58
GeoPrzeglądanie – od geoidy do Google Earth

GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

GeoPrzeglądanie

– od geoidy do Google Earth

Page 2: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Plan wykładu

Podstawowe pojęcia geodezji

Wyznaczanie pozycji w terenie

Google Earth jako przykład GeoPrzeglądarki

Zastosowanie języka KML do tworzenia wirtualnych wycieczek

Page 3: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Systemy informacji geograficznej (ang.

Geographic information system)

System informacyjny służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz

wizualizacji danych przestrzennych.

Poszczególne obiekty stanowiące domenę opisu geodezyjnego są wzajemnie

przestrzennie powiązane - tworzą one jeden system.

Co stanowić może odniesienie dla pozycji obiektów w tym systemie?

Page 4: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Globalne powierzchnie odniesienia

Ziemia jest bryłą o nieregularnej powierzchni sprawia to, że bardzo trudne jest

opracowanie jej prostego modelu matematycznego

Istnieją dwa główne modele powierzchni odniesienia opracowane na bazie kształtu

Ziemi:

Geoida

Elipsoida obrotowa

Page 5: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Geoida

Geoida - bryła, której powierzchnia w każdym miejscu jest

prostopadła do pionu wyznaczonego przez siłę ciężkości.

Geoida jest teoretyczną powierzchnią, na której potencjał

siły ciężkości Ziemi jest stały, równy potencjałowi siły

ciężkości na średnim poziomie mórz otwartych i

przedłużoną umownie pod powierzchnią lądów.

Geoida jest więc powierzchnią, z którą mielibyśmy do

czynienia gdyby cała Ziemia pokryta była wodą!

Page 6: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Geoida c.d.

Dlaczego Geoida jest bryłą nieregularną?

W miejscach, w których występuje niedobór masy jej odległość od środka masy Ziemi

jest mniejsza.

W miejscach, w których występuje nadmiar masy jej odległość od środka masy Ziemi

jest większa.

Różnice od średniej odległości od środka masy Ziemi dochodzą do 100m

Page 7: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Geoida a pomiar wysokości

Geoida używana jest jako powierzchnia odniesienia dla pomiaru wysokości

W celu lokalnego wyznaczenia przybliżenia (aproksymacji) poziomu geoidy, służącego

następnie do obliczania wysokości na pewnym terenie używa się mareografów

(pływomierzy)

Wysokość wyznaczona w odniesieniu do długoletniej średniej wskazań mareografu

nazywa się wysokością nad poziomem morza

Page 8: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Mareograf

Mareograf w sposób automatyczny dokonuje pomiaru

poziomu morza (wysokości lustra wody)

W Polsce wyznacza się wysokość na podstawie średniego

poziomu Morza Bałtyckiego w Zatoce Fińskiej wyznaczonego

dla mareografu w Kronsztadzie (niedaleko Sankt Petersburga)

pisak

stabilizator

komora pomiarowa

pływak

Page 9: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wysokość ortometryczna

Odległość (różnica wysokości) mierzona od powierzchni Ziemi do geoidy, wzdłuż linii

pionu w rzeczywistym polu siły ciężkości

Wysokość ortometryczna

wyznaczana jest na odcinku

ortogonalnym do powierzchni

geoidy(punkt, którego wysokość

wyznaczamy leży więc na normalnej

do geoidy)!

Wysokość nad poziomem morza jest przybliżeniem wysokości ortometrycznej

Wysokości odnoszone do pomiarów różnych mareografów mogą być różne (na wyniki

mareografów mają wpływ np. prądy morskie, wiatry, temperatura wody, zasolenie…)

Page 10: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Elipsoida obrotowa jako powierzchnia

odniesienia

Geoida jest wygodną płaszczyzną odniesienia do pomiaru wysokości, do wyznaczania

pozycji wygodniejsze jest używanie elipsoidy obrotowej

Page 11: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Elipsoidy odniesienia

Ustalenie rozmiarów elipsoidy ziemskiej, której kształt byłby najbardziej zbliżony do

rzeczywistego kształtu Ziemi, posiada wielkie znaczenie teoretyczne i praktyczne

szczególnie przy opracowaniach wielkoskalowych map topograficznych, wymagających

rzutowania powierzchni Ziemi na powierzchnię elipsoidy.

