Poslední aktualizace 6.5.2005
Souřadnice
Muzea, lokality, mapy, souřadnice, GPS, GIS, Demus
Obsah
Úvod	
Praxe v českých muzeích	
Proč souřadnice v muzeích?	
Jak to řeší Demus?	
Některé základní pojmy	
Mapová díla v ČR	
Převod souřadnic mezi GPS a českými mapami	
Jak to chce Demus řešit v budoucnu?	
Různé	

Úvod
Mnoho muzejních oborů potřebuje zaznamenat polohu lokality lépe, než jen názvem obce či regionu. Obvykle se to řeší zápisem pomocí nějakých souřadnic. Systémů je několik, s moderními technologiemi se objevují nové možnosti a tak v muzeích vládne zmatení jazyků. Demus by to měl vyřešit jednotně a dobře. Ke správnému rozhodnutí je potřeba, aby se jak autoři, tak uživatelé Demusu vyznali v základních pojmech a věděli o dostupných možnostech. K tomu má sloužit tento text. 
Tento text vznikl narychlo v březnu 2001 a je postupně v jednotlivostech vylepšován a zpřesňován. Zatím má velmi nejednotnou formu citací z e-mailové korespondence a z www stránek, často zkrácených. Je určen jako úvodní informace pro laiky v oblasti kartografie a jako pracovní podklad pro další diskusi o možných řešeních v Demusu. 
Poděkování za rozhodující impuls ke vzniku tohoto textu si zaslouží ing. Rudolf Remeš, Rychnov nad Kněžnou.
Odborníci jistě prominou silné zjednodušení a lidový jazyk. Jakékoliv komentáře a další připomínky uvítáme.
Za autorský kolektiv Demus							Zdeněk Lenhart
Praxe v českých muzeích
V ceskych muzeich se pouzivaji vetsinou jen papirove mapy ZM10 (zakladni mapa 1:10 000, civilni), nekteri prirodovedci vsak jsou zavedeni na TM10 (topograficka mapa 1:10 000, vojenska), ta vsak nepokryva celou plochu republiky. Spise vyjimecne se uzivaji i TM25, TM50 nebo ZM50, zcela vyjimecne SMO 5 (statni mapa odvozena, presna v obcich, naprosto nedostatecna venku). Lokalita byva zakreslena na mape. V katalogizacnich kartach ci v databazi byva jen nazev lokality, katastr a cislo mapy. To se tyka zejmena prirodovedcu.

Archeologie ma od pamatkaru zavedeny SAS (Statni archeologicky seznam), v nemz se predepisuje udavani lokalit pomoci milimetrovych vzdalenosti od zapadniho a jizniho okraje mapoveho listu ZM10. Je to jediny jakystakys standard.

Prirodovedci, zejmena botanici, ve spojitosti s nastupem GPS a s vyhledem na budouci prevody dat do GIS jsou ochotni zaznamenavat i zemepisne souradnice. Zatim nikde se nezaznamenava v jakem systemu ty souradnice jsou, predpoklada se mlcky WGS-84. Nekteri botanici jiz GPS pouzivaji, ale zjistene souradnice jen prepisuji do databaze, nekteri mozna primo "po drate" z GPS. Nevim o nikom, kdo by naopak prevadel zakres na mape do pristroje GPS. 
Proč souřadnice v muzeích?
- Jednoznačná, mezinárodně srozumitelná lokalizace (ve srovnání s “Dolní Lhota, za potokem”)
- Lokalita je kdykoliv znovu přesně nalezitelná, zejména s pomocí GPS.
- Automaticky převoditelné do (digitální) mapy, do GIS.
- Předpoklad pro statistická vyhodnocení, mapy výskytů, seskupování.
Jak to řeší Demus?
Demus v nekterych oborovych aplikacich (Vytvarne umeni) zaznam Lokality vubec nema. V ostatnich aplikacich se snazime o podobnost az jednotnost zaznamu Lokality. Postupne vsak do novych oborovych modulu pridavame nove funkce. Na formulari Lokalita jsou mimo jine tato pole: 
- Zemepisna sirka a delka (ve stupnich, minutach a vterinach - je to setrvacnosti z AISM, o neco lepsi pro GPS by bylo ve stupnich s desetinnymi misty, prevod tam i zpet vsak snadno naprogramujeme). Dosud lze zadavat jen s presnosti na cele vteriny (cca 25m). Asi to tak zustane i nadale, presnejsi udaje jsou potrebne jen vyjimecne (speciality v botanice) a daji se zanamenat do Pozn. Pro jednu lokalitu je jen jedna dvojice souradnic, tedy "stred" lokality.
