Dagens satellittnavigasjon er et godt verktøy i mange sammenhenger. Her ser vi nærmere på hvordan det fungerer.

Guide En innføring i geografiske informasjonssystemer

Dagens satellittnavigasjon er et godt verktøy i mange sammenhenger. Her ser vi nærmere på hvordan det fungerer. (Bilde: Shutterstock)

Slik klarer de å gjøre en rund jordklode flat som en pannekake

Vi viser deg også hvordan GPS-systemet gjør det mulig å navigere med stor nøyaktighet.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.

Lyst til å lese mer? Få fri tilgang, ny og bedre forside og annonsefritt nettsted for kun 49,- i måneden.
Prøv én måned gratis Les mer om Tek Ekstra
Annonsør­innhold
Les hele saken »

Kart kan gjerne sammenlignes med språk. Det kan fortelle hvor du er og hvor du bor på en måte som gjør at andre kan forstå det. Å samle informasjon om verden for å tegne det inn på et papir har imidlertid ikke vært enkelt. I denne guiden skal vi se litt nærmere på hvordan den geografiske informasjonen samles og deles. Dette er en liten innføring til geografiske informasjonssystemer (GIS).

Jorda er rund – papiret flatt

Med en planprojeksjon er det bare et lite punkt som har «kontakt» med papiret, og jo lengre fra punktet du kommer jo mer uriktig blir projeksjonen i forhold til senterpunktet.
Med en planprojeksjon er det bare et lite punkt som har «kontakt» med papiret, og jo lengre fra punktet du kommer jo mer uriktig blir projeksjonen i forhold til senterpunktet.

Det første problemet du støter på hvis du prøver å tegne et verdenskart med en globus som aktmodell, er at noe trill rundt rett og slett ikke passer på et flatt ark. Du kan jo prøve å klemme appelsinskallet helt flatt mot bordplaten. Det går ikke – skallet strekker litt og revner. Dette er ikke et problem som det finnes noen enkel løsning på. Det finnes ingen løsning. I all hovedsak har vi tre «projiseringsmetoder» som kan brukes for å gjøre jorda flat, men ingen som gir et helt riktig bilde.

Den kanskje enkleste metoden er en planprojeksjon. Hvis du ser for deg en gjennomsiktig globus med en lyspære inni og et ark plassert tett inntil, får på papiret refleksjonen av et kart hvor egentlig bare midtpunktet – der arket har kontakt med globusen – er riktig fremstilt. Jo lengre ut fra dette punktet du beveger deg, jo mer forvridd er kartet.

En kjegleprojeksjon har større kontaktflate, men avstanden kan være lang fra jorda til tuppen av kjeglen.
En kjegleprojeksjon har større kontaktflate, men avstanden kan være lang fra jorda til tuppen av kjeglen.

For å gjøre større deler av det flate kartet målestokkriktig kan vi tenke oss at jordkloden får på seg en kjegleformet hatt. Det kalles kjegleprojeksjon. Denne hatten har kontakt med jorda en hel runde rundt, og dermed sitter du igjen med en strek helt nederst på kartet hvor projeksjonen er riktig. Jo lengre fra streken du beveger deg, jo galere er projeksjonen.

En sylinderprojeksjon er det klart vanligste i dag, hvor hele ekvator vanligvis «har kontakt» med papiret mens områder nærme nord- og sydpolen fremstilles feil på den ene eller den andre måten.
En sylinderprojeksjon er det klart vanligste i dag, hvor hele ekvator vanligvis «har kontakt» med papiret mens områder nærme nord- og sydpolen fremstilles feil på den ene eller den andre måten.

En siste projiseringsmetode kalles sylinderprojeksjon, og det er den vanligste i dag. Her kan du se for deg at du bøyer arket rundt jordkloden slik at hele ekvator har kontakt med arket. Du sitter da igjen med en strek midt på kartet – tilsvarende en storsirkel rundt jordkloden – hvor målestokken er riktig. En kjent variant av sylinderprojeksjonen er Mercator-projeksjon som kom i 1569 og raskt ble populært på grunn av sin egnethet som sjøkart.

Ulempen med Mercator-projeksjonen er at vi har blitt villedet om proporsjonene på jorda. I virkeligheten er Afrika 14,5 ganger større enn Grønland. På de fleste vanlige verdenskart ser det ut som Afrika er maksimalt tre ganger større enn Grønland. Bare ta en titt på et nesten hvilket som helst kart.