Elipsoida odniesienia wyznaczana jest na podstawie pomiarów geodezyjnych,

grawimetrycznych i satelitarnych. Pomiary te pozwalają określić parametry opisujące

kształt i wielkość elipsoidy oraz ustalić jej orientację względem bryły Ziemi.

Page 12: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Założenia dla elipsoidy odniesienia Ziemi

Jednym z podstawowych zadań geodezji wyższej jest ustalenie wymiarów elipsoidy

ziemskiej najbardziej zbliżonej do kształtu Ziemi, która spełniałaby następujące warunki:

środek elipsoidy powinien pokrywać się ze środkiem masy Ziemi, a płaszczyzna jej

równika z płaszczyzną równika Ziemi,

objętość elipsoidy powinna być równa objętości geoidy,

suma kwadratów odległości geoidy od elipsoidy powinna być minimalna.

Page 13: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Parametry elipsoidy

a

półoś wielka

b

łoś m

ała

Page 14: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Elipsoidy lokalne a elipsoidy globalne

Elipsoidy lokalne – elipsoidy najbardziej dopasowane do lokalnej części geoidy, wyznaczane

na bazie wyników lokalnych pomiarów geodezyjnych (np. ograniczonych do jednego

kontynentu) – środek układu odniesienia opartego na takiej elipsoidzie leży w jej środku

niekoniecznie pokrywającym się ze środkiem masy Ziemi

Elipsoidy globalne – będące modelem całej geoidy, wyznaczone na podstawie pomiarów z

całej powierzchni Ziemi

elipsoida globalnie dopasowana do geoidy

elipsoida lokalnie

dopasowana do geoidy

regio

n n

ajle

psze

go

do

pa

sow

ania

geoida

Page 15: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Pierwsze elipsoidy –

Huygens, Newton

W 1673 roku holenderski fizyk Christiaan Huygens (1629-95) opisał działanie siły

odśrodkowej oraz wywnioskował, że siła grawitacji skierowana jest w kierunku środka

masy Ziemi.

W 1687 r. Izaak Newton (1643-1727) publikuje zasady dynamiki i prawo powszechnego

ciążenia; jego wątpliwości co do kulistego kształtu planety wynikały z następującego

prostego rozumowania:

Jeżeli Ziemia obraca się wokół własnej osi (co było już udowodnione), to punkty znajdujące się

na równiku obracają się (wirują) najszybciej (ok. 1,6 tys. km/h), a te położone dalej od niego

wolniej. Na biegunie prędkość ta wynosi zero. Siła odśrodkowa, która działa na każdy punkt na

jej powierzchni jest zatem największa na równiku i maleje w miarę oddalania się od niego w

stronę biegunów. Jeśli tak, to logiczny staje się wniosek, że materia ziemska wokół równika

powinna być „wybrzuszona”, a w rejonach okołobiegunowych „spłaszczona”.

Newton określił spłaszczenie elipsoidy ziemskiej na 1:230, o wiele dokładniej niż kilka lat

wcześniej uczynił to Ch. Huygens (1:578).

Page 16: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Elipsoidy globalne

W 1940 r. przyszła pora na elipsoidę zaproponowaną przez Feodosija N. Krasowskiego

(1878-1948)

Krasowski dysponował olbrzymim materiałem pomiarowym z obszaru Związku

Radzieckiego;

jego elipsoida obowiązuje na terenie dzisiejszej Rosji i wielu krajów byłego bloku

wschodniego.

