departamentului, Annamária Jankó. Procedeul de scanare a fost realizat în cadrul proiectului de arhivare al Arcanum Database Ltd., autorii își exprimă mulțumirea față de domnul Sándor Biszak, directorul general al companiei.

Referințe:

Bartos-Elekes Zs, Rus I, Constantinescu S, Crăciunescu V, Ovejanu I 2007: Studii si Cercetari Geol. Geograph., 12, 161–168.
Brůna V, Křováková K, Nedbal V 2010: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica 45, 48-55
Čechurová M, Veverka B 2009: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 44, 121–130.
Constantinescu S, Giosan L, Vespremeanu-Stroe A 2010: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica 45, 71-79
Crăciunescu V, Constantinescu S, Ovejanu I 2008: Geographia Technica, 3, 15–20.
Crăciunescu V, Flueraru C, Stăncălie G 2010: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica 45, 112-119
Dragomir V 1975: Terra (București), 27, 40–47.
Farr T G, Rosen P A, Caro E, Crippen R, Duren R, Hensley S, Kobrick M, Paller M,
Rodriguez E, Roth L, Seal D, Shaffer S, Shimada J, Umland J, Werner M, Oskin M,
Burbank D, Alsdorf D 2007: Reviews of Geophysics, 45, RG2004.
Jankó A, Bánfi R 2009: Geophys. Res. Abstr., 11, 4307.
Jekeli C 1999: J. Geod., 73, 10–22.
Kovács B, Timár G 2009: In: Proceedings of the First ICA Symposium for Central and Eastern Europe 2009. G Gartner, F Ortag eds, Vienna University of Technology,
911–921.
Molnár G, Timár G 2009: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 44, 115–120.
Mugnier C J 2001: Photogramm. Eng. Rem. Sens., 67, 545 and 547–548.
Osachi-Costache G 2000: Analea Universit˘atii din Bucure¸sti-Geografie, 133–141.
Podobnikar T 2010: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica 45, 88-88
Rus I, Bartos-Elekes Zs, Constantinescu S, Crăciunescu V, Timár G, Ovejanu I 2007: Geographia Technica, 2, 56–61.
Rus I, Balint C, Constantinescu S, Crăciunescu V, Ovejanu I, Bartos-Elekes Zs 2010: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica 45, 105-111
Székely B 2009: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 44, 3–16.
Timár G 2008: Studii și Cercetari Geol. Geograph., 13, 93–101.
Timár G 2009: Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica, 44, 95–104.
Wikipedia team 2005–2009: Romania. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Romania

Articolul original, “Rectification of the Romanian 1:75 000 map series, prior to World War” I de G. Timár și C. J. Mugnier, a apărut în “Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica” numărul 45 din 2010, paginile 89 – 96 – http://www.akademiai.com/content/h0×7u3555r462483/