Mapy WIG i GPS

NUMERUS

Mapy WIG a GPS

Mapy WIG, aczkolwiek bardzo interesujące ze względu na swoją historyczną treść oraz poziom sztuki kartograficznej, nastręczają jednak problemów z dokładną kalibracją i uzyskaniem zawsze satysfakcjonujacych efektów we współpracy z systemem GPS. Przyczyny są obiektywne, wynikają z bardzo nietypowego procesu jaki towarzyszył opracowaniu tych map.

Zwykle przy sporządzaniu map obowiązuje podstawowa zasada geodezyjna "od ogółu do szczegółu". Zanim powstanie jakakolwiek mapa, wcześniej musi być spełnione szereg warunków podstawowych. Należy do nich przyjęcie elipsoidy wraz punktem przyłożenia oraz definicja odwzorowania kartograficznego (układu współrzędnych). Równie ważne jest założenie i wyznaczenie współrzędnych tysięcy punktów osnowy geodezyjnej, które materializują w terenie układ współrzędnych jednolity na obszarze całego kraju. Stanowi to jakby szkielet gwarantujący poprawność relacji geometrycznych pomiędzy elementami treści mapy.

Tego wszystkiego zabrakło w przypadku map WIG, bo w tamtej epoce i technologii geodezyjnej wymagałoby to prac zajmujących dziesiatki lat. Natomiast po odzyskaniu niepodległości powstała pilna potrzeba natychmiastowego wyprodukowania map dla nowego państwa. Z konieczności wykorzystano więc opracowania kartograficzne po byłych zaborcach. Szybko jednak okazało się, że jest to materiał wysoce niespójny, w różnych skalach, z najrozmaitszych wydań i niejednolity dokładnościowo. Przede wszystkim zaś istotne było to, że po zaborcach pozostało 9 niezależnych układów triangulacyjnych opartych na 4 elipsoidach z kilkoma punktami początkowymi. Oznaczało to, że istniało wiele, de facto lokalnych rejonów pokrytych mapami bez zdefiniowanego związku z rejonami sąsiednimi. Już same różnice katalogowych współrzędnych tego samego punktu na granicach poszczególnych układów triangulacyjnych sięgały 250 m. Do tego dochodziły jeszcze niedokładności wykonania kopii poszczególnych map, skurcze papieru pod wpływem czasu oraz błędy przy fotomontażu i przeróbkach pozaborczego materiału kartograficznego stanowiącego podstawę dla map WIG. Od 1927 roku doszły do tego jeszcze własne pomiary i opracowania geodezyjne.
Cenne jest jednak to, że "nowe" mapy prezentowały treść w jednorodnej skali, w zunifikowanym podziale arkuszowym oraz w polskim nazewnictwie. W toku prac zmieniały się koncepcje czego skutkiem były aż 4 typy map WIG.
Na rozwiązanie problemu spójności matematycznej zabrakło jednak czasu, co nie dziwi, ponieważ było to zadanie bardzo trudne. Co prawda od roku 1928 przystąpiono do zakładania jednolitej sieci triangulacyjnej odniesionej do elipsoidy Bessela z punktem przyłożenia w Borowej Górze, a w roku 1932 przyjęto jednolity dla całego kraju układ współrzędnych prostokątnych płaskich w odwzorowaniu Russilhe'a, jednak na finalne produkty kartograficzne wpłynęło to z dużym opóźnieniem, a dla znacznej części arkuszy było to działanie post factum. I tak na przykład siatkę kilometrową symulującą jednolity układ współrzędnych dorabiano na już wcześniej opracowanych arkuszach, które musiały być jakoś spasowane w sposób uproszczony.

Z całego tego galimatiasu wynika wniosek, że przy kalibracji map WIG w oparciu o podawane na nich współrzędne naroży lub w oparciu o siatkę kilometrową należy liczyć się z większymi błędami niż w przypadku innych map.

Na niektórych arkuszach można wręcz zaobserwować ślady istniejących problemów z jakimi musieli borykać się redaktorzy map. Na przykład na arkuszu o godle P47-S32 istnieje wkreślona podwójna ramka mapy, co świadczy o znacznej desperacji przy wtłaczaniu treści w definicje matematyczne i nie jest spotykane w przypadku innych map. Niezgodność styku sąsiednich arkuszy wynosi tu ok. 120 m.