W latach 60. i 70. XX wieku nastała era elipsoid globalnych, definiowanych w globalnych

układach odniesień: WGS 66 (ang. World Geodetic System 1966), GRS 67 (ang. Geodetic

Reference System 1967), oraz WGS 72.

W 1979 r. pojawiła się nowa elipsoida układu GRS 80 (będąca ulepszeniem tej z 1967 r.),

a w 1984 prawie identyczna z nią elipsoida układu WGS 84

WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie

pozycjonowania GPS

Page 17: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Cechy układu odniesienia WGS84

Zakłada się w nim, że środek elipsoidy odpowiada środkowi masy Ziemi z błędem

2cm.

Jako modelu geoidy używa się w nim EGM96 (ang. Earth Gravitational Model 1996)

Parametry elipsoidy:

wielka półoś

a = 6 378 137 m

mała półoś

b = 6 356 752 m

spłaszczenie

f = 1 / 298,257

Page 18: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wysokość ortometryczna H a elipsoidalna h

Wysokość elipsoidalna h – obliczona w odniesieniu do wybranej elipsoidy odniesienia,

jest ortogonalna w punkcie pomiaru do jej powierzchni

Undulacja („falowanie”) geoidy N – parametr określający w danym punkcie różnice

między wysokością elipsoidalną h a ortometryczną H (N = h – H)

geoida H – wysokość ortometryczna h – wysokość elipsoidalna N - undulacja

elipsoida

Page 19: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wysokość ortometryczna H a elipsoidalna h

Dzięki prowadzonym pomiarom satelitarnym możliwe będzie określenie undulacji dla

całej powierzchni Ziemi, co pozwoli na wprowadzenie do odbiorników GPS

odpowiednich poprawek, tak by mogły one wskazywać wysokość ortometryczną

ukształtowanie terenu

elipsoida geoida

środek środek

ukształtowanie terenu

Page 20: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Sfera jako powierzchnia odniesienia

W opracowaniach mniej dokładnych, np. w geografii, jako aproksymacje geoidy stosuje

się sferę (powierzchnię kuli).

ok.21km sfera

elipsoida

Page 21: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Inne powierzchnie odniesienia

Ponieważ mała oś elipsoidy jest krótsza od średnicy równika ziemskiego w przybliżeniu

o 43 km, to dla szeregu prac nie wymagających specjalnej dokładności Ziemię

przyjmuje się za kulę

kule mające objętości równe objętościom elipsoid Bessela i Krasowskiego mają

odpowiednio promienie

R= 6 370,283 km i R= 6 371,110 km

Jeśli pomiary dotyczą niewielkiego obszaru, za powierzchnię odniesienia przyjmuje się

płaszczyznę pokrywającą się z płaszczyzną styczną do sfery lub elipsoidy w środku

danego obszaru

Page 22: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Powierzchnie odniesienia -podsumowanie

W praktyce przy wykonywaniu pomiarów poziomych przyjmuje się następujące

powierzchnie odniesienia:

1. płaszczyznę – dla obszaru do 80 km2 (gmina, miasto) oraz przy opracowaniach

długich lecz wąskich pasów terenu dla celów inżynierskich (koleje, drogi, rzeki)

2. sferę – dla obszaru od 50 km2 do 15000 km2 (miasto, gmina, powiat)

3. elipsoidę – dla obszaru ponad 15000 km2

Page 23: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Określenie położenia

Punkt na powierzchni Ziemi, jako podstawowa kategoria w geodezji, określony jest za

pomocą współrzędnych geograficznych geodezyjnych (B, L), nazywanych też

współrzędnymi elipsoidalnymi, oraz wysokości elipsoidalnej (h)

Page 24: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Określenie położenia – współrzędne

geodezyjne

Szerokość geograficzna geodezyjna (B) punktu P -

kąt zawarty między normalną do elipsoidy przechodzącą

przez ten punkt a płaszczyzną równika.

