Powrót na górę strony

 



Definicje


MAPA TOPOGRAFICZNA

Mapa średnioskalowa tzn. mapa w przedziale skalowym przyjmowanym zazwyczaj od 1:10 000 do 1:200 000, o treści ogólnogeograficznej ze szczególnym uwzględnieniem obiektów topograficznych. W Polsce do celów cywilnych stosowane są mapy topograficzne w skalach 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000, 1:100 000 i 1:200 000, z których podstawowe znaczenie mają obecnie mapy w skalach 1:10 000 i 1:50 000 (wg LEKSYKONU GEOMATYCZNEGO wydanego w 2001r. przez Jerzego Gażdzickiego).

Głównym wydawcą cywilnych map topograficznych na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci była Służba Geodezyjno-Kartograficzna. Mapy topograficzne na potrzeby wojska wydawała Służba Topograficzna Wojska Polskiego. Zmieniające się w tym czasie instrukcje techniczne dotyczące opracowywania map oraz zmiana obowiązujących państwowych układów współrzędnych geodezyjnych spowodowały, że zasób tych map tworzy mozaikę arkuszy różniących się sposobem redakcji, układem współrzędnych, metodą wydzielenia arkusza.

Korzystając z mapy należy zdawać sobie sprawę, że każda mapa topograficzna jest uproszczeniem rzeczywistej sytuacji terenowej. Im mniejsza skala mapy tym to uproszczenie jest większe, a zatem większy jest błąd położenia obiektów topograficznych w przestrzeni. Źródłem błędu, oprócz koniecznych uproszczeń, jest sam proces technologiczny opracowania i przechowywania map (metoda pomiaru terenowego, sposób kartowania, skurcz papieru lub folii). W przypadku korzystania z map topograficznych należy przyjąć szacunkowo następujące średnie błędy położenia obiektów topograficznych:

  • Około +/- 10 m w przypadku mapy 1:10 000
  • Około +/- 15 m w przypadku mapy 1:25 000
  • Około +/- 25 m w przypadku mapy 1:50 000
  • Około +/- 50 m w przypadku mapy 1:100 000


MAPA TEMATYCZNA

Mapa tematyczna jest opracowaniem kartograficznym eksponującym kilka wybranych elementów treści ogólnogeograficznej bądź określone zagadnienie społeczno-gospodarcze lub przyrodnicze.

To właśnie zbiór map tematycznych jest nośnikiem podstawowych informacji o przemianach środowiska naturalnego, zazwyczaj niekorzystnych, spowodowanych działalnością człowieka.

Tłem, spełniającym funkcję osnowy geograficznej tzw. podkład, dla przedstawienia treści map tematycznych jest odpowiednio dobrana mapa topograficzna lub jej wybrane elementy.

W wojewódzkim zasobie geodezyjno-kartograficznym znajdują się następujące mapy tematyczne:

  • Mapa hydrograficzna jest mapą tematyczną przedstawiającą w syntetycznym ujęciu warunki obiegu wody zestawione w powiązaniu ze środowiskiem geograficznym. Powstaje na podkładzie mapy topograficznej, na którą nanoszone są wyniki kartowania terenowego zjawisk i obiektów wodnych, przepuszczalności gruntów oraz liczne informacja dotyczące gospodarowania zasobami wodnymi, oceny jakości wody, a także dane dotyczące monitoringu hydrosfery.
  • Mapa sozologiczna przedstawia dynamikę przemian zachodzących w przyrodzie w wyniku działalności człowieka. Zawiera informacje dotyczące stanu środowiska przyrodniczego: degradacji, ochrony i form rekultywacji jego elementów.
  • Mapa geomorfologiczna - mapa form terenu ze szczególnym uwzględnieniem form antropogenicznych.


CYFROWA ORTOFOTOMAPA

Pod pojęciem cyfrowej ortofotomapy należy rozumieć kartometryczny, rastrowy obraz powierzchni (terenu lub innego obiektu) otrzymany na drodze ortorektyfikacji z materiałów źródłowych (zdjęcia lotnicze, zdjęcia naziemne, zobrazowania satelitarne).

Ortorektyfikacja polega na korekcji zniekształceń obrazu źródłowego (powstałego przeważnie na zasadach rzutu środkowego) spowodowanych deniwelacjami terenu (obiektu) oraz samą geometrią oryginalnego obrazu (pochylenia zdjęć) - krótko mówiąc, polega na przekształceniu obrazu źródłowego do rzutu ortogonalnego, w jakim przedstawiona jest każda mapa. Ortorektyfikacja jest procesem w pełni automatycznym wykonywanym przy użyciu specjalistycznego oprogramowania na podstawie niezbędnych danych (elementy orientacji zdjęć oraz numerycznego modelu terenu lub obiektu).

