RSS / Atom / WMS / WFS

Contact

Publicat cu Textpattern

Comunitatea:

Hărțile austriece (1910) reproiectate în Stereo70

Introducere

Pentru primul set de date găzduit în secțiunea Download am ales o colecție de hărți cu o vechime de aproximativ 100 ani: hărțile topografice, scara 1: 200 000, construite în cadrul celei de a treia campanii de ridicări topografice a militarilor Imperiului Habsburgic.

Acest set de hărți reprezintă o continuare a unor preocupări mai vechi, de reprezentare cartografică a teritoriilor ce intrau în componența Imperiului Habsburgic. Pentru teritoriul României primele măsurători datează din secolul XVIII fiind concretizate într-o serie de planuri topografice la scara 1: 28 000. Aceste măsurători nu aveau o bază geodezică, planurile neavînd o proiecție cunoscută[1].

A doua campanie de măsurători (Franziszeische Aufnahme) a avut loc între anii 1806 – 1869[2] și s-a bazat pe o rețea de triangulație ce acoperea o mare parte din teritoriul actual al României. Aceste hărți au fost realizate utilizînd proiecția Cassini-Soldner și elipsoidul Zach-Oriani.

Cea de a treia campanie de măsurători topografice (Neue Aufnahme) s-a desfășurat începînd cu anul 1869, hărțile fiind construite avînd la bază datumul Sf. Ana 1840, datum referențiat la elipsoidul Bessel 1841 (adoptat în Imperiul Habsburgic începînd cu anul 1869).

Georeferențierea hărților

Reprezintă primul pas în vederea legării acestor reprezentări vechi de bazele de date geospațiale actuale, pentru a putea mai apoi efectua analize spațiale utilizînd funcțiile disponibile în cadrul programelor GIS.

Generalități

Hărțile, în format JPEG, au fost descărcate de pe site-ul Universității Eötvös Loránd (Departamentul de Cartografie și Geo-informatică). După studierea unui număr însemnat de foi de hartă am putut desprinde următoarele observații:

numele foii de hartă este dat de valoarea meridianului central + paralela centrală + numele celei mai importante localități conținute (Ex: 40o46o LUGOS);
dimensiunea unei foi de hartă este de 1olat x 1olong;
longitudinea este exprimată față de meridianul Ferro (östlich v Ferro);
cadrul exterior este marcat grafic din minut în minut și numeric la fiecare 10 minute;
fiecare foaie de hartă prezintă un caroiaj geografic trasat din 15 în 15 minute;
în afara cadrului exterior al hărții, pe fiecare margine este trecut indicativul hărții alăturate;
în partea inferioară a foilor de hartă (stînga și dreapta) sînt înscriși responsabilii cu realizarea hărții;
unele din hărți prezintă, în colțul din dreapta jos, anul în care au fost realizate;
cantitatea și calitatea conținutului este absolut impresionantă, mai ales dacă ținem seama de faptul că au fost realizate cu mijloace tehnice specifice vremii;
fiecare foaie de hartă prezintă informații referitoare la: relief, hidrografie, toponimie, așezări umane, acoperirea terenului, căi de comunicație, puncte de interes (în special biserici, mănăstiri și schituri);
pe majoritatea foilor de hartă, formele de relief sînt reprezentate prin hașuri, doar în cîteva cazuri hașurile fiind înlocuite prin curbe de nivel (Ex: 43_45).
teritoriul actual al României este acoperit de un număr de 40 foi de hartă (Figura 1).

Figura 1. Cele 40 de foi de hartă care acoperă teritoriul României.

Abordare practică

Într-o prima fază am încercat georeferențerea hărților într-un sistem de coordonate geografic, utilizînd valorile înscrise pe marginea hărților și folosind datum-ul Sf. Ana 1840 - referențiat la elipsoidul Bessel 1841 (parametrii folosiți pentru definirea datum-ului sînt cei publicați în cadrul rubricii Grids and Datums, în numărul din Mai 2001 al jurnalului ASPRS). Hărțile rezultate au fost mai apoi reproiectate în Stereo70. Atît georeferențierea cît și reproiectarea s-au făcut în cadrul aplicației Geographic Transformer.