Długość geograficzna geodezyjna (L) - kąt

dwuścienny zawarty między południkiem zerowym

(Greenwich) a południkiem, na którym leży punkt P.

Wysokość elipsoidalna tego punktu jest odcinek (h)

zawarty między tym punktem a punktem przebicia

elipsoidy ww. normalną.

Page 25: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Określenie położenia – współrzędne

geograficzne φ, λ

Współrzędne geograficzne geodezyjne (współrzędne elipsoidalne) B i L są

odpowiednikami współrzędnych geograficznych φ i λ, które to współrzędne

określają punkt na powierzchni Ziemi gdy jako aproksymację geoidy przyjmuje się sferę

(powierzchnię kuli).

Page 26: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Określenie położenia – współrzędne

kartezjańskie centryczne X,Y,Z

Współrzędne kartezjańskie centryczne (geocentryczne) – układ, którego

początek znajduje się dokładnie w środku masy Ziemi (gdzie przecinają się płaszczyzny

różnych orbit trzech satelitów), a jedna z osi tego układu pokrywa się z osią obrotu

Ziemi

Page 27: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wyznaczanie pozycji na podstawie odległości

od satelity

Pozycja wyznaczana na podstawie odległości do dwóch satelitów:

Page 28: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wyznaczanie pozycji na podstawie odległości

od satelity

Pozycja wyznaczana na podstawie odległości do trzech satelitów:

Page 29: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Pomiary odległości na podstawie sygnału

GPS

Satelitarny pomiar odległości polega na wyznaczeniu odległości od

odbiornika satelitarnego do satelity na bazie sygnału z satelity.

System GPS przewiduje dwa poziomy dokładności systemu:

PPS (Precise Positioning System) – Dokładny System Nawigacji

SPS (Standard Positioning System) - Standardowy System Nawigacji.

W systemie GPS pomiaru odległości można dokonać:

metodą kodową (pomiar pseudoodległości), albo

metodą fazową (pomiar fazowy).

Page 30: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Metody kodowe W pomiarze metodą kodową wykorzystuje się fakt, że satelita

emituje kod (C/A lub P), a odbiornik wytwarza identyczny w tych samych określonych momentach czasu.

Kod, który z sygnałem satelitarnym dociera do instrumentu, jest przesunięty względem kodu wytwarzanego w odbiorniku (tzw. replica code) o czas przebiegu sygnału z satelity do anteny.

W odbiorniku następuje ponowne przesunięcie obu kodów względem siebie aż do uzyskania korelacji.

Pomierzony w ten sposób czas pomnożony przez prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych (prędkość światła!) jest równy mierzonej odległości Ziemia–satelita.

Pomiar taki w dużym stopniu obarczony jest błędem niesynchroniczności zegarów na satelicie i w odbiorniku!

Page 31: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Dlaczego lepiej korzystać z

czterech satelitów?

d1

d2 d3 d4

Page 32: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Google Earth

Platforma do wizualizacji danych przestrzennych – GeoPrzeglądarka (ang. GeoBrowser).

Umożliwia wyświetlanie na trójwymiarowym modelu Ziemi zdjęć satelitarnych, lotniczych,

panoram zrobionych z poziomu ulicy, oraz różnego rodzaju informacji geograficznych i

turystycznych.

Początkowo rozwijana przez firmę Keyhole pod nazwą Keyhole Earth Viewer 3D.

Obecna nazwa obowiązuje od momentu przejęcia firmy Keyhole przez Google (w 2004 r.)