Så lite er Norge sammenlignet med Afrika.
Så lite er Norge sammenlignet med Afrika i virkeligheten. Noen verdenskart framstiller Norge til å være like langt som Sahara er bred.

En tysker med navnet Arno Peters og skotten James Gall kom i 1974 med et alternativ til Mercator-projeksjonen hvor de relative størrelsene på områder er omtrent riktig uavhengig av hvor nærme polene de ligger. Ser du på dette kartet blir du kanskje overrasket over hvor stort for eksempel Afrika og Syd-Amerika er. Prøv for eksempel å sammenligne Norge og Afrika. Vi er jo vant med kart som gjør områder nærme ekvator mindre enn i virkeligheten og områder nærme polene langt større.

Ulempen med det som har fått navnet Gall-Peters-projeksjon er at landene nær polpunktene fremstår langt mer flattrykt enn de i virkeligheten er.

Landene nærme polene må altså tegnes altfor store hvis de skal ha riktig form eller flattrykte hvis de skal få riktig størrelse. Poenget er altså at ingen flate kart viser alle forholdene korrekt.

Dette er et verdenskart der Afrika faktisk er omtrent 14,5 ganger større enn Grønland, slik også virkeligheten er. Områder nærme ekvator er imidlertid strukket i nord-sør-retning og områdene nærme polene er flattrykte.
Dette er et verdenskart der Afrika faktisk er omtrent 14,5 ganger større enn Grønland, slik også virkeligheten er. Områder nærme ekvator er imidlertid strukket i nord-sør-retning og områdene nærme polene er flattrykte. Foto: Wikipedia Commons

Geodesi – vitenskapen som omhandler jordas form, gravitasjon og endring

Et annet problem når jorda skal nedtegnes på et flatt underlag, er at jordas overflate er ujevn. Topografien må forenkles, noe man enkelt og greit gjør ved å jevne ut jordoverflaten slik at vi tenker oss at jorda får en enklere form.

En ellipsoide er en forenklet jordklode.
En ellipsoide er en forenklet jordklode.

For å beregne horisontale posisjoner bruker vi en tenkt ellipsoide som altså representerer jorda men som er matematisk enkel å beskrive. På en slik ellipsoide tegner vi i prinsippet et kart over hele verden, og senere skal vi prøve å gjøre dette kartet flatt. Ellipsoiden forenkler oppgaven vesentlig fordi den virkelige jordkloden er ujevn.

Dette er geoiden sett gjennom satellitten GOCE i 2011.
Dette er geoiden sett via satellitten GOCE i 2011. Her er det altså tegnet et omriss rundt jorda der tyngdekraften er lik som ved gjennomsnittlig havstand.

Ellipsoiden sier imidlertid ingen verdens ting som har med høyde å gjøre. Derfor brukes det en såkalt geoide til dette. En geoide er en tenkt flate med lik tyngdekraft overalt – en såkalt ekvigravitasjonsflate eller ekvipotensialflate. Geoiden er basert på tyngdekraften akkurat der havet er på sitt gjennomsnittsnivå. Denne er ujevn i formen fordi jordas tetthet (og dermed tyngdekraften) ikke er lik overalt.

The Gravity Field and Steady-State Ocean Corculation Explorer (GOCE) ble sendt opp i 2009 for blant annet å kartlegge geoiden med én til to centimeters nøyaktighet.
The Gravity Field and Steady-State Ocean Corculation Explorer (GOCE) ble sendt opp i 2009 for blant annet å kartlegge geoiden med én til to centimeters nøyaktighet.

For å tegne et kart trenger vi også et referansesystem som legges på toppen av ellipsoiden. Et datum er det som brukes som størrelsesreferanse. Geodetiske horisontale datum er knyttet til ellipsoiden og brukes for å beskrive posisjoner på jorda, mens et vertikal datum er knyttet til geoiden og brukes for å beskrive høyden over middelhavnivået.

