Які стратегії, критерії чи правила використовувати для вибору систем координат?

61

Які стратегії, критерії чи правила ви використовуєте для вибору систем координат

(a) зберігання,
(b) аналіз, та
(c) відображення даних ГІС?

(Я смиренно пропоную свою відповідь на відповідне запитання про аналіз вододілу як приклад міркувань, пов'язаних з (b).)

На які підводні камені слід стежити?

Запрошуються посилання на веб-сайти, які вам особливо корисні в цьому плані.

coordinate-system datum

— дзижчати
джерело

6

Я очікую різноманітний набір відповідей, тому що рішення може залежати від цілей вашої заявки на ГІС, тому, будь ласка, не соромтесь запропонувати свою відповідь, навіть якщо інші були опубліковані!

— whuber

@Kirk Kuykendall робить чудовий момент у контексті веб-картографічного відображення (що може послужити відповіддю на цю тему) у коментарі на gis.stackexchange.com/q/10438/664 .

— whuber

Система координат, яку ви використовуєте, має значення лише в тому випадку, якщо ви переймаєтеся точністю. Інженери та геодезисти не використовують UTM.

— Джеррі

1

@ Джеррі Я не погоджуюся з вашою думкою. Інженери та геодезисти більше стурбовані точністю, ніж будь-хто інший. Ось чому в більшості випадків вони вирішили використовувати локальну точку управління як джерело для своєї системи координат. Але це не має значення, оскільки ваша відповідь насправді не говорить про те, як вибрати систему координат.

— Devdatta Tengshe

Джеррі, @Devdatta правильний з додаткових причин: вибір системи координат також змінює візуальне враження від карти, тому більше, ніж точність ставиться під сумнів: ми повинні турбуватися про те, як читачі карт мають сенс картографічного виводу, і що може під сильним впливом систем координат. Але повернувшись до точності: деякі (погані) варіанти систем координат створюють нескінченну кількість неточності, маючи на увазі, що для будь-якої мети ви повинні певною мірою турбуватися про точність.

— whuber

30

а. Добре практично зберігати версію даних у проекції, в якій вони були зроблені. Повторне проектування може бути втратним процесом, і важливо мати оригінал. Я маю перевагу зберігати в WGS84 заради простоти.

б. Залежно від програмного забезпечення вам може знадобитися перепроектувати проекції на основі лічильників, наприклад UTM. Додана підтримка нативного геодезичного (PostGIS, SQL сервер). Для растрового аналізу може бути кращим зберігати дані у форматі, який вони надавали, щоб уникнути втрати даних через інтерполяцію.

c. Системи веб-картографування стандартизовані на сферичному меркаторі, і для накладання плиток вони повинні бути в цій проекції. Для накладення вектора на google-картах ви використовуєте WGS84. Якщо ви не орієнтуєтесь на веб-картографування, зазвичай місцева проекція є стандартною.

— Метью Снейп
джерело

4

Я приймаю цю відповідь, незважаючи на її відносну непопулярність, тому що, мабуть, вона сама визнає відмінність між форматом, в якому зберігаються координати, та форматами в тому, як вони використовуються для аналізу та обробки. Хоча всі інші відповіді цікаві та корисні - я за них я вдячний і відмовив їх усім - питання не задається питаннями спотворень у прогнозуванні, які, здається, є у центрі уваги багатьох відповідей.

— whuber

35

Я відкрив FlexProjector вчора. Це інтерактивно дозволяє досліджувати різні світові прогнози, налаштовувати їх параметри і навіть вигадувати нові прогнози, показуючи результати на екрані негайно, в комплекті з Tissot Indicatrix (хоча я ще не знаю, чи вони приблизні чи точні ).

alt текст

Flex Projector є відкритим кодом (GPL2) та крос-платформою (linux, mac, windows), написаним Бернхардом Дженні, Інститутом картографії ETH Цюріх. Воістину чудовий подарунок геопросторовим професіям та громаді.