Pro uzemi CR se souradnice (nejsou-li jiz vyplneny rucne) vyplnuji automaticky podle udaju v poli Katastr, Smer a Vzdalenost, rucne je lze zmenit, zpresnit. Odvozovani souradnic z katastru ma velky nedostatek v tom, ze souradnice katastru odpovidaji matematickemu tezisti jeho plochy a ten bod neni na zadne mape zakreslen, je to cele tedy jen velmi priblizne. Kladnou roli to sehralo jen pri prevodu starsich dat, v nichz souradnice nebyly vubec zadne. V botanice jsme však po roce provozu (5.1.2004) z odvozování pomocí Směr a Vzdál zase ustoupili.
Pomocna pole udavaji souradnicovy system (elipsoid) a zdroj udaje (souřadnice katastrů jsou ve WGS-84, zdroj T-Mapy, potažmo ČÚZK).
- Rovinne souradnice x, y. Jen v nekterych oborech. Opet s pomocnymi poli System a Zdroj. V geologickém a archeologickém modulu je již zabudován prevod mapovych, zemepisnych a rovinnych souradnic.
- Ctverec (pro tradicni stredoevropske sitove mapovani v biologickych vedach), obvykle vetsi textove pole s moznosti uvest az ctyri “ctverce” pro presahujici lokalitu, funguje prepocet udaju souradnic na cislo ctverce a naopak, vyvola se tlacitkem.
- Mapa (cislo listu), obvykle vetsi textove pole s moznosti uvest az ctyri cisla pro presahujici lokalitu. Typ mapy se nezaznamenává, pozná se jen z podoby čísla. Zadny automaticky prepocet se souradnicemi ani ctverci neni. 
- Nadmorska vyska, textove pole s moznosti zapsat interval, otazniky apod. Uvadim to zde proto, ze GPS dava i tento udaj. 
Archeologicka aplikace Demus napodobuje strukturu zaznamu lokality ze SAS, udava lokalitu jako polygon, tj. serii “rohovych” bodu, muze jich byt neomezeny pocet. Lokalitu jako celek pak v Demusu reprezentuje jeste jeden referencni bod, ziskany prostym zprumerovanim souradnic vsech bodu polygonu. Kazdy bod je dan  dvojici souradnic, SAS ma jako standard vzdalenosti v milimetrech od leveho dolniho rohu mapoveho listu, Demus umoznuje i klasicke zemepisne a rovinne souradnice ve vsech u nas beznych systemech (WGS-84, S-42, S-JTSK a dalsi), a prepocty vsemi smery. Používáme na to program UniTrans vytvořený panem Bečvářem z NPÚ.
Za zakladni povazuje Demus zemepisne souradnice referencniho bodu lokality, jsou pouzitelne pro filtrovani lokalit z celeho sveta, mapove souradnice SAS jsou omezeny na uzemi CR. Pro cisla mapovych listu jsou shodne se SAS 4 samostatna pole, tedy 4 mapove listy. Pro lokality presahujici na vice map SAS odvozuje souradnice vsech bodu od jedine (jihozapadni) mapy, Demus odvozuje kazdy bod vzhledem k mape na niz bod skutecne lezi. Pri importu ze SASu samozrejme hodnoty prepocitava.
Podrobnosti viz kap. Demus - plány do budoucna.
Některé základní pojmy
Geoid - díky nerovnoměrnému rozložení hmoty je Země nepravidelně šišatá. Geoid je tvar, který by měla bez pevnin, celá pokrytá oceánem.
Elipsoid - matematické zjednodušení tvaru Země. Šišatým geoidem lze proložit rotační elipsoidy různých parametrů, každý bude někde lépe a jinde hůře přiléhat. 
V praxi se u nás potkáme s elipsoidem Krasovského (vojenské mapy), Besselovým (civilní mapy) a WGS-84 (World Geodetic System, satelitní navigace GPS), v Americe se používá Hayfordův elipsoid, v západní Evropě GRS-80,.... 
Parametry elipsoidu se označují slovem “datum”.