Din motive de ordin practic s-a realizat și un caroiaj vectorial corespunzător fiecărei foi de hartă. Acesta a fost reproiectat utilizînd aceeași parametri dar în cadrul aplicației Geographic Calculator (Geographic Transformer este o aplicație dedicată datelor tip raster iar Geographic Calculator celor tip vector). Surpriza a apărut la încărcarea simultană a hărților reproiectate și a caroiajului vectorial, între cele două seturi de date existînd diferențe de poziționare neacceptabil de mari. Acest fapt ne-a făcut să ne revizuim strategia. În acest sens am hotărît să păstrăm vectorii ca bază de referință și să "tragem" hărțile după aceștia. Precizăm că am făcut acest lucru doar din considerente de eficacitate, acest procedeu fiind mai rapid decît georeferențierea manuală a hărților, întrucît caroiajul vectorial a fost obținut automat. Mai mult, pentru a spori precizia, am îndesit acest caroiaj (din 1ox1o - corespunzător foilor de hartă - la 30'x30': Figura 2.).

Figura 2. Caroiajul utilizat la georeferențierea hărților.

Fiecare foaie de hartă a fost georeferențiată utilizînd cîte nouă puncte de control (opt pe laturi și unul în centru). Rezultatul a fost comparat cu hărțile topografice 1: 100 000[3]. Astfel am putut constata o abatere, neuniformă, de aproximativ 800 – 1200 metri pentru fiecare foaie de hartă. Pentru a minimiza aceste diferențe am procedat la o nouă georeferențiere, pe baza punctelor comune dintre hărțile austriece și cele topografice. După o scurtă evaluare a punctelor comune utilizabile, ne-am oprit asupra bisericilor și mănăstirilor. Toate foile de hartă conțin un număr impresionant de biserici. Acestea sînt reprezentate sub forma unui pătrat (Figura 3 stînga) sau cerc (Figura 3 centru) cu un punct în mijloc (punct considerat de noi ca locul central al bisericii și pe care l-am asociat cu punctul central al crucii de pe harta topografică – Figura 3 dreapta) și o cruce deasupra. În funcție și de alte repere reprezentate pe hartă (ape, drumuri) am selectat pentru fiecare foaie de hartă un număr de 25 – 65 biserici (pentru evitarea confuziilor am ales doar bisericile izolate și ne-am ferit de cele grupate) considerate ca fiind comune pe cele două seturi de date.

Reprezentarea bisericilor pe hărțile austriece și pe cele topografice.

Figura 3. Reprezentarea bisericilor pe hărțile austriece (stînga și centru) și pe cele topografice (dreapta).

Dintre aceste puncte au fost eliminate cele ce prezentau o eroare medie pătratică mare, iar restul au fost folosite (în baza unei transformări afine) pentru cea de a doua georeferențiere.

Concluzii georeferențiere

Considerăm rezultatele celei de a doua georeferențieri drept foarte bune, aceasta ținînd seama pe de o parte de vechimea hărților și metodelor folosite la întocmire iar pe de altă parte de scara de referință: 1: 200 000. De pildă, dimensiunile unui simbol care reprezintă o biserică pot varia între 350 – 500 metri pe lățime și 200 – 300 metri în înălțime. Acuratețea georeferențierii s-a dovedit bună și foarte bună în vestul, centrul, nordul și nord-estul țării și ceva mai slabă pentru sudul țării (Oltenia, Dobrogea). Probleme au mai apărut în zonele montane înalte (cu puține așezări omenești și implicit biserici) sau în cele din afara teritoriului românesc pentru care nu am avut acoperire completă cu hărți topografice (Ex: 38_45, 40_44).

Umbrirea hărților

După cum am precizat anterior, formele de relief sînt reprezentate pe hărți cu ajutorul hașurilor. Pentru a verifica gradul de corelare cu formele de relief reale am folosit datele SRTM. Rezultatele au fost spectaculoase (Figura 4), fapt ce ne-a determinat să realizăm o versiune paralelă a acestor hărți folosind umbrirea obținută din modelul SRTM.

Umbrirea hărților originale folosind datele SRTM

Figura 4. Umbrirea hărților originale folosind datele SRTM.

Accesarea hărților folosind servicii online

Am decis să oferim hărțile austriece și prin intermediul unor servicii geospațiale standard. Aceastea permit utilizatorilor să acceseze datele online, direct de pe serverul geo-spatial.org, folosind un client desktop sau web. În spatele acestor servicii stau aplicații precum GeoServer sau GeoWebCache.