— матовий вілкі
джерело

1

+1 Дякуємо, що поділилися цим вмістом. Це так корисно, що ми не повинні сильно дбати про те, наскільки точні покажчики Тіссота :-), але на зразкових скріншотах всі вони виглядають як справжні еліпси, що є хорошим знаком.

— whuber

15

Для детальної, красивої та добре представленої інформації про майже всі аспекти картографічних проекцій на світових масштабах я не можу досить похвалити сторінки Карлоса Фуруті на Картах Проектування .

Велика кількість інформації, яка там може загрожувати, і інколи відлякує людей, тож ось дві непомітні стартові сторінки, щоб вас зачепити: Оцінка та вимірювання спотворень за допомогою Tissot Indicatix . Усі кола на наступному зображенні містять однакову площу та відстань від землі. (Метт Перрі має короткий скрипт gdal / ogr для створення тут тисових фігур ). По-друге, дивіться таблицю підсумків проекцій із ескізами.

Проекція Меркатора з Tissot Indicatrix

— матовий вілкі
джерело

1

Дякую Метт. Хороші довідники. Зауважте, що сценарій Метта Перрі лише наближає індикатори Тиссота; в деяких випадках це дає жахливо спотворені значення. І він, і Карлос Фуруті, схоже, не помітили, що можна точно обчислити ТІ за допомогою крихітного кола (наприклад, радіус 10 метрів), а потім просто змінити його масштаб на постійну кількість навколо його центру для відображення на карті. Але, за великим рахунком, корисне навіть спотворене уявлення.

— whuber

Дякуємо за голову та виправлення законопроекту. Я брав твердження за номіналом. Як визначити, чи є покажчиком дійсний?

— matt wilkie

1

Форми індикаторів дають корисну підказку. Подивіться на ті, де відбуваються найбільші спотворення, особливо на ті, що мають сильні ексцентриситети. Якщо вони вже не є еліпсами - наприклад, якщо вони починають виглядати як банани - ви можете бути впевнені, що розрахунок недійсний. Покажчик Тіссота є наближенням другого порядку до похідної проекції і, як такий, обов'язково завжди є досконалим еліпсом.

— whuber

Тепер питання власне: Створення точної Tissot Indicatrix

— matt wilkie

13

Наша стратегія - використовувати те саме для a, b і c. Перепроектування коштує дорого.

(Ми зберігаємо, аналізуємо та відображаємо дані в проекції, яку найбільше використовують наші користувачі - нашій національній зоні UTM - або в одній з них насправді. Це Норвегія, будь-яка проекція Меркатора значно спотворює. Все-таки WGS84 / Google проекції EPSG: 4326 / EPSG: 900913 - це інші відповідні, з якими ми маємо мати справу. YMMV)

— реле
джерело

1

Релет все це сказав. Одні і ті ж проекції застосовуються для всіх трьох і рідко змінюються. Який із них використовується? Місцева проекція, тут ніхто не використовує інших речей - в моєму випадку місцевого поперечного Меркатора (не UTM) і дуже рідко - географічного проектування.

— jonatr

Коли ви говорите, що "використовуєте те ж саме для ... c" і "перепроектування коштує дорого", ви сперечаєтесь проти використання будь-яких можливостей GIS в режимі "льоту"?

— whuber

Абсолютно ні. Але є сенс зберігати дані в проекції, які будуть використовуватися найбільше, якщо є явна невідповідність.