Dokładność ortofotomapy zależy głównie od dokładności numerycznego modelu opracowywanej powierzchni. Mała ilość informacji o niej, rzadka siatka punktów, brak informacji o liniach szkieletowych terenu (cieki, grzbiety), o liniach nieciągłości terenu (skarpy, urwiska, wiadukty, mosty itp.) znacznie obniża dokładność położenia szczegółów sytuacyjnych na ortofotomapie.

O dokładności cyfrowej ortofotomapy decyduje terenowa wielkość piksela (elementarna cząstka obrazu rastrowego) terenowego, ta zaś uzależniona jest od rozdzielczości z jaką był zeskanowany materiał źródłowy lub od wielkości matrycy urządzenia rejestrującego (wtedy także od odległości do obiektu). Przyjmuje się, że kartometryczność ortofotomapy cyfrowej nie powinna być mniejsza niż terenowa wielkość piksela. Nieco inaczej ma się sprawa z wydrukiem na papierze - tu trzeba uwzględnić skurcz materiału oraz rozdzielczość urządzenia plotujacego.

Drugim czynnikiem decydującym o jakości ortofotomapy jest jej jakość radiometryczna (właściwość tonalna obrazu). Te walory zależą od samej jakości materiału źródłowego, błędów skanowania (o ile obraz nie powstał w zapisie cyfrowym), wpływu topografii terenu (ilość i głębokość tonalna cieni spowodowanych wysokimi obiektami i kątem padania promieni słonecznych) oraz przede wszystkim poprawności wykonania tzw. mozaikowania, czyli łączenia kilku obrazów w jeden arkusz ortofotomapy.

Ortofotomapa posiadając dane georeferencyjne jest pełnowartościowym produktem jak każda mapa - można na niej wykonywać wszelkie operacje analityczne w płaszczyźnie X-Y (odczyt współrzędnych, pomiar odległości, powierzchni). Uzupełniana może być o szeroki wachlarz treści dodatkowej (toponomastyka, hipsometria, wybrane szczegóły lub treść sytuacyjna). Stanowi odmienny obraz i uzupełnienie tradycyjnej mapy, której treść powstaje przeważnie, z tego samego materiału źródłowego (najczęściej zdjęcia lotniczego), ale jest tylko jego zgeneralizowanym, także odpowiednio przetworzonym i zredagowanym obrazem.

UWAGA: nie jest ortofotomapą ani obraz zdjęcia lotniczego (zobrazowania satelitarnego), ani nawet przetworzonego, przy wykorzystaniu oferowanych przez różne oprogramowania, transformacji obrazu (przy użyciu kilku, czy nawet kilkudziesięciu punktów o znanych współrzędnych lub wskazanych na innym obrazie rastrowym). Produkt taki nie ma nic wspólnego z ortofotomapą, aczkolwiek, do pewnych celów może być pomocny.



NUMERYCZNY MODEL TERENU

Pod pojęciem numerycznego modelu terenu (NMT) należy rozumieć zbiór odpowiednio zebranych punktów (określonych współrzędnymi X,Y,Z) powierzchni terenu wraz z algorytmem interpolacyjnym pozwalającym na określenie kształtu tej powierzchni bądź wyznaczenia wysokości pojedynczych punktów. W polskiej literaturze fachowej brak dotąd oficjalnej, jednolitej definicji NMT. Nazwa pochodzi z tłumaczenia angielskich określeń spotykanych pod akronimami DTM (Digital Terrain Model) lub DEM (Digital Elevation Model).Na przestrzeni ostatniego dziesięciolecia można odnotować kilka definicji NMT podawanych przez różnych autorów (o różnych profesjach) w okazjonalnych materiałach konferencyjnych:

  • Numeryczny model powierzchni terenowej jest to numeryczna reprezentacja powierzchni terenu, utworzona zazwyczaj jako zbiór odpowiednio wybranych punktów (X,Y,Z) tej powierzchni oraz algorytmy interpolacyjne umożliwiające odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze, [J.Gaździcki, 1990],
  • Numeryczny model rzeźby terenu jest matematyczną reprezentacją kształtu powierzchni Ziemi zapisaną cyfrowo w sposób algorytmicznie przyporządkowany, [M.Baranowski, 1998],
  • Numeryczny model terenu jest dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze [Z. Kurczyński, 1998].

