Jakie strategie, kryteria lub reguły należy stosować przy wyborze układów współrzędnych?

61

Dla jakich strategii, kryteriów lub reguł używasz do wybierania układów współrzędnych

  • a) przechowywanie,
  • (b) analizowanie, oraz
  • (c) wyświetlanie danych GIS?

(Pokornie oferuję odpowiedź na powiązane pytanie dotyczące analizy przełomu jako przykład rozważań związanych z (b).)

Na jakie pułapki trzeba uważać?

Linki do stron internetowych, które uważasz za szczególnie pomocne w tym zakresie, są mile widziane.

coordinate-system datum Whuber
źródło
6
Przewiduję zróżnicowany zestaw odpowiedzi, ponieważ rozwiązanie może zależeć od celów Twojej aplikacji GIS, więc nie wahaj się udzielić odpowiedzi, nawet jeśli inne zostały opublikowane!
whuber
@Kirk Kuykendall stanowi doskonały punkt w kontekście mapowania sieci (który może służyć jako odpowiedź na ten wątek) w komentarzu na stronie gis.stackexchange.com/q/10438/664 .
whuber
Układ współrzędnych, z którego korzystasz, ma znaczenie tylko w przypadku dokładności. Inżynierowie i geodeci nie używają UTM.
Jerry
1
@Jerry Zdecydowanie nie zgadzam się z twoim punktem widzenia. Inżynierowie i geodeci bardziej troszczą się o dokładność niż ktokolwiek inny. Dlatego w większości przypadków wybrali lokalny punkt kontrolny jako źródło swojego układu współrzędnych. Ale to nie ma znaczenia, ponieważ twoja odpowiedź tak naprawdę nie mówi o tym, jak wybrać układ współrzędnych.
Devdatta Tengshe,
Jerry, @Devdatta jest poprawny z dodatkowych powodów: wybór układu współrzędnych zmienia również wrażenie wizualne mapy, więc stawką jest nie tylko dokładność: musimy się martwić, jak czytniki map rozumieją wyniki kartograficzne i to może być pod silnym wpływem układów współrzędnych. Ale wracając do dokładności: niektóre (złe) wybory układów współrzędnych powodują nieskończoną ilość niedokładności, co sugeruje, że do niemal każdego celu musisz się w pewnym stopniu martwić o dokładność.
whuber

Odpowiedzi:

30

za. Dobrą praktyką jest przechowywanie wersji danych w projekcji, w której zostały przechwycone. Ponowna projekcja może być procesem stratnym i ważne jest, aby mieć oryginał. Dla uproszczenia preferuję przechowywanie w WGS84.

b. W zależności od oprogramowania konieczne może być ponowne wyświetlenie projekcji opartej na liczniku, takiej jak UTM. Dodano obsługę natywnej geodezyjnej (PostGIS, serwer SQL). W przypadku analizy rastrowej preferowane może być zachowanie danych w dostarczonym formacie, aby uniknąć utraty danych przez interpolację.

do. Systemy mapowania sieci znormalizowały się na kulistym merkatorze i aby nakładać płytki, muszą znajdować się w tym rzucie. Do nakładania wektora na mapy google używasz WGS84. Jeśli nie celujesz w mapowanie sieciowe, zwykle jest to projekcja lokalna, która jest standardowa.

Matthew Snape
źródło
4
Akceptuję tę odpowiedź, pomimo jej względnej niepopularności, ponieważ najwyraźniej sama uznaje różnicę między formatem, w którym współrzędne są przechowywane, a formatami, w jaki są one używane do analizy i przetwarzania. Chociaż wszystkie pozostałe odpowiedzi są interesujące i przydatne - jestem im wdzięczny i poparłem je wszystkie - pytanie nie dotyczy kwestii zniekształceń w projekcji, które wydają się być przedmiotem wielu odpowiedzi.
whuber
35

Wczoraj odkryłem FlexProjector . Pozwala interaktywnie eksplorować różne projekcje świata, modyfikować ich parametry, a nawet wynaleźć nowe projekcje, natychmiast wyświetlając wyniki na ekranie, wraz z Tissot Indicatrix (choć nie wiem jeszcze, czy są przybliżone lub dokładne ).

alternatywny tekst

Flex Projector to oprogramowanie typu open source (GPL2) i wieloplatformowe (Linux, Mac, Windows), napisane przez Bernharda Jenny, Institute of Cartography ETH Zurich. Naprawdę wspaniały prezent dla zawodów geoprzestrzennych i społeczności.

matowe wilkie
źródło
1
+1 Dziękujemy za udostępnienie tego. Jest to tak przydatne, że nie powinniśmy przejmować się dokładnością wskaźników Tissot :-), ale na przykładowych zrzutach ekranu wszystkie wyglądają jak prawdziwe elipsy, co jest dobrym znakiem.
whuber
15

Aby uzyskać szczegółowe, piękne i dobrze przedstawione informacje na temat prawie wszystkich aspektów projekcji map w skalach światowych, nie mogę pochwalić wystarczająco stron Carlosa Furutiego na stronie Projekcja mapy .

Ogromna ilość informacji może być zniechęcająca i czasami odstrasza ludzi, więc oto dwie ważne strony początkowe, które Cię wciągną: ocena i pomiar zniekształceń za pomocą Tissot Indicatix . Wszystkie koła na poniższym obrazie obejmują ten sam obszar i odległość na ziemi. (Matt Perry ma skrypt krótki gdal / OGR generowania Tissot kształty tutaj ). Po drugie, zobacz tabelę Podsumowanie prognoