Projektionen und Koordinatensysteme

In der Kartografie verwendet man üblicherweise Kartenprojektionen, um die gekrümmte Oberfläche der (dreidimensionalen) Erde auf eine flache, zweidimensionale Karte zu übertragen. Dementsprechend unterliegen die Koordinaten, die in einer digitalen Landkarte gespeichert sind, üblicherweise einer Projektion. Nicht alle Kartenprojektionen sind für die Darstellung beliebiger Bereiche der Erdoberfläche geeignet. Daher kann es notwendig werden, dass beim Kombinieren von Kartengrundlagen eine Karte automatisch auf eine andere Kartenprojektion umgestellt werden muss.

Als Benutzer der Software easymap office werden Sie nur gelegentlich mit Koordinaten zu tun haben. Manchmal ist es jedoch unvermeidlich, daher soll hier ein kurzer Überblick gegeben werden.

Jeder Punkt auf der Erde kann durch eine Koordinate beschrieben werden. Wenn Punkte oder Symbole in easymap office angezeigt werden sollen, müssen auch diese über Koordinaten platziert werden. In manchen Fällen geben Sie diese explizit an – wenn Sie z.B. die Symbole einer standortbezogenen Analyse über Koordinaten platzieren. In anderen Fällen berechnet easymap office die Koordinaten intern selbst, z.B. als Mittelpunkt eines Gebietes. Auch Begrenzungen von Gebieten oder Linien werden über Koordinaten platziert. In diesen Fällen besteht die Linie aus einer Folge von Stützpunkten, die geradlinig verbunden werden. Die Stützpunkte sind ebenfalls über Koordinaten verortet.

Geografische Koordinaten

Der absolute Standard für Koordinatenangaben auf der Erde sind geografische Koordinaten. Über ein Wertepaar aus geografischer Breite und geografischer Länge kann jeder Punkt auf der Erdoberfläche beschrieben werden.

Da die geografische Breite und Länge letztendlich Winkel beschreiben, werden sie in Grad angegeben. Bruchteile von Graden kann man entweder dezimal als Kommazahl angeben (z.B. 51,5°) oder traditionell über Grad, Minuten und Sekunden (z.B. 51°30‘00‘‘). Dabei ist, wie bei der Uhrzeit, ein Grad in 60 Minuten und eine Minute in 60 Sekunden unterteilt.

Geografische Breite

Die geografische Breite (auch engl. „Latitude“ oder kurz „Lat“) beschreibt die Position in Nord-Süd-Richtung, wobei 0° der Äquator ist, +90° der Nordpol und -90° der Südpol. Positive Werte liegen also auf der Nordhalbkugel der Erde, negative Werte auf der Südhalbkugel.

Die Werte müssen also immer zwischen -90° und +90° liegen, sonst ist die Koordinate ungültig und kann nicht umgesetzt werden.

Bei Angaben zur geografische Länge findet man häufig statt eines positiven oder negativen Vorzeichens die Zusätze N für Koordinaten nördlich des Äquators, und S für Koordinaten südlich des Äquators (z.B. 50° N, 35° S). Bei der elektronischen Datenverarbeitung sind diese Angaben schlecht auswertbar und werden von easymap office nicht unterstützt. Sie können durch Weglassen dieses Zusatzes und ein korrektes Vorzeichen diese Koordinaten in ein nutzbares Format überführen.

Geografische Länge

Die geografische Länge (auch engl. „Longitude“ oder kurz „Lon“) beschreibt die Position in West-Ost-Richtung, wobei 0° der „Zentralmeridian“ in Greenwich ist. Von dort aus zählen positive Koordinaten nach Osten (z.B. liegt Hamburg bei +10°, Moskau bei +37,5°, Tokio etwa bei +140°), während negative Koordinaten von dort nach Westen zählen (z.B. liegt Lissabon bei -9°, Rio de Janeiro bei -43°, San Francisco bei -122°).

Normalerweise kommen keine Koordinaten jenseits der Grenze -180° bzw. +180° vor. Da die Erde jedoch rund ist, werden gelegentlich auch Koordinaten jenseits dieser Grenze verwendet, wobei diese dann jedoch einer Koordinate in diesem Bereich entsprechen. So ist z.B. +200° dasselbe wie -160°.

Bei Angaben zur geografische Länge findet man häufig statt eines positiven oder negativen Vorzeichens die Zusätze O (bzw. E, englisch „East“) für Koordinaten östlich von Greenwich, und W für Koordinaten westlich von Greenwich (z.B. 10° E, 122° W). Bei der elektronischen Datenverarbeitung sind diese Angaben schlecht auswertbar und werden von easymap office nicht unterstützt. Sie können durch Weglassen dieses Zusatzes und ein korrektes Vorzeichen diese Koordinaten in ein nutzbares Format überführen.

WGS84

Leider reicht es bei genauer Betrachtung noch nicht ganz aus, einfach nur eine geografische Koordinate zu verwenden. Je nachdem, welches Modell man für die Erdkugel zugrunde legt, hat derselbe Punkt auf der Erde unterschiedliche geografische Koordinaten.

Die Erde ist nämlich in Wirklichkeit keine Kugel, sondern eher eine leicht „plattgedrückte“ Kugel, ein sogenanntes Ellipsoid.