Dokładność, wiarygodność NMT związana jest bezpośrednio z informacjami zawartymi w zbiorze wejściowym, który powinien najwierniej przedstawiać określony obszar. Cechą najważniejszą nie zawsze jest gęstość "oczka" regularnej siatki kwadratów, w jakiej zbierane są rzędne wysokościowe terenu. Dużo bardziej istotnymi są informacje zawarte w tzw. liniach szkieletowych rzeźby terenu i punktach charakterystycznych takie jak: grzbiety, cieki, wierzchołki, linie nieciągłości (skarpy, wiadukty, mosty, itp.). Dane do NMT pozyskuje się obecnie różnymi sposobami przy wykorzystaniu dostępnych technologii (pomiar bezpośredni, metody fotogrametryczne z pułapu lotniczego lub satelitarnego, radarowe metody altimetryczne - także z obu pułapów).

Odmiennym nieco pojęciem związanym z NMT jest numeryczny model pokrycia terenu (NMPT). Pojęcie to związane jest często z ortofotomapą zwartych obszarów leśnych. NMPT, jak sama nazwa sugeruje, nie opisuje rzeźby terenu, lecz obiekty sztuczne lub naturalne na niej się znajdujące - czyli na zwartych obszarach leśnych, uśredniony, zgeneralizowany poziom koron drzew. Znajomość NMPT ma znaczenie w pracach związanych np. z projektowaniem linii telekomunikacyjnych.



PAŃSTWOWE UKŁADY WSPÓŁRZĘDNYCH

Obowiązujące układy współrzędnych zostały określone:

  • w ROZPORZĄDZENIU RADY MINISTRÓW z dnia 15 października 2012 r. w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych,
  • w ROZPORZĄDZENIU RADY MINISTRÓW z dnia 19 grudnia 2019 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych.

Układy współrzędnych stosowane w pracach geodezyjnych i kartograficznych oraz przy tworzeniu zbiorów danych przestrzennych przez organy władzy publicznej:

  • układ współrzędnych PL-LAEA stosuje się na potrzeby analiz przestrzennych i sprawozdawczości na poziomie ogólnoeuropejskim;
  • układ współrzędnych PL-LCC stosuje się na potrzeby wydawania map w skali 1:500 000 i w mniejszych skalach;
  • układ współrzędnych PL-UTM stosuje się na potrzeby wydawania standardowych opracowań kartograficznych w skalach od 1:10 000 do 1:250 000, wydawania map morskich oraz wydawania innych map przeznaczonych na potrzeby bezpieczeństwa i obronności państwa;
  • układ współrzędnych PL-2000 stosuje się na potrzeby wykonywania map w skalach większych od 1:10 000 – w szczególności mapy ewidencyjnej i mapy zasadniczej.

W pracach geodezyjnych i kartograficznych innych niż wymienione w pkt 1–4 stosuje się układ współrzędnych PL-UTM lub układ współrzędnych PL-1992.

Parametry techniczne układów współrzędnych zostały podane w załączniku do rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 15 października 2012 r. w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych.

W państwowym zasobie geodezyjnym i kartograficznym znajdują się również mapy, które zostały opracowane w nieobowiązujących obecnie układach współrzędnych:

  • 1942 - państwowy układ współrzędnych płaskich prostokątnych wprowadzony do stosowania uchwałą Prezydium Rządu w 1953r. Zastosowano w nim odwzorowanie Gaussa-Krügera dla stref południkowych trzy- lub sześciostopniowych, z południkami osiowymi, których długości geograficzne Lo wynoszą odpowiednio 15°, 18°, 21° i 24° (strefy trzystopniowe) i 15°, 21° (strefy sześciostopniowe).Układ czterostrefowy, przeznaczony dla map wielkoskalowych (skala 1:5 000 i większe) wykazuje maksymalne zniekształcenia odwzorowawcze na granicach stref ~ 15cm/km. Układ dwustrefowy, przeznaczony dla map o skalach mniejszych niż 1:5 000, charakteryzuje się maksymalnym zniekształceniem na granicach stref ~ 59cm/km. Układ obowiązywał w geodezyjnej służbie cywilnej do drugiej połowy lat 60., wojskowe mapy wydawane były w tym układzie aż do początku lat 90.
  • 1965 - państwowy układ współrzędnych płaskich prostokątnych wprowadzony do stosowania w 1968r, przeznaczony głównie dla map wielkoskalowych. Obszar Polski podzielono na pięć stref następująco zdefiniowanymi odwzorowaniami:
    1. Odwzorowanie quasi-stereograficzne z punktem styczności płaszczyzny z elipsoidą o współrzędnych Bo = 50°37'30", Lo= 21°05'00". Współczynnik zmiany skali w tym punkcie wynosi 0.9998.
    2. Odwzorowanie quasi-stereograficzne z punktem styczności płaszczyzny z elipsoidą o współrzędnych Bo = 53°00'07", Lo= 21°30'10" . Współczynnik zmiany skali w tym punkcie wynosi 0.9998.
    3. Odwzorowanie quasi-stereograficzne z punktem styczności płaszczyzny z elipsoidą o współrzędnych Bo = 53°35'00", Lo= 17°00'30" . Współczynnik zmiany skali w tym punkcie wynosi 0.9998.
    4. Odwzorowanie quasi-stereograficzne z punktem styczności płaszczyzny z elipsoidą o współrzędnych Bo = 51°40'15", Lo= 16°40'20" . Współczynnik zmiany skali w tym punkcie wynosi 0.9998.
    5. Zmodyfikowane odwzorowanie Gaussa-Krügera z południkiem osiowym o długości geograficznej Lo = 18°57'30". Współczynnik zmiany skali w tym południku wynosi 0.999983.