Videre skiller vi mellom geosentriske og toposentriske koordinatsystemer. For å forstå geosentriske koordinatsystemer kan du se for deg tre pinner som stikkes gjennom jordkloden – inn på én side og ut på den andre. Den ene går inn like ved den magnetiske nordpolen, én i Greenwich rett i London og en siste vinkelrett på disse to. Aksene møtes altså midt i jordens massesenter. Dette er dermed origo i et geodetisk horisontalt datum – derav navnet geosentrisk. Toposentriske koordinatsystemer har origo på geoideoverflaten. Et av de koordinatsystemene som vi har brukt utstrakt i Norge er toposentrisk (NGO1948), men siden det er på vei ut blåser vi i de toposentriske koordinatsystemene i denne guiden.

De geografiske koordinatene på dagens kart og globuser har du nok litt kjennskap til fra før, i alle fall som streker på et kart. Meridianer er navnet som gjerne brukes for lengdegrader og parallellsirkler for breddegrader. Meridianere er går fra pol til pol mens paralellsirklene står vinkelrett på jordaksen. Sirklene er ført rundt ellipsoiden langs den lengste ruta. Hver sirkel deler altså ellipsoiden i to.

Breddegraden er 0 på ekvator og 90 på polene mens lengdegradene er null i Greenwich i London og stiger når du beveger deg østover. På 360 grader er du tilbake i Greenwich. Når man skal oppgi nøyaktige posisjoner brukes også desimalgrader eller grader, minutter og sekunder.

Noen eksempler på datum og koordinatsystemer

Her ser vi Europas UTM-soner.
Her ser vi Europas UTM-soner. Velger du gal sone i et GIS-program vil forholdene bli feil (det vil se rart ut). Foto: Wikipedia Commons

Universal Transverse Mercator (UTM)-systemet er det eneste koordinatsystemet vi bryr oss med i denne guiden. Dette er egentlig både en projeksjonsmetode og koordinatsystem. Her er verden delt inn i 60 soner i øst-vestlig retning. For hver sone brukes en sylinderprojeksjon av typen Mercator. Ved å bruke bokstaver i nord-sydlig retning i tillegg får vi et rutenett. Hvis du skal jobbe med kart sør i Norge bruker du 32V.

I tillegg til et koordinatsystem og projeksjonsmetode trengs det et datum. Et av de mest kjente kalles WGS84, som er et geosentrisk datum basert på presise satelittmålinger fra 1984. Det datumet som i dag er standard hos Kartverket heter EUREF89, og er egentlig prikk likt WGS84 men med mer oppdaterte satellittmålinger fra 1989. Dette er en fordel fordi jorda stadig er i endring, og EUREF89 er altså mer nøyaktig – helt inntil 30 centimeter på det meste.

Så, nå som vi har standardiserte koordinatsystemer og datum begynner språket å bli relativt standardisert slik at vi kan bruke kart til å kommunisere. Men før vi er i mål trenger vi også et filformat for utveksling. Her må det være informasjon om kartprojeksjonen, geodetisk datum, sone, nordverdi, østverdi og eventuelt geodetisk vertikalt datum og høyde. Samordnet opplegg for stedfestet informasjon (SOSI) har vært vanlig i Norge, og det er en norsk standard, men Geography Markup Language (GML) overtar sakte men sikkert. Shape er et populært format som brukes verden over.

For å utveksle data over internett har vi standarden Web Map Server (WMS) som sender deg kartdataen over internett mens du bruker kartverktøyet. Skal du også ha data over internett brukes Web Feature Server (WFS). Hvis du skal bruke et kartverktøy for å legge inn egne punkter er WMS-kart gull verdt som bakgrunnskart slik at det er enkelt å orientere seg i kartet.

Raster eller vektor

Når du ser på et satelittbilde eller flybilde gjennom en karttjeneste som Google Maps har du kanskje lagt merke til at det tar lang tid å laste inn. Det går mye raskere å bla i det vanlige kartet. Det du har observert er forskjellen mellom kart i raster- og vektorformat.

I raster inneholder hver eneste rute plasskrevende informasjon. I dette tilfellet inneholder hver rute et nummer, men ofte kan det være en farge per rute. I et vektorkart er det bare startpunkter, knekkpunkter og hjørnene på huset som tar plass. De buete linjene er egentlig en korte og rette streker.
I raster inneholder hver eneste rute plasskrevende informasjon. I dette tilfellet inneholder hver rute et nummer, men ofte kan det være en farge per rute. I et vektorkart er det bare startpunkter, knekkpunkter og hjørnene på huset som tar plass. De buete linjene er egentlig en korte og rette streker.