Zeměpisné (geografické, sférické) souřadnice - Na elipsoidu lze jednoznačně určit systém sférických souřadnic - délku a šířku ve stupních (a minutách a sekundách). Všechny systémy vycházejí z osy zemské rotace, na ní kolmo je rovník, kolmo na rovník přes Greenwich jde nultý poledník. Poledníky jsou čáry se stejnou zeměpisnou délkou, rovnoběžky jsou čáry se stejnou zeměpisnou šířkou. 
Totéž místo zemského povrchu se na jiný elipsoid promítne trochu jinam a má proto trochu jiné zeměpisné souřadnice. Proto souřadnice odečtené na naší vojenské mapě TM25 (Krasovského elipsoid) se liší od souřadnic získaných z GPS (elipsoid WGS-84) a též od souřadnic civilní mapy (Besselův elipsoid). Rozdíly jsou do 150m.
Zobrazení (projekce) - Povrch Země se promítá kolmo na elipsoid, elipsoid se promítá kolmo na kužel nebo na válec nebo přímo na rovinu. Po rozvinutí kužele či válce do roviny dostáváme mapu. Existuje nepřeberné množství různých poloh a parametrů zobrazovacího kužele, válce, roviny vůči eipsoidu. Podle toho dostáváme pak v různých místech povrchu Země různě věrnou kresbu mapy. Lze tak rozdělt zobrazení na konformní (stejnoúhlá), ekvidistantní (stejnodélná), ekvivalentní (stejnoplochá) a kompenzační (vyrovnávací). 
U nás narazíme na zobrazení Křovákovo (civilní mapy, ZM), Gauss-Krügerovo (vojenské mapy, TM), Mercatorovo (UTM, satelitní navigace GPS), ale taky Cassini-Soldnerovo (katastrální mapy).
Rovinné souřadnice - Na rovinnou mapu lze aplikovat rovinný souřadnicový systém, např. kilometrovou síť. U nás se potkáme se souřadnicovým systémem:
S-JTSK (systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální, civilní mapy, ZM), 
S-42 (systém 1942, vojenské mapy, TM), 
UTM (Universal Transverse Mercator, satelitní navigace GPS), někdy se používá označení WGS-84,
Gusterberg a Svatý Štěpán (starší katastrální mapy),
ETRS-89 (European Terestrial Reference System?)
Poznámka 1 - označení WGS-84 se používá pro dva různé pojmy, pro elipsoid (správně) i pro souřadnicový systém (??).
Poznámka 2 - S-JTSK má osy tak položené, že většina GISů (ArcInfo a spol.) aby dosáhla obvyklého zobrazení prohazuje souřadnice a dává jim záporné znaménko (Xarcinfo= -Yjtsk, Yarcinfo= -Xjtsk). 
Síťové mapování - Pro hrubé znázornění výskytu živočichů a rostlin se používají různé “čtvercové” sítě. U nás je zavedena Středoevropská síť (Ehrendorfer a Hamann 1965). Hranice “čtverců” jdou po zeměpisných polednících po 10 minutách a po rovnoběžkách po 6 minutách (asi 11x12 km). Nezjistil jsem z jakého systému se vychází (Bessel, Krasovskij, WGS-84, ?, rozdíly nepřevýší 150m). Čtverce jsou označovány čtyřmístným číslem, první dvě cifry jsou pořadovým číslem “řádku”, druhé dvě “sloupce”. Čtverce se někdy dále dělí na čtvrtiny (a,b,c,d), případně dále na šestnáctiny (aa, ab, ac,...).
GPS (Global Positioning System) - je přiměřeně popsán na http://www.geodezie.cz/Informace/GPS.html, popis a ceník přístrojů Garmin je na http://www.geodezie.cz/Informace/GPS_2.html.
Mapová díla v ČR
Základní mapy (civilní), ZM10, ZM25, ZM50 atd., 
elipsoid Besselův, zobrazení Křovákovo, rovinný souřadnicový systém S-JTSK, 
označení listů např. 24-11-01. 
Kvůli utajení byly hranice listů zvoleny zcela nepřirozeně, sledují jen přibližně poledníky, listy jsou lichoběžníky různé velikosti.
Seznam prodejen těchto map je na http://www.vugtk.cz/~cuzk/adr01/telmaps.html.
Sortiment těchto prodejen je na http://www.vugtk.cz/~cuzk/adr10/sortim.html.
Topografické mapy (vojenské), TM10, TM25, TM50 atd., 
elipsoid Krasovského, zobrazení Gauss-Krügerovo, rovinný souřadnicový systém S-42, 
označení listů např. M-33-144-A-a-4. 