      Zniekształcenia liniowe w każdej strefie układu mieszczą się w zakresie od -20 cm/km do +20 cm/km.
  • GUGiK-80 - państwowy układ współrzędnych płaskich prostokątnych przeznaczony głównie dla map w skali 1: 100 000 i mniejszych. Wykorzystano w nim jednostrefowe odwzorowanie quasi-stereograficzne z punktem styczności płaszczyzny z elipsoidą o współrzędnych Bo = 52°10'00", Lo = 19°10'00" . Współczynnik zmiany skali w tym punkcie wynosi 0.999714, a maksymalne zniekształcenie liniowe na granicach Polski wynosi ~ 93 cm/km. Układ ten znalazł zastosowanie jedynie przy opracowaniu wydawanej w latach 1980-1984 topograficznej mapy Polski w skali 1:100 000.


PAŃSTWOWE SYSTEMY ODNIESIEŃ PRZESTRZENNYCH

Obowiązujący system odniesień przestrzennych został określony:

  • w ROZPORZĄDZENIU RADY MINISTRÓW z dnia 15 października 2012 r. w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych
  • w ROZPORZĄDZENIU RADY MINISTRÓW z dnia 19 grudnia 2019 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie państwowego systemu odniesień przestrzennych.

Państwowy system odniesień przestrzennych tworzą:

  1. geodezyjne układy odniesienia oznaczone symbolami PL-ETRF2000 i PL-ETRF89, będące mate-matyczną i fizyczną realizacją europejskiego ziemskiego systemu odniesienia ETRS89;
  2. układy wysokościowe oznaczone symbolami PL-KRON86-NH i PL-EVRF2007-NH, będące mate-matyczną i fizyczną realizacją europejskiego ziemskiego systemu wysokościowego EVRS;
  3. układy współrzędnych: geocentrycznych kartezjańskich oznaczone symbolem XYZ, geocen-trycznych geodezyjnych oznaczone symbolem GRS80h oraz geodezyjnych oznaczone symbo-lem GRS80H;
  4. układy współrzędnych płaskich prostokątnych oznaczone symbolami: PL-LAEA, PL-LCC, PL-UTM, PL-1992 i PL-2000.

Fizyczną realizacją geodezyjnego układu odniesienia PL-ETRF2000 jest sieć europejskich stacji per-manentnych EPN (European Permanent Network). Przenoszenie na obszar Polski i konserwacja geodezyjnego układu odniesienia PL-ETRF2000 odby-wają się przez sieć stacji permanentnych ASG-EUPOS (Aktywna Sieć Geodezyjna EUPOS). Przenoszenie na obszar Polski i konserwacja geodezyjnego układu odniesienia PL-ETRF89 odbywają się przez sieć punktów podstawowej osnowy geodezyjnej za pośrednictwem obserwacji satelitar-nych GNSS (Global Navigation Satellite Systems).

Geodezyjny układ wysokościowy PL-EVRF2007-NH tworzą wysokości normalne odniesione do średniego poziomu Morza Północnego, wyznaczonego dla mareografu w Amsterdamie (Normaal Amsterdams Peil), Holandia. Elipsoidą normalnego pola siły ciężkości jest elipsoida odniesienia GRS80.

Geodezyjny układ wysokościowy PL-KRON86-NH tworzą wysokości normalne odniesione do śred-niego poziomu Morza Bałtyckiego, wyznaczonego dla mareografu w Kronsztadzie koło Sankt Pe-tersburga, Federacja Rosyjska. Układ wysokościowy PL-KRON86-NH stosuje się do czasu wdrożenia układu wysokościowego PL-EVRF2007-NH na obszarze całego kraju, nie dłużej jednak niż do dnia 31 grudnia 2023 r.