— relet

9

Не вникаючи в багато деталей (які можна отримати з деяких ресурсів, згаданих у попередніх відповідях), стандартною картографічною відповіддю є "це залежить від вашого використання та вашої аудиторії". Усі проекції спотворюють щонайменше одне з наступного: форму, площу чи напрямок. Наприклад, якщо для вашого аналізу потрібні точні вимірювання площі, вам потрібно використовувати проекцію, яка зберігає площу. Ваш вибір також залежатиме від географічної області, яка вас цікавить: чи велика вона (вся земля, цілий континент) чи відносно невелика (місто, округ чи навіть регіон у деяких випадках). Системи координат UTM та State Plane (засновані на прогнозах) можуть добре працювати в цих районах, але вони марні на всьому континенті. Ваша аудиторія також важлива, оскільки у них може бути певна проекція, яку вони звикли бачити (навіть якщо вони цього не знають), або певний стандарт, якого вони очікують. Одне, напевно, навіть якщо ви зберігаєте свій набір даних у географічних координатах, я б не рекомендував ніколи використовувати GC для фактичного картографічного зображення, якщо ви абсолютно не повинні - форма, площа та напрямок ВСЕ відмежовуються, і крім того, отримана карта, ймовірно, буде некрасивою.

— Каті Ханнафорд
джерело

+1 Дякую за вступ до важливих міркувань та вирішення всіх трьох частин (a, b і c) питання. Я сподівався побачити більше подібних відповідей.

— whuber

8

Як і у Relet та Jonatr, ми використовуємо локальну систему координат, якщо це можливо, що в нашому випадку - Альберс. Наші міркування :

Всі системи координат довільні. Під системою координат ми просто маємо на увазі буквено-цифрову систему, за допомогою якої можна однозначно описати положення географічних об'єктів. Під умовними, ми маємо на увазі, що немає магії, як ці системи були розроблені ... вони повністю надумані. Їх єдиною метою є надання можливості користувачам однозначно описати положення об'єкта в географічному просторі. Не має значення, яку систему ви використовуєте: сферичну (Глобальна система відліку) або планарну (Альберс, Ламберт, UTM, Державний літак тощо, тощо), якщо ви можете розмістити об'єкти в правильному місці.

Підсумовуючи:

система координат дозволяє описати географічне положення об'єкта,

позиція об'єкта важлива,

як описується положення об'єкта (тобто координати), не важливо.

Єдине справжнє питання для нас полягає в тому, що якщо дані з різних джерел мають бути інтегровані, вони повинні знаходитися в одній координатній площині. Через теоретичні обмеження UTM:

Зони UTM обмежені 3 ° по обидві сторони від центрального меридіана,

відображення за межами обмеження на 3 ° призводить до неприйнятного викривлення повітря

Yukon охоплює 4 зони UTM ...

... і простий факт, який бажають наші користувачі:

інтегрувати різноманітні просторові дані,

створити карти, що охоплюють декілька зон UTM

... але не кажіть про фактичні координати, ми відмовилися від UTM для Альберса.

Інструментальним у встановленні цього стандарту був "Стандарт використання карт-проекцій у Британській Колумбії для ресурсів, культурних і спадкових запасів Міністерство навколишнього середовища, земель і парків та Міністерство лісів для Комітету інвентаризації ресурсів Робочої групи цифрових даних" (посилання) (як що за незграбний заголовок? :)

— матовий вілкі
джерело

1

Це дивовижний незграбний заголовок.

— relet

Ваше твердження про те, що "всі системи координат довільні", здається, летить перед більшою частиною сучасної літератури про прогнози, яка показує, як можна вибрати проекцію для досягнення оптимального компромісу серед ефектів спотворень для ваших намічених аналізів . Здається, це дозволяє припустити, що майже будь-яка проекція була б придатною для будь-якої роботи, що - м'яко кажучи - є нетрадиційною позицією. Чи я, можливо, неправильно тлумачив те, що ви тут говорите?

— whuber

@whuber: тут слово "довільне" має на меті передати ідею, що ми, люди, нав'язуємо ментальну конструкцію на реальність. Якби ми використовували, наприклад, базову систему числення 12, система координат була б зовсім іншою, але могла б так само описувати світ. Ні в якому разі не маю на увазі, що це не має значення, яка система використовується. Фактично, вибір координацій часто є найважливішим рішенням, яке слід прийняти.