Page 33: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Google Earth i KML

Page 34: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Google Earth

Page 35: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wybrane funkcje Google Earth nawigowanie 3D po powierzchni Ziemi(dowolna zmiana położenia, wysokości i kąta

widzenia),

wyszukiwanie miejscowości i planowanie tras,

współpraca z odbiornikami GPS,

baza hoteli, centrów rozrywkowych, restauracji, stacji benzynowych, itp. (głównie

w USA i kilku innych krajach),

wyświetlanie granic administracyjnych, linii kolejowych i innych szlaków komunikacyjnych (dróg różnej kategorii) w wielu krajach świata - szczególnie w zachodniej Europie oraz w USA,

wyświetlanie nazw własnych

pomiar odległości między zaznaczonymi dwoma lub więcej punktami,

widok panoramy zrobionej z poziomu ulicy,

wyświetlanie modeli budynków w 3D,

symulator lotu,

dodatkowe modele: nieba, Marsa i Księżyca

możliwość dodawania danych w formacie KML

Page 36: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Co to jest KML? Jak i kiedy używać KML?

Skąd się wziął KML?

KML język znaczników oparty na XML-u pozwalający na wizualizację

trójwymiarowych danych przestrzennych.

KML został opracowany przez firmę Keyhole, jako język do wizualizacji danych w

przeglądarce Keyhole Earth Viewer 3D.

Dzisiaj język KML może być wykorzystywany w takich produktach firmy Google jak:

Google Earth, Google Maps oraz w aplikacjach Google Mobile.

Dla aplikacji Google Earth pliki KML mogą być źródłem prezentowanych danych ale

stanowią też format, do którego dane te mogą być eksportowane.

Page 37: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Co to jest KML? Jak i kiedy używać KML?

Skąd się wziął KML?

W języku KML do określenia długości i szerokości geograficznej wskazywanego punktu używa się układu odniesień geograficznych WGS84

Wysokość w KML odniesiona jest do modelu geoidy EGM96 (wysokość ortometryczna!).

W KML możliwa jest dodatkowo specyfikacja sposobu obserwowania obiektu przez określenie kierunku, odległości od obiektu oraz kąta.

KML umożliwia także dodawanie informacji tekstowych, ikon, ścieżek, wieloboków, plików graficznych (np. z wizualizacją pokrycia terenu) , plików audio i innych.

W kwietniu 2008 r. specyfikacja wersji 2.2 języka KML została zaakceptowana przez Open Geospatial Consortium jako oficjalny standard języka dla przeglądarek geograficznych.

Struktura języka KML jest podobna do wcześniej opracowanego języka Geography Markup Language (GML) zapewnia jednak lepszą funkcjonalność w zakresie prezentowania danych przestrzennych.

Page 38: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Co to jest KML? Jak i kiedy używać KML?

Skąd się wziął KML?

Jak każdy dokument XML, KML rozpoczyna się od informacji nagłówkowych, po

których pojawia się znacznik korzenia dokumentu (ang. root element tag).

Dla wszystkich dokumentów KML (od wersji 2.2) należy wskazać informację o

właściwej przestrzeni nazw, dodatkowo – jeśli używane są znaczniki realizujące

wirtualne wycieczki (ang. touring) należy dodać poniższą definicję przestrzeni nazw gx.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2"

xmlns:gx="http://www.google.com/kml/ext/2.2">

.

.

.

</kml>

Page 39: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

KML Interactive Sampler

Narzędzie do tworzenia, walidacji plików zawartości plików KML udostępnione przez

firmę Google.

Dostępne jako aplikacja internetowa.

Wymaga zainstalowania w przeglądarce wtyczki Google Earth.

Zawiera wiele przykładów użycia wybranych elementów KML.

Bardzo wygodne narzędzie do nauki języka KML .

Page 40: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

KML Interactive Sampler

Zestaw przykładów

Okno edycji

Odnośniki do specyfikacji

elementów KML

Okno podglądu

Google Earth

Page 41: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Współrzędne obiektów w KML

Współrzędne punktu w KML określone są przez trzy wartości zmiennoprzecinkowe

określające długość(ang. longitude), szerokość (ang. latitude) i wysokość (ang. altitude).

Długość geograficzna (Longitude) wyrażona jest w stopniach z przedziału: [-180; 180].