Zum Glück gibt es ein absolutes Standardmodell für die Beschreibung der Erde, das WGS84-Ellipsoid. Praktisch alle Angaben von geografischen Koordinaten sind implizit auf dieses Modell bezogen, man müsste exakter von geografischen Koordinaten bezüglich WGS84 sprechen.

Sollten tatsächlich einmal geografische Koordinaten in einem anderen System vorliegen, werden Sie das an einer leichten Fehlplatzierung Ihrer Punkte in easymap office bemerken.

Andere Koordinatensysteme

Projektionen

Eine alte Herausforderung der Kartografie besteht darin, die Kugelgestalt der Erde auf einer Fläche abzubilden. Daran hat sich auch im Computerzeitalter nichts geändert, auch easymap office steht vor dieser Aufgabe.

Nur selten werden geografische Koordinaten einfach 1:1 auf die Pixel des Bildschrims abgebildet (man bezeichnet dies dann als „Plattkarte“ oder „Rektangularprojektion“). Das Problem besteht darin, dass ein Breitengrad überall auf der Welt etwa 111 km entspricht, während ein Längengrad je nach Entfernung vom Äquator kürzer wird (in Deutschland entspricht ein Längengrad nur noch etwa 70 km). Dadurch erscheinen Karten in diesem Fall ziemlich verzerrt.

Zur Verbesserung der Wiedergabe hat man verschiedene Projektionsmethoden (kurz „Projektionen“) entwickelt, die über komplizierte mathematische Verfahren die Kugelgestalt der Erde auf einer Fläche abbilden. Fast alle gedruckten Karten und auch easymap office verwenden intern solche Verfahren, um die Karte anzuzeigen.

Projektionskoordinaten

Jede geografische Koordinate kann über eines der Projektionsverfahren in eine neue Koordinate umgerechnet werden. Diese Ergebniskoordinate wird dann normalerweise verwendet, um den Punkt am Bildschirm anzuzeigen.

In der Regel kommt man mit solchen Projektionskoordinaten nicht in Berührung. Projektionskoordinaten bestehen ebenfalls wieder aus einem Wertepaar Rechtswert (x) und Hochwert (y) und sind meist an sehr großen Zahlenwerten erkennbar, da meist Entfernungen in Metern vom Äquator oder dem Zentralmeridian in Greenwich verwendet werden.

Hinweis: Die geografische Koordinate 50°N 10°O entspricht der Koordinate (1113194;6413524) der Mercator-Projektion.

Verwendung von Projektionskoordinaten

easymap office verarbeitet an den meisten Stellen ausschließlich geografische Koordinaten und weist i.d.R. auch nur geografische Koordinaten aus.

Falls Ihre Daten als Projektionskoordinaten vorliegen, können Sie diese über die berechnete Spalte Koordinatentransformation in geografische Koordinaten zurückrechnen lassen.

Außerdem haben Sie die Möglichkeit, sich die Mausposition in der Karte alternativ auch in Projektionskoordinaten anzeigen zu lassen. Dies kann über die Optionen (Menü Extras) eingestellt werden.

Ausgabeprojektion

Das Projektionsverfahren für die Ausgabe bestimmt easymap office selbst anhand der verwendeten Kartengrundlage. Jede Kartengrundlage enthält die Koordinaten entweder in Form von geografischen Koordinaten oder als Projektionskoordinaten. Um einen zügigen Bildaufbau zu gewährleisten, werden diese Koordinaten dann auch für die Ausgabe verwendet.

Sie können die verwendete Ausgabeprojektion in den Eigenschaften der Karte (unter Allgemein, Projektion) sehen und ändern.

easymap office erlaubt in einer Karte die Verwendung von Kartengrundlagen, die unterschiedliche Koordinatensysteme verwenden. easymap office wählt beim Kombinieren von Kartengrundlagen eine Projektion aus, die für den ganzen abgedeckten Bereich gültig ist.

In Einzelfällen kann easymap office das Koordinatensystem einer Kartengrundlage nicht ermitteln. Auch solche Karten können verwendet werden, allerdings stehen dann zahlreiche Funktionen nicht zur Verfügung (z.B. standortbezogene Analysen mit Koordinatenplatzierung).

Angabe von Projektionen

An manchen Stellen kann in easymap office ein Koordinaten­system ausgewählt werden. Am einfachsten ist das Verwenden eines vorgegebenen Systems aus der Liste, z.B. „Welt Mercator (EPSG: 3395)".

Falls das benötigte Koordinatensystem nicht gelistet ist, können Sie auch viele Systeme mit einem EPSG-Code (Eindeutiges Nummernsystem zur Angabe von Koordinatensystemen, eingeführt durch die European Petroleum Survey Group „EPSG“) verwenden. Sie müssen den EPSG-Code des Koordinatensystems kennen oder über http://www.spatialreference.org/ nachschlagen. Dann können Sie den Wert EPSG:(Code) in das Feld eingeben.

Hinweis: Sie möchten das Koordinatensystem UTM Zone 34N verwenden. Dieses ist nicht in den vordefinierten Systemen aufgelistet. Über die Suche bei www.spatialreference.org/ ermitteln Sie den EPSG-Code 2079. Sie können nun „EPSG:2079“ in das Feld eintragen, um dieses System zu nutzen.