W opisie pozaramkowym mapy podano wyjaśnienie sytuacji, które stanowi potwierdzenie wyżej podanych wniosków.

Podobną sytuację możemy zaobserwować na arkuszu P38-S26.

W pewnym sensie uzasadniona jest opinia, że nie jest możliwe zbudowanie uniwersalnej i prostej funkcji matematycznej umożliwiającej dobrą kalibrację map WIG na obszarze całego kraju. Z punktu widzenia dzisiejszych dokładności, w tym dokładności GPS, zbiór arkuszy tej mapy jest mozaiką, w której poszczególne elementy nie są do siebie ściśle dopasowane, lecz niekiedy jakby "upchnięte kolanem". Na dodatek na arkuszach spotykane są różnego rodzaju lokalne usterki dokładności i dystorsje w wiernym odwzorowaniu lokalizacji szczegółów terenowych.
Więcej informacji na temat specyfiki i obiektywnych uwarunkowań związanych z tworzeniem map WIG możemy znaleźć w bogatej literaturze na ich temat, zgromadzonej na stronie www.mapywig.org.
Dodatkowym problemem innego rodzaju, który jest odczuwalny w przypadku map WIG, to wiek i często "bogata historia" papierowych nośników tej mapy, które przetrwały do naszych czasów. Często poszczególne, unikalne arkusze były przechowywane w warunkach dalece odbiegających od tych, które powinno zapewnić się produktom kartometrycznym. Na wielu z nich widać ślady zginania, składania, zamoczenia lub innego brutalnego traktowania. A przecież to jest tylko delikatny papier i w przypadku zeskanowania takiego arkusza ujawnią się dodatkowe błędy wynikajace z jego deformacji.

Biorąc to wszystko pod uwagę interesujace jest, jakich praktycznych dokładności można oczekiwać od map tego rodzaju?
W wyniku badań autorskich zbudowano funkcję opisującą związek matematyczny pomiędzy układem współrzędnych WIG a systemem WGS84 przy założeniu optymalnego uśrednienia wszystkiech globalnych i lokalnych niezgodności. Jest ona zaimplementowana w programie AutoKalibrator dostępnym na tej stronie. Należy tylko wyjaśnić, że jest to funkcja, która nie ma nic wspólnego z parametrami numerycznymi wyliczonymi przeze mnie eksperymentalnie kilka lat temu, a które zacytował na swojej stronie pan Tadeusz Syryjczyk. Tamte parametry brały pod uwagę jedynie lokalny związek współrzędnych w okolicy jednego punktu w Borowej Górze, obecnie jest to funkcja ogólna, obejmująca cały kraj.

Do szacunkowej oceny dokładności przeanalizowano 430 punktów zlokalizowanych dość równomiernie na obszarze całego kraju. Były to charakterystyczne szczegóły terenowe, których współrzędne sczytano z siatki kilometrowej map WIG i popularnych sztabówek. Po doprowadzeniu do matematycznej tożsamości układów obliczono wektorową różnicę współrzędnych. Wynik przedstawia diagram obok.
Wynika z niego, że w 90% przypadków niezgodności są mniejsze niż 100 m, a więc mniejsze niż 1 mm w skali mapy. Nieco gorszą zgodność wykazuje tylko 10% punktów. Natomiast jest dość liczny odsetek przypadków o zgodności poniżej 50 m - wykazuje ją 36% punktów.

Biorąc pod uwagę wszystkie okoliczności podane na wstępie, wydaje się, iż jest to wynik dość satysfakcjonujący. Tym bardziej, że zawiera on w sobie sumaryczne błędy dwóch rodzajów map (WIG i porównawczych sztabówek). Na dodatek istnieje prawdopodobieństwo, że część porównywanych szczegółów terenowych (skrzyżowania infrastruktury komunikacyjnej) mogła faktycznie zmienić lokalizację w terenie na skutek przebudowy lub modernizacji w okresie kilkudziesięciu lat.