Szerokość geograficzna (Latitude) wyrażona jest w stopniach z przedziału: [-90; 90].

Wysokość (Altitude) jest odległością, której wartość intepretowana jest w zależności od

wartości elementu altitudeMode.

altitudeMode może przyjmować wartości:

relativeToGround – (wartość domyślna) oznacza odległość w metrach od powierzchni

Ziemi lub lustra wody;

clampToGround – oznacza dokładną wysokość terenu w danym punkcie;

absolute – odległość w metrach od poziomu morza.

Page 42: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Podstawowe elementy - Placemark

Służy do prezentacji pojedynczego punktu w przestrzeni

Element Placemark zawiera następujące elementy potomne:

name – nazwa punktu

description – opis, który pojawia się w objaśnieniu (ang.”balloon”) dotyczącym wskazywanego

punktu

point – pozycja punktu w odniesieniu do powierzchni Ziemi

CDATA – umożliwia wzbogacenie opisu punktu o dowolne elementy języka HTML

Page 43: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przykład użycia Placemark <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Placemark>

<name>Budunek CW PP</name>

<description>

Centrum Wykładowe Politechniki Poznańskiej

</description>

<Point>

<coordinates>16.9496806,52.40425282,0

</coordinates>

</Point>

</Placemark>

</kml>

Page 44: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Podstawowe elementy - LookAt

Pozwala sprecyzować sposób patrzenia na punkt.

Zawiera oprócz elementów określających współrzędne punktu

również i takie, które określają kierunek świata, kąt oraz

odległość punktu z jakiego prowadzona jest obserwacja.

Page 45: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przykład użycia LookAt <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Placemark>

<name>Budynek WBM</name>

<description>

Wydział Budowy Maszyn PP</description>

<LookAt>

<longitude>16.95043162</longitude>

<latitude>52.40231203</latitude>

<altitude>50</altitude>

<heading>90</heading>

<tilt>130</tilt>

<range>150</range>

</LookAt>

<Point>

<altitudeMode>relativeToGround

</altitudeMode>

<coordinates>16.95043162,52.40231203,50

</coordinates>

</Point>

</Placemark>

</kml>

Page 46: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Podstawowe elementy - Camera

Element ten definiuje wirtualną kamerę, która obrazuje scenę.

Określić należy jej pozycję względem powierzchni Ziemi oraz

kierunek, w którym jest skierowana.

Nie może występować jako podelement elementu, który zawiera

już LookAt.

<longitude> <latitute> <altitiude> <altitudeMode>

<tilt>

Page 47: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przykład użycia Camera <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Placemark>

<Camera>

<longitude>16.85824946</longitude>

<latitude>52.39780829</latitude>

<altitude>15</altitude>

<heading>45</heading>

<tilt>80</tilt>

</Camera>

</Placemark>

</kml>

Page 48: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przykład użycia Camera <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Placemark>

<Camera>

<longitude>16.85824946</longitude>

<latitude>52.39780829</latitude>

<altitude>15</altitude>

<heading>45</heading>

<tilt>80</tilt>

<roll>30</roll>

</Camera>

</Placemark>

</kml>

Page 49: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Wielobok (Polygon) <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Folder>

<name>Przykładowy Polygon</name>

<description>Najprostszy sposób modelowania budynków

</description>

<Placemark>

<name>Pentagon</name>

<Polygon>

<extrude>1</extrude>

<altitudeMode>relativeToGround</altitudeMode>

<outerBoundaryIs>

<LinearRing>

<coordinates>

-77.05788457660967,38.87253259892824,100

-77.05465973756702,38.87291016281703,100

-77.05315536854791,38.87053267794386,100

-77.05552622493516,38.868757801256,100

-77.05844056290393,38.86996206506943,100

-77.05788457660967,38.87253259892824,100

</coordinates>

</LinearRing>

</outerBoundaryIs>

<innerBoundaryIs>

<LinearRing>

<coordinates>

-77.05668055019126,38.87154239798456,100

-77.05542625960818,38.87167890344077,100

-77.05485125901023,38.87076535397792,100

-77.05577677433152,38.87008686581446,100

-77.05691162017543,38.87054446963351,100

-77.05668055019126,38.87154239798456,100

</coordinates>

</LinearRing>

</innerBoundaryIs>

</Polygon>

</Placemark>

</Folder>

</kml>

Page 50: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Ścieżki i linie (LineString, Path)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2">

