Geographic information system

GIS staat voor geographic information system.

Wikipedia beschrijft het als: “Een geografisch informatiesysteem (meestal afgekort tot GIS) is een informatiesysteem waarmee (ruimtelijke) gegevens of informatie over geografische objecten, zogeheten geo-informatie kan worden opgeslagen, beheerd, bewerkt, geanalyseerd, geïntegreerd en gepresenteerd.”1

Dat is heel wat, CAD kan een onderdeel vormen van een GIS, waarbij zowel visualisatie als analyse centraal staan.

In de wereld van GIS gebeurt veel. Om van die snelheid te profiteren sluit CuGIS van NedCAD zoveel mogelijk aan op open-source-innovaties, zoals gdal. Deze software is niet direct geschikt voor gebruik binnen CAD, daar ligt de toegevoegde waarde van NedCAD.

Daarnaast is CuGIS zelf modulair qua opbouw waarbij functies voor diverse doelen opnieuw gebruikt kunnen worden. Hierdoor kunnen behoorlijk complexe vraagstukken opgelost worden.

We beperken ons hier uiteraard tot wat voor CAD van toepassing is.

X, y, lat en lon

WGS84-coördinaten, wereldcoördinaten, zijn bekend als GPS-coördinaten. Een locatie 52,5 betekent dan 52 graden omhoog ten opzichte van de horizontale evenaar en 5 graden naar rechts ten opzichte van de verticale nulmeridiaan die door Greenwich loopt.

Je zou kunnen zeggen dat de x-richting 5 en de y-richting 52 is. En dan zie je meteen voor een CAD-gebruiker het onlogische: coördinaat 52,5 heeft dus de gedaante y,x in plaats van x,y.

Het tweede punt wat voor een CAD-gebruiker niet helemaal lekker voelt is de betekenis van breedtegraad en lengtegraad. Bij breedte denk je immers eerder aan x-richting dan bij lengte en dat is nou net fout.

Al met al dus een reden om het in één keer goed te zeggen:

• De breedtegraad of latitude is de hoek tussen de evenaar en een punt (y-richting).
• De lengtegraad of longitude is de hoek tussen de nulmeridiaan en een punt (x-richting).
• De aanduiding in graden is latitude,longitude of breedte,lengte.
• Afkortingen zijn:
  • Lat., φ, of phi
  • Long., lon, λ, of lambda

Tot slot dient vermeld te worden dat WGS84 eigenlijk een Cartesiaans stelsel is, waarbij het nulpunt het massacentrum van de aarde is, de z-as naar het noorden wijst en de x-as richting de nulmeridiaan wijst. Echter die coördinaten worden vrijwel altijd omgezet in graden.

Verdieping en uitleg

Cartesiaans stelsel, de uitleg op wikipedia. Coördinatenstelsel is een orthogonaal coördinatenstelsel. Een moeilijk woord met een uitleg met een ander moeilijk woord. 😉

Het Cartesiaans stelsel is het meest gebruikte coördinatenstelsel, omdat in dit stelsel meetkundige eigenschappen goed beschreven kunnen worden.
Orthogonaal is als twee objecten ten opzichte van elkaar een rechte hoek vormen, loodrecht (haaks) op elkaar staan.

En Cartesiaans stelsel is een assenstelsel waarbij de assen haaks op elkaar staan, loodrecht dus. De x-as staat loodrecht op de y-as. in 3D is er ook een z als die z-as staat zowel loodrecht op de x-as als loodrecht op de y-as staat. De z-as staat dus loodrecht op het x-y vlak.

Bol en plat

Gemakshalve zijn hiervoor pool-coördinaten en Cartesiaanse coördinaten op een hoop gegooid en dat is natuurlijk niet terecht. Bovendien bijten pool-coördinaten en Cartesiaanse coördinaten elkaar omdat je een sinaasappelschil (pool-coördinaten) niet op een vlakke tafel (Cartesiaanse coördinaten) plat kan duwen.

Echter, een klein deel van de wereldbol zou je als vlak kunnen bestempelen. Nederland is zo’n klein vlak, net als België.

Stel dat we een land hebben van 400 km lang (blauw). Als we een cirkel tekenen met een straal van 6371 km (groen) en we tekenen een horizontale lijn door het bovenste kwadrant van 400 (km) lang, wat levert dat op?

circle 0,0 6371 line -200,0 -200,6371 200,6371 200,0 trim -200,100 200,100 0,-6371 0,-6371 -200,0 200,0 zoom e

Circle 0,0 6371 Line -200,0 -200,6371 200,6371 200,0 Trim -200,100 200,100 0,-6371 0,-6371 -200,0 200,0 ZoomE

Een beetje overdreven, met kloppende maten:

De afwijking door de bolling is toch 3140 m terwijl de geprojecteerde maat 66 m afwijkt. En toch wordt dit model gebruikt.

Dat is een goed moment om hetzelfde model eens te gebruiken voor een lengte van 1 km i.p.v. 400 km, wat is dan de afwijking? Controleer het gerust door te construeren, het is een goede oefening.

De uitkomsten

De afwijking door de bolling is toch 20 mm terwijl de geprojecteerde maat 1/1000 mm afwijkt. Daardoor is dit model goed bruikbaar. Het spreekt voor zich dat er links en rechts wel wat correcties nodig zijn.

Het Cartesiaanse x,y-assenstelsel van Nederland is Rijksdriehoekscoördinaten1 (RD), zie ook concepten Rijksdriehoekscoördinaten, en van België Lambert 20082.

Platentektoniek

Tektoniek

Continenten, platen, drijven, de aardkorst beweegt. Tektoniek is de term voor dit proces. Dit heeft gevolgen voor omzettingen van WGS84 naar RD en terug.

WGS84 is vast, vergelijkbaar met het WCS, World Coordinate System, zie ook Coördinaatsystemen, van het CAD-systeem. RD beweegt in zijn geheel. Met andere woorden, de tektoniek binnen het land is redelijk verwaarloosbaar ten opzichte van de verplaatsing van het land als geheel.

De uitkomst van een GPS-RD-omzetting kan morgen anders zijn, de omzettingsresultaten zijn gerelateerd aan de tijd. Wist je dat Nederland en België ieder jaar zo’n 2.5 cm naar het Noord-Oosten schuiven?

Heel strikt genomen is ITRS1 (International Terrestrial Reference System) het WCS. WGS84 (GPS) wijkt hooguit een paar centimeter af van ITRS-versies. ETRS (Europa) was in het begin exact gelijk aan ITRS. Door het verschuiven van platen wijkt ETRS nu wel behoorlijk af van ITRS. Voor RD is ETRS een vast gegeven dat nauwelijks verandert in de tijd.