Wikiup:WikiProjekt Georeferenzierung/Hauptseite/Geokoordinate
Die Geokoordinate im Rahmen der Georeferenzierung benötigt einige praktische Erläuterungen.
Notationsvarianten
Alle gebräuchlichen Notationen für Geokoordinaten verwenden eine Einteilung des Globus in 360°. Dabei wird vom Nullmeridian je 180 Längengrade nach Ost und West aufgeteilt, sowie vom Äquator je 90 Breitengrade zum Pol geteilt.
Für die weiteren Verfeinerungen existieren mehrere Varianten der Darstellung. Im folgenden bezeichnet "D" die Gradeinteilung (von englische "D"egree = Grad), und die Buchstaben "X","Y","Z" für dezimale Bruchteile.
historische Notation
Die historische Notation verwendet für die weitere Unterteilung eine gebrochene Notation mit Bogenminuten und Bogensekunden jeweils für Längengrad und Breitengrad. Hierbei sind Bruchteile entsprechend der Uhrzeit in 60 Teile geteilt. Die Gradzahl wird in 60 Minuten geteilt, jede Minute wird in 60 Sekunden geteilt. Weitere Bruchteile werden gewöhnlich dezimal geteilt, und als Kommawert der Sekunde angegeben.
- DD° MM' - Angabe mit Grad und Minute
- DD° MM' SS" - Angabe mit Grad, Minute und Sekunde - kurz "DMS-Notation" genannt
- DD° MM' SS.XX" - Angabe der DMS mit Hundertstel zur Verfeinerung
Die historische Grundlage der historischen Notation liegt in der Längenmessung mittels Schiffsuhren. Zwischen je zwei Stundenmeridianen auf der Erdoberfläche liegen je 15°. Bei einer Differenz von 5° zwischen Berlin und Stuttgart folgt daraus, dass der Sonnenuntergang in Stuttgart zwanzig Minuten später einsetzt.
Die historische Notation war vor allem in der Landvermessung zwischen dem 16. und 19. Jahrhundert allgemeinüblich. Im 20. Jahrhundert wurde die Angaben überdacht, da die historischen Angaben abhhängig vom verwendeten Kartendatum verschieden waren - selbst für nationale Verwendung sind rückblickend mindestens die Sekundenangaben unbrauchbar. Erst an der Wende zum 21. Jahrhundert hat sich die Verwendung des WGS84 als übliches Kartendatum durchgesetzt.
nautische Notation
In der gleichen historischen Entwicklung verwendete man Schiffsnavigation ebenfalls eine gebrochene Notation, jedoch waren nie genauere Werte als bis zur (ganzen) Bogenminute notwendig. Während in frühen Jahrhunderten die Meilen je nach Land verschieden definiert waren, setzte sich in der Seefahrt eine international gemeinsame Angabe durch: die Seemeile. Sie entspricht exakt dem Abstand von einer Breitenminute am Äquator, entsprechend etwa 1,85 Kilometer. Weitere Bruchteile werden hier gewöhnlich dezimal zur Seemeile geteilt, und als Kommawert der Minute angegeben.
- DD° MM' - Angabe mit Grad und Minute
- DD° MM.XX' - Angabe mit Hundertstel der Bogenminute (bei geografischer Breitenangabe: der Seemeile)
Es ist zu beachten, dass die Längenmeridiane am Pol zusammenlaufen. Der Abstand von einer Längenminute entspricht in den Breiten Deutschlands etwa 1,2 Kilometer. In der nautischen Navigation geübte Personen können aus der Kenntnis des Breitengrads eines Orts leicht den Streckenabstand bestimmen, der dort dem Abstand von einer Längenminute oder einem Längengrad entspricht (abseits des Äquators weniger als 1 bzw. 60 Seemeilen, zu den Polen hin bis auf exakt 0 sm schrumpfend).
Im Gegensatz zu den Problemen der Vergleichbarkeit von Geokoordinaten der Landvermessung waren die nautischen Werte schon früh sehr genau angegeben, und die meisten nautischen Karten wurde schon frühzeitig mit expliziter Angabe des Kartendatums gedruckt. Im Gegensatz zu historischen Landkarten können historische Seekarten durchaus gut verwendet werden. Durch den Bedarf der Seefahrt als Seekarten<--! Formulierung? Was ist hier gemeint? --> bilden Karten mit nautischer Notation einen Großteil des verfügbaren Kartenwerks.