WMS (Web Mapping Service)

WMS este cel mai cunoscut serviciu standard de livrare a datelor raster. Serviciul WMS geo-spatial.org poate fi accesat la următoarea adresă:

https://geo-spatial.org/geoserver/ows?service=wms&version=1.3.0&request=GetCapabilities

Datele pot fi vizualizate folosind un cliend desktop (recomandăm QGIS, uDig sau gvSIG), selectînd stratul "eharta:mozaic_austrian_200k" (Figura 5). Serverul geo-spatial.org poate returna datele în oricare din sistemele de coordonate incluse în baza de date EPSG.

Figura 5. Exemplu accesare a hărților via WMS în QGIS.

WMTS (Web Map Tile Service)

WMTS este standardul standard OGC, derivat din WMS, ce folosește mecanisme de tile & caching pentru a îmbunătăți performanța serviciului cartografic. Capabilitățile serviciului WMTS pot fi consultate la:

https://www.geo-spatial.org/geoserver/gwc/service/wmts?REQUEST=GetCapabilities

Dezavantajul major al abordării de tip tile&caching este imposibilitatea reproiectării datelor la nivel de server. geo-spatial.org oferă acces la hărțile austriece via WMTS pentru trei sisteme de coordonate: geografic/WGS84 (EPSG: 4326), Spherical Mercator (EPSG: 900913/3857), Stereo70 (EPSG: 3844) și două formate de fișier: JPEG și PNG.

Figura 6. Exemplu accesare a hărților via WMTS în uDig.

TMS (Tile Map Service)

TMS este o specificație dezvoltată de comunitatea OSGeo pentru distribuția hărților către clienți web/desktop folosind un sistem de tile & cache predefinit pentru fiecare scară/nivel de zoom, similar cu cel utilizat de Google Maps din 2005:

Google Earth Pro

Prin intermediul funcționalităților incluse în GeoWebCache, sîntem în măsură să vă oferim acces la hărțile austriece prin intermediul Google Earth Pro (Figura 7).

Figura 7. Exemplu accesare a hărților via Google Earth Pro.

Fișierul KML care permite acest lucru poate fi descărcat de aici.

Download

Hărțile georeferențiate pot fi descărcate individual în format GeoTiff (arhivate .zip) sau ECW. Am considerat utilă includerea unor filtre care să permită identificarea rapidă a trapezelor din zona de interes. Practic, utilizatorii pot folosi o hartă interactivă a României pentru a selecta zona de interes cu ajutorul mouse-ului (drag-and-release daca se folosește instrumentul de selectare de tip dreptunghi, sau click-stînga, dacă se folosește instrumentul de selectare punctual). Pentru a face selecții multiple se ține apăsată tasta Shift în timp ce se acționează mouse-ul. Identic, pentru a comuta starea uneia sau a mai multor foi de hartă, se ține apăsată tasta Alt. Selecția curentă poate fi ștearsă folosind butonul "Ștergere Selecție". Cu ajutorului icon-ului "+" din partea din dreapta-sus a hărții se poate schimba harta din fundal (utilizatorul poate alege între Google Satellite, Google Physical sau OpenStreetMap) și se poate ascunde/afișa caroiajul cu extinderea hărților austriece. Navigarea în hartă (zoom și pan) se face cu ajutorul controlului din partea dreapa-sus a hărții. Confirmarea operațiunii de filtrare se face prin apăsarea butonului Aplicare filtru. Rezultatul: afișarea în tabel doar a foilor de hartă cuprinse de selecția interactivă. Cu o funcționalitate similară vin filtrele județ (permite afișarea trapezelor din județele selectate), indicativ 100k (permite selectarea trapezelor care se suprapun peste foile de hartă topografice scara 1: 100 000), indicativ (permite afișarea trapezelor selectate). În caseta de download, care apare în urma selectării unei foi de hartă, se poate opta pentru descărcarea hărții georeferențiate în forma originală sau se poate descărca varianta umbrită cu datele SRTM. Pe lîngă opțiunile de descărcare amintite, utilizatorul are posibilitatea de a vizualiza hărțile online, într-o aplicație cartografică interactivă.