Na rámu mapy jsou zeměpisné souřadnice na Krasovského elipsoidu, rovinné souřadnice S-42  v km a zpravidla i S-JTSK v km. V mapě je zakreslena kilometrová síť S-42.
Z mapové kresby TM50 vycházejí i turistické mapy KČT 1:50 000, včetně souřadnic S-42. 
Vojenské mapy TM25 v papírové podobě lze koupit na Hl. uradu voj. kartografie, Tychonova 1, Praha, prodejna map, tel 20214400, chteji po odberateli vypis z obchod. rejst, v pripade muzea zrizovaci listinu, 1 list 1:25 tis. stoji 22,80 Kc. (dokonce ani nemusite znat klad listu, staci uvest, pro jakou oblast mapy chcete). Neni problem si je oskenovat (je to mozne, kdyz to neni pro komercni ucely, dokonce i lze pouzit do odborneho tisku, konzultovala jsem s vojaky. Informaci poskytla Mgr. M.Zmrhalová, magda.zmrhalova@seznam.cz.

Státní mapy  (civilní), SMO 5 (a další podrobnější označované jako ZMVM), 
elipsoid Besselův, zobrazení Křovákovo, rovinný souřadnicový systém S-JTSK
označení listů např. Náchod 7 - 3.
Mapové listy všech měřítek jsou obdélníky v rovinné síti S-JTSK a mapový rám tedy nekoresponduje s poledníky, rozdíl narůstá směrem k západu.
Prodejny viz Základní mapy.
Katastrální mapy  (civilní), 
elipsoid Besselův, zobrazení Křovákovo, rovinný souřadnicový systém S-JTSK.
Prodejny viz Základní mapy.
Další informace, zejména o digitalizované podobě těchto map, najdete na http://www.vugtk.cz/~cuzk/adr10/index10.html.
Komentář
V muzeích se používají nejvíce ZM10 a na nich se měří “mapové souřadnice” v milimetrech od západního a jižního okraje kresby, tento standard fixuje zejména archeologický SAS (Státní archeologický seznam). Není to dobré řešení, neboť okraje listů jsou položeny nestandardně a přepočty na WGS-84 nebo i jen na S-42 jsou složité. Je však třeba dodat, že tento milimetrový systém vznikl v době, kdy se pracovalo jen s papírovými mapami a jiné než uvedené ZM10 nebyly dostupné. 
Není stanoveno, zda se vzdálenosti na lichoběžníkových mapových listech odečítají kolmo na okraj, nebo rovnoběžně s druhým okrajem. Rozdíl v délce severní a jižní hrany mapy je však obvykle jen 0,3mm, to odpovídá 3 m ve skutečnosti a chyba je tedy srovnatelná s přesností GPS.
Převod souřadnic mezi GPS a českými mapami
Konverze přímo v GPS
Všechny GPS přístroje dávají výsledky v systému WGS84. Ačkoliv některé přístroje nabízejí až 100 různých systémů, žádný z nich nemá S-42 ani S-JTSK. Mnohé však uživateli umožňují, aby si sám zadal parametry elipsoidu (mapové datum) a parametry souřadného systému.  S-42 nastavit lze, S-JTSK nelze, neboť je velmi specifické (bolševik komplikoval co mohl). Jsou známy transformační rovnice pro převody S-JTSK, ale ty žádný přijímač GPS v sobě nemá.
Zadání S-42 vyžaduje zadat Krasovského elipsoid, na našem území mezi 12 - 18° východní zeměpisné délky jde o 33. šestistupňový pás Gauss-Krügerova zobrazení.
Zadání S-42 pro přístroje Magellan (dle materiálu firmy Fons):
V menu SETUP vyberte MAP DATUM a zvolte USER, postupně zadávejte následující parametry: 
DELTA A ( nebo DA ): -108 
DELTA F ( nebo DF ): +0.0048076 
DELTA X ( nebo DX ): +23 
DELTA Y ( nebo DY ): -124 
DELTA Z ( nebo DZ ): -84 
Vyberte COORD SYTEM a zvolte USER GRID. Zvolte TRANS MERCATOR a zadejte parametry:
Latitude of origin: 00.00000 N 
Longitude of origin: 015.00000 E ( platí pro ČR, pro Slovensko 021.00000 E ) 
Scale factor: 1.00000000 
Units to meters conv: 1.00000000 
False easting at origin: 03500000.0 ( platí pro ČR, pro Slovensko 04500000.0 ) 
False north at origin: 00000000.0
Zadání S-42 pro přístroje Garmin (dle materiálu firmy Fons):
Klávesou MENU zobrazte Main Menu. Přesuňte se na položku ”Setup”, kurzorovou klávesou najeďte na záložku ”Position”. Zde nastavte u ”Position Format” volbu ”User UTM Grid” a u položky ”Map Datum” volbu ”User”. Poté stiskněte klávesu MENU a vyberte položku ”Setup Grid” .