Rasterformatet består av et rutenett. Hver rute eller piksel har som regel én verdi – for eksempel en farge. Når vi snakker om oppløsning på kart oppgis den gjerne i centimeter. Hvis et satelittbilde har en oppløsning på 50 centimeter, er én piksel på kartet 50 centimeter i virkeligheten. Et flybilde er i prinsippet er kart i rasterformat.

Problemet med raster er at hver piksel må ha en verdi, og det tar derfor mye plass.

Vektorkartet består av punkter, linjer eller polygoner. Disse lagres gjerne med en x- og en y-koordinat og med koordinater i hvert knekkpunkt. Hvis du for eksempel ser for deg en vei tegnet på et kart, er det bare knekkpunktene i veien som tar lagringsplass. Alt imellom er i prinsippet ikke data som er gitt uten at det tar plass. Hver gjenstand får også tildelt en kategori, som vei, bygning, innsjø og lignende, og gjerne andre egenskaper – eller attributter som det heter på kartspråket.

Vektorkart egner seg godt til mange typer stedfestet informasjon, spesielt objekter med bestemte grenser som veier og bygninger. Rasterkart er imidlertid best egnet for de fleste kontinuerlige fenomener, som høyder, vind, temperaturer og demografiske data i lav oppløsning. Forenklet kan vi si at vektorkart egner seg for det menneskeskapte og rasterkart for det naturskapte.

Fra lysbord til datamaskiner

Noen karttjenester å sjekke ut

Visveg.no
Forteller deg blant annet prisen på alle bomringer du skal gjennom på kjøreruten din.
Norgeskart.no
Gratis topografisk kart med svært mange lokale stedsnavn du ikke finner i for eksempel Google Maps.
Naturbase.no
Kulturminner, observasjoner av alle typer dyr, natur- og vegetasjonstyper og mye mer.
Norgeibilder.no
Høyoppløselige flybilder (ortofoto) som har overraskende gode og oppdaterte bilder fra der du bor.

For å tegne vektorkart har det vært vanlig å bruke flybilder eller satelittbilder som bakgrunnskart, så er det bare å tegne veier og bygninger på et lag på toppen av dette. Tidligere har det vært brukt store lysbord der man tegnet på et transparent ark, men i dag er det selvsagt datamaskinen som brukes. De siste tiårene har det også blitt brukt mye ressurser på å scanne inn eldre kart og digitalisere disse i vektorformat, så vel som at også selve grunnkartene har blitt mer nøyaktige. I tillegg gjøres mye jobb for å kartlegge det som ikke allerede er kartlagt.

For å understreke hvor mye arbeid som ligger bak: Vi har kart for blant annet høydekoter, landformer, jordarter, jordkvalitet, eiendomsgrenser, kulturminner, nedbørsfordeling, forurensning, friludtsliv, vegetasjons- og naturtyper, reguleringsplaner, dybdedata (batymetri), flomsoner, løsmasser, kvikkleire, geokjemi, mineralressurser og veldig mye mer. Alt dette må digitaliseres, oppdateres og videreutvikles.

Når det gjelder vegetasjonstyper har vi kartlagt litt over ti prosent av Norges areal, og i tillegg har standarden nå endret seg slik at den kartleggingen som er gjort er av dårligere kvalitet enn den nye som gjøres. De som er spesielt interessert i dette kan søke opp Naturtyper i Norge (NIN) som er det nye systemet for naturtypekartlegging.

Programmet som brukes profesjonelt for å jobbe med kart er i all hovedsak ArcGIS, men Quantum GIS (QGIS) er en åpen kildekode-variant som i undertegnedes øyne fungerer bra om du bruker versjon 2.0 eller nyere. Dette kan du laste ned gratis til både Windows og Linux, og kartgrunnlaget du trenger finner du på Kartverkets nettsider.

Les om hvordan GPS-sporing fungerer på neste side »

Gå til side

Norges beste mobilabonnement

Sommer 2019

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

Sponz 1 GB


Jeg bruker middels mye data:

GE Mobil Leve 6 GB


Jeg bruker mye data:

Chili 25 GB


Jeg er superbruker:

Chili Fri Data


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Til toppen