Für die Wikipedia braucht es allerdings hauptsächlich Ortskoordinaten zu Lande und nicht zur See - und viele Ortslisten enthalten weiterhin hauptsächlich die in der historischen Landvermessung übliche DMS-Notation.
dezimale Notation
Im späten 20. Jahrhundert setzte sich vermehrt die pure Angabe von Grad mit Dezimalstellen durch, kurz dezimale Notation genannt. (dies jedoch nicht mit der dezimalen Teilung des ganzen Tages der Astronomen verwechseln!). Zum einen wurde dies gefördert durch sehr feine Landkarten, die zu einem quadratischen Gitter übergingen (siehe nächsten Abschnitt), und mit der einsetzenden EDV war die Verarbeitung einfach strukturierter Koordinatenwerte sehr vorteilhaft. Statt im Computer mühsam die Notation umzurechnen, erschienen zunehmend Angaben in den Ortslisten direkt in einer Notation, die auch intern verarbeitet wurde, sodass es nicht zu Umrechnungsfehlern kommt, die das Ergebnis der Berechnungen verändert.
Bei der Nutzung von Geokoordinaten für die computergestützte Zielleitführung im Militär wurde entsprechend die dezimale Notation verwendet. Die Nachrichtendienste prüften Ortsangaben und bestätigten in dezimaler Notation oder dahin umgerechneter Werte. Dies Ortslisten sind recht genau gerade im Vergleich mit historischen Ortsangaben. Bei der Übernahme der GPS-Satellitennavigation für den zivilen Bereich verbreitete sich die dezimale Notation auch als Gitterraster auf allgemein verfügbaren Kartenwerken.
- DD.XX - Angabe mit Hundertstel der Gradangabe - Breitangaben entsprechen in etwa Kilometer-Angaben
- DD.XXYY - verfeinerte Angabe bis auf 5-10 Meter, der Genauigkeit einfacher GPS-Bestimmung entsprechend
- DD.XXYYZZ - in Computerlisten wird oft auf sechs Nachkommastellen gerundet ausgegeben
Für die Wikipedia ist von Vorteil, dass viele Internet-gestützte Kartendienste die dezimale Notation mitliefern (die sie ja intern verwenden). Weiterhin können Ortsangaben, die sich nicht aus öffentlich verfügbaren Listen erkennen lassen, durch die weithin verfügbaren tragbaren GPS-Geräte erfasst werden. Die per GPS erfassten Daten können dabei in ursprünglicher Notation angewendet werden.
weitere Notation
Neben den gebräuchlichen Notationen auf Basis der Gradzahl existieren vor allem Kartenwerke mit quadratischem Gitter (Mercator-Projektion), die auch eine Übernahme in die EDV-basierte Verarbeitung gefunden haben. In Deutschland gehören dazu das meterbasierte Gauß-Krüger-Gitter, sowie das UTM-Gitter in der Verwendung des NATO-Militärs. Beide Systeme geben einen Ort mittels einer einzigen Zahl an, in die ein Rechts- und Hochwert kodiert ist.
Das Gauß-Krüger-Gitter auf Kartenwerken hat den Vorteil, dass sie direkt auf dem Meter als Grundeinheit des Rasters gezeichnet sind. Der Hochwert entspricht dem Abstand in Metern vom Äquator, der Rechtswert die Differenz zum Haupmeridian (zur Vermeidung negativer Werte wurde dieser als 500.000 definiert). Insbesondere Karten von Behörden verwendeten dieses Gitter, da administrative Flächenzuordnungen im kontinentalen Europa in Metern erfolgen. Nachteil des Gauß-Krüger-Systems ist, dass das Kartendatum (durch Festlegung in den 1920ern) nicht das heute gebräuchliche WGS84 ist, sondern meist auf dem Besselellipsoid beruht.
Das militärische UTM-Gitter arbeitet ebenfalls mit einer Projektion eines Meridianstreifens, hier sind es jedoch 6° breite Streifen statt der üblichen 3° Streifen beim Gauß-Krüger. Zusätzlich wird der Hochwert nach einem festgelegten Raster geteilt, dass 8° breiten Streifen entspricht (bis 80° Breite, dann folgen Polkarten). Innerhalb des Rasters erfolgt die Notation des Hoch- und Rechtswertes ganz wie beim Gauß-Krüger als Meterabstand zum Hauptmeridian bzw. Äquator. Für die Rasterkarte existiert eine festgelegte Kodierung mit Zahlen und Buchstaben. Der Vorteil des UTM-Gitters ist die Verwendung von WGS84, sodass Umrechnungen vereinfacht werden.