<Placemark>

<name>Tessellated</name>

<description>

<![CDATA[Jesli element <tessellate> zawiera

wartosc 1,kreslona linia dopasowuje się do

kształtu terenu, przez który przebiega]]>

</description>

<LineString>

<tessellate>1</tessellate>

<coordinates>

-112.0814237830345,36.10677870477137,0

-112.0870267752693,36.0905099328766,0

</coordinates>

</LineString>

</Placemark>

</kml>

Page 51: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Google Earth, Touring

• Umożliwia kontrolowane przemieszczanie się nad powierzchnią Ziemi wzdłuż określonej trasy. • Pozwala na kontrolowanie szybkości przemieszczania się, wstrzymywanie podróży…

• Daje możliwość odtwarzania plików audio podczas podróży.

• Elementy używane w wirtualnych podróżach są rozszerzeniami KML i wymagają użycia prefiksu gx wskazującego dodatkową przestrzeń nazw:

<kml xmlns="http://www.opengis.net/kml/2.2"

xmlns:gx="http://www.google.com/kml/ext/2.2">

Page 52: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Google Earth, Touring:

Wirtualne podróże konstruuje się ustawiając odpowiednią sekwencję elementów

określanych tour primitives

Plik podróży może zawierać wszystkie inne elementy KML

Do głównych elementów wirtualnych wycieczek (tour primitives)zalicza się:

- FlyTo – powoduje przemieszczenie się do kolejnego punktu

- Wait – umożliwia wstrzymanie podróży na określony czas

- TourControl – umożliwia zatrzymanie podróży do czasu jej wznowienia przez

użytkownika

- AnimatedUpdate – umożliwia dodanie efektów animacji

- SoundCue – umożliwia dołączenie podkładów dźwiękowych

Page 53: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przebieg wirtualnej wycieczki

Koniec wycieczki

obcięty AnimatedUpdate

s

Niektóre składowe wycieczki realizowane są sekwencyjnie, inne mogą być wykonywane równolegle.

Page 54: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Pliki KMZ

Plik KMZ (o rozszerzeniu .kmz) jest plikiem skompresowanym zawierającym plik

KML oraz zero lub więcej plików dodatkowych.

Pliki dodatkowe mogą być plikami z obrazami satelitarnymi, ikonami, modelami 3D

obiektów, ścieżkami dźwiękowymi…

Pliki KMZ mogą być gromadzone, przesyłane pocztą e-mail, ładowane z

odpowiednich serwerów.

Kiedy plik KMZ jest rozpakowywany zachowana jest struktura katalogów, w której

oryginalnie znajdowały się: plik KML i ewentualne pliki dodatkowe.

Page 55: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Przykładowa wycieczka

Page 56: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Jak dodać nowe obiekty 3D?

SketchUp!

program komputerowy typu CAD, służący do modelowania trójwymiarowego dla

początkujących, profesjonalistów, architektów oraz projektantów gier!

Page 57: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84
Page 58: GeoPrzeglądanie od geoidy do Google Earth · WGS 84 – podstawowy układ odniesienia w satelitarnym systemie pozycjonowania GPS . Cechy układu odniesienia WGS84

Produkty porównywalne do Google Earth

-Marble

-NASA World Wind

-Xplanet

-Earth 3D

-ESRI ArcGIS Explorer