Parametry techniczne geodezyjnych układów odniesienia i układów wysokościowych zostały poda-ne w załączniku do rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 15 października 2012 r. w sprawie pań-stwowego systemu odniesień przestrzennych.



METODY PODZIAŁU MAP NA ARKUSZE

Ze względów użytkowych mapy, szczególnie te obejmujące duże obszary kraju, zazwyczaj dzieli się na arkusze. Sposób wydzielenia arkuszy powinien zapewniać ciągłość opracowania kartograficznego i umożliwiać identyfikację arkusza. Każdemu układowi współrzędnych geodezyjnych towarzyszy zazwyczaj określona metoda podziału mapy na arkusze.

  • Układ 1965 - Mapy w tym układzie sporządzane są w prostokątnych arkuszach, wydzielonych w oparciu o siatkę współrzędnych prostokątnych płaskich danej strefy odwzorowawczej tego układu. Wielkość arkuszy wynosi:
    • - 80 cm x 50 cm w skali 1:10 000, co odpowiada obszarowi terenu o rozmiarach 8 km x 5 km
    • - 64 cm x 40 cm w skalach 1:25 000 i 1:50 000, co odpowiada obszarowi terenu o rozmiarach odpowiednio 16km x 10km i 32km x 20km
  • Punktem wyjścia do podziału oraz do identyfikacji arkuszy mapy topograficznej w skalach 1:5 000, 1:10 000, 1:25 000 i 1:50 000 jest arkusz mapy w skali 1:100 000.
  • Schemat podziału arkusza mapy topograficznej w skali 1:100 000 na arkusze w skali 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 w układzie "1965"
  • Układ 1942 - W układzie tym mapa podzielona jest na trapezowo-elipsoidalne arkusze w oparciu o siatkę południków i równoleżników. Wymiary arkuszy wynoszą odpowiednio:
    • 2'30" x 3'45" w skali 1:10 000
    • 5'00" x 7'30" w skali 1:25 000
    • 10'00" x 15'00" w skali 1:50 000
    • 20'00" x 30'00" w skali 1:100 000
  • Rozmiar terenu objętego tak wydzielonym arkuszem zmienia się wraz ze zmianą szerokości geograficznej, maleje dla arkuszy z kierunku północy a zwiększa się dla arkuszy. Jednak format arkusza papieru dla każdego arkusza mapy jest stały i wynosi 60cm x 59.1cm Punktem wyjścia do podziału na arkusze map jest Międzynarodowa Mapa Świata w skali 1:100 000.
  • Układ 1992 - Wymiary trapezoidalnego arkusza mapy wzdłuż długości i szerokości geograficznej w przyjętym podziale międzynarodowym wynoszą:
    • 2'30" x 3'45" w skali 1:10 000
    • 5'00" x 7'30" w skali 1:25 000
    • 10'00" x 15'00" w skali 1:50 000
    • 20'00" x 30'00" w skali 1:100 000
  • Rozmiar terenu objętego tak wydzielonym arkuszem zmienia się wraz ze zmianą szerokości geograficznej, maleje dla arkuszy z kierunku północy a zwiększa się dla arkuszy w kierunku południowym. Jednak format arkusza papieru dla każdego arkusza mapy jest stały i wynosi 60cm x 59.1cm
  • Schemat podziału arkusza mapy topograficznej w skali 1:100 000 na arkusze w skali 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 w układach "1942" i "1992"


SŁUŻBA GEODEZYJNA I KARTOGRAFICZNA

Według znowelizowanej ustawy z dnia 17 maja 1989 roku "Prawo geodezyjne i kartograficzne" służbę geodezyjną i kartograficzną stanowią:

  1. Organy nadzoru geodezyjnego i kartograficznego:
    • Główny Geodeta Kraju
    • Wojewoda wykonujący zadania przy pomocy wojewódzkiego inspektora nadzoru geodezyjnego i kartograficznego jako kierownika inspekcji geodezyjnej i kartograficznej, wchodzącej w skład zespolonej administracji rządowej w województwie
  1. Organy administracji geodezyjnej i kartograficznej:
    • Marszałek województwa wykonujący zadania przy pomocy geodety województwa wchodzącego w skład urzędu marszałkowskiego
    • Starosta wykonujący zadania przy pomocy geodety powiatowego wchodzącego w skład starostwa powiatowego