- Karten des UTM-Gitter verwenden ein 100km x 100km Grundraster, und teilen dieses dezimal weiter auf.
- ZZABB.XXXXXYYYYY - 33U (Karte) VS (Gitterfeld) 55984 (Hochwert) 11778 (Rechtswert) für Dresden
Die Projektion ermöglicht es, Entfernungen zwischen zwei Punkten direkt auf einer Karte zu messen, und ohne große Umrechung zu verwenden. Liegen zwei Punkte jedoch nicht gemeinsam auf einer Karte, werden die Umrechungen schwieriger und versagen global. Dann müssen zusätzlich die Projektionsstreifen umgerechnet werden, basierend auf ihrer kodierten Notation und der darin enthaltenen Angabe von Breitengrand und Längengrad, wie sie auch die Basis der geografischen Notationen darstellt.
Genauigkeit
Zusammengefasst gilt folgende Genauigkeit, in der die Notation die mögliche Auflösung begrenzt. Je Schritt in der kleinsten Ziffer gilt,
- DD° MM' - exakt eine Seemeile zwischen zwei Breitenminuten, etwa 1,85 km
- DD° MM' SS" - etwa 31 Meter, in Deutschland etwa 20 Meter zwischen Längensekunden
- DD° MM.XX' - folgert 15-18 Meter je Hundertstel der Minute
- DD.XX - etwa einen Kilometer je Hundertstel vom Grad (1,1 km zwischen Breitengraden)
- DD.XXYY - um die 10 Meter genau, entspricht der üblichen GPS-Messgenauigkeit
- DD.XXYYZZ - folgert schon genauer als Meter
Die Notationsgenauigkeit darf nicht mit der Messgenauigkeit verwechselt werden (siehe Präzision) - in Enzyklopädien werden häufig gerundete Werte benutzt, und bei Flächengebilden ein (willkürlicher) Punkt genommen, der im Objekt zumindest enthalten ist.
Leider sind einige frei verfügbare Quellen für Ortskoordinaten auf eine Genauigkeit von einer Bogenminute (DD° MM') gestutzt bzw. gerundet. Dies kann bei kleinen Orten zu Fehldeutungen führen, wenn ein Punkt bis zu 1,85 km vom tatsächlichen Ort entfernt dargestellt wird.
Verwendung
Webgestützte Kartenwerke
Der Kvaleberg-Geodienst liefert mehrere Notationen, und referenziert mehrere webgestützte Kartenwerke.
| URL dezimale Notation (nur so) | Suche alle Notationen | Ausgabe DMS und dezimal | |
| MSN maps | URL dezimale Notation (oder name) | Suche per Namen | keine Ausgabe |
| Mapquest | URL dezimal oder DMS | Suche dezimal, DMS oder name | Ausgabe wie Eingabe |
| Multimap | URL dezimale Notation | Suche nur per name | Ausgabe DMS und dezimal |
| Terraserver | URL dezimale Notation (nur so) | Suche dezimal, nautisch, DMS | Pointer dezimal |
| Map24 | (dezimal?) | Suche per Name | (Pointer dezimal?) |
| berliner-stadtplan24.com | URL nautisch | Suche nautisch (GPS genannt) o. Name | Pointer nautisch |
Gedruckte Kartenwerke
Das Koordinatengitter bei gedruckten Kartenwerken hängt vom jeweiligen Maßstab ab. Bei Straßenkarten im Maßstab 1:200.000 sind häufig Gitter im Bogenminuten-Abstand aufgedruckt (z.B. 10°40'N). Leider ist vielen Karten nicht anzusehen, welches Bezugssystem (Kartendatum) und welche Projektion sie verwenden. Oftmals kommen hier nationale Bezugssysteme zum Einsatz, die für eine einheitliche Georeferenzierung erst auf das weltweite WGS84 Bezugssystem umgerechnet werden müssten.
Karte für die Luftfahrt, wie z.B. die ICAO-Karten im Maßstab 1:500.000 zeigen inzwischen ein Koordinatengitter mit Bogenminuten-Abstand nach dem WGS84-Bezugssystem. Die verbreiteten Jeppesen VFR+GPS Karten tragen Koordinaten in nautischer Notion in der Form "N37 07.0 W003 43.0" (pdf), ansonsten ist ein Koordinatengitter mit Bogenminuten abgedruckt.