— matt wilkie

Центральним моментом у цьому є те, що запит на одне місце в Альберсі та UTM дає різні цифри, але розташування по відношенню до інших настільки схоже, що робить різницю безглуздою. Аналогічно обчислення площі та відстані порівняно між Albers & UTM є досить близькими, що різниці можна вважати статистичними шумами в цій шкалі. (Ми зазвичай маємо справу з функціями в сотнях і тисячах км: парки, зони управління іграми тощо)

— matt wilkie

Дякую за роз’яснення. Ваш широкий погляд на системи координат, хоча і правильний, здається, не помічає того факту, що багато обчислень можливі лише в певних системах координат або значно ефективніші в певних системах. Таким чином, хоча деякі системи можуть позиціонувати точки з відповідною точністю, вони не описують, як ми хочемо будь-якими способами міркувати про світ однаково добре. ( Наприклад, база 12 не має ніякої різниці, але прогнозується порівняно з географічним.) Це, можливо, пояснює, чому не парадоксально, що вибір системи координат є важливим рішенням.

— whuber

5

Раніше я відповів на не пов'язане з цим питання на форумі qgis ...

Це залежатиме від того, яку CRS ви використовуєте. Усі системи координат так чи інакше викривляють реальність. вони або перекручують графічне зображення так, щоб вимірювання було локалізовано і точніше для "дрібнішої" області, або вони викривляють вимірювання так, що нам подобається те, що ми бачимо. Як і в US48, Альберс - це загальна «картина» США з приємною кривою на канадському кордоні, і Мен, більший за Техас, крива, непогано зосереджена десь на середньому заході. Однак є порівняно невелика площа (в центрі), де можна зробити точні вимірювання. UTM та Stateplane створені для США, щоб локалізувати та дати можливість точного вимірювання. Так, геодезичні вимірювання завжди будуть різними, ніж довжина об'єкта, якщо ви не будуєте об'єкт за допомогою 3d мір. Я не знайомий з методами вимірювання qgis, але ви хочете використовувати геодезичне вимірювання як точне. Він найближчим часом (зрозумійте, що система координат, яку ви використовуєте, використовує наближення еліпса Землі, де ви перебуваєте, і це може мати зовсім небагато + або - вбудоване) до того ж вимірювання, що і в реальному світі. Сподіваюся, що це допомагає Також не забувайте, що lat long не є системою координат, це кутова система (таким чином, градусні одиниці)

2010/10/21 Фредерік Лебіг

Сховати цитований текст - Ей, список,

коли я обчислюю довжину полілінії за допомогою калькулятора поля, значення відрізняється від вимірюваного інструментом вимірювання. Я думаю, що це проблема з геодезичною диференціацією між реальною довжиною та плоскою проектованою довжиною.

Моє запитання зараз: Яке з двох значень є точним?

Ура, Фредді

За допомогою веб-сайту ESPG ви зможете знайти локальну систему, яка надасть як графічну якість, так і зручність вимірювання. Просторовий довідник

EPSG точка Org

Подальшу дискусію про лат, лон слід зараз ... Вікі Lat Lon

Я наводив приклад, що ви берете баскетбол і тримаєте дюбель (палицю), спрямований прямо до центру (баскетболу). коли ви уявляєте, як палиця перетинається через центр Землі та через перетин екватора / зелені, означає середню, яка була б lat 0, lon 0. Переміщення дюбеля на схід чи захід збільшує кут на 0,0 від будь-яких додатних чисел або у випадку західної півкулі - або від'ємні числа -100 лон, 52 лат. це 100 градусів, виміряних від центру землі на захід від середньої медіани, і 52 градуси на північ від екватора (медіана). Візьміть баскетбол і стрижень і зробіть це самостійно. Це дуже корисно зрозуміти лат лон.

alt текст

— Бред Несом
джерело