Zde definujte následující parametry
LONGITUDE ORIGIN :  E015°00.000
SCALE : 1.0000000
FALSE EASTING : 3500000
FALSE NORTHING : 0.0
Uložte parametry volbou ”SAVE” a potvrďte klávesou ENTER/MARK.
Ze záložky ”Position”, stiskněte klávesu MENU a vyberte položku ”Setup Datum” Zadejte parametry:
DX : 23
DY : - 124
DZ : - 84
DA : - 108
DF : 0.0048076
Uložte parametry volbou ”SAVE” a potvrďte klávesou ENTER/MARK.
Programy na dodatečnou konverzi souřadnic
T-MapViewer s modulem souradnicove systemy (single licence cca 19 tis. Kc). 
ArcView za 1400 USD.
MATKART - mnoho samostatných uživatelsky nepřítulných prográmků v DOSu, autor B.Veverka, stavební fakulta ČVUT Praha,  veverka@fsv.cvut.cz. Umí všechny potřebné převody všemi směry. Snažili jsme se ho získat v podobě DLL knihovny k zabudování do Demusu. Jednani vyznela do ztracena, navrzena forma spolecneho grantu na tento ukol nam pripadala prilis komplikovana v porovnani s okrajovym vyznamem prevodu pro Demus.
Pan Ladislav Becvar z prazskeho NPU (byv. SUPP) pro potrebu pamatkaru zpracoval programy pro vzajemne prevody zemepisnych a mapovych souradnic. Jde o vsechny potrebne prevody, vsemi smery, vcetne “mapovych souradnic” v mm od okraju mapoveho listu pouzivanych v archeologickem SAS. Uzavřeli jsme s NPU oficialni dohodu o zabudovani techto prevodu do Demusu, pan Becvar programy pro Demus prizpusobil podle našich požadavků a počínaje modulem Demus01 Geo (jaro 2004) jsou součástí Demusu.
Kontakt na autora programu: becvar@up.npu.cz,  prvotni info Rudolf Remes 16.10.2003
Slovenský ISTB (http://www.sopsr.sk/istb/) nabízí jednak on-line převody souřadnic, jednak program SK2SK na hromadné převody.
GeoCalc - viz http://software.geocomm.com/coorconv/
Jde o universální program pro převod zeměpisných i rovinných souřadnic mezi libovolnými systémy. Jak zdrojový, tak  i cílový souřadnicový systém lze zadat parametry. Půjde tedy převádění mezi WGS a S-42, ale zřejmě nepůjdou převody s S-JTSK.
Spousta dalších konverzních prográmků dostupných na Internetu, většinou jen mezi americkými souřadnicovými systémy navzájem. 
Jeden evropský: http://www.tandt.be/wis/index.html, disponuje jasnými vysvětlivkami, ale “české” systémy neumí.
Demus - plány do budoucna
Zvládli jsme zabudování přepočtového algoritmu (UniTrans, autor Ladislav Bečvář, Národní památkový ústav, 2004), aby bylo možno zadávat (a též zobrazovat a tisknout) souřadnice v jakémkoliv běžném systému, ale aby se ukládaly ve standardním systému, zřejmě WGS-84. Přesnost na setiny sekund.
Další možnosti: Vazba na GIS, zejména lokalizace lokalit pouhým ukázáním v digitální mapě. Dále možnost filtrování podle geografických hledisek (např. vše v okruhu 10km od měst nad 5 tisíc obyvatel).
Různé
V entomologické edici Klapalekiana vyšel v roce 1996 Seznam obci a jejich částí s čísly mapových polí (čtverců) ve středoevropském síťovém mapování, autoři Pruner a Mika. Jistě to doznalo dalšího vývoje, dohledat na Internetu.
Problematiku GIS z hlediska muzejní dokumentace popisuje text DemusGIS.rtf odvozený a aktualizovaný z původního AISMGIS.602 z roku 1995.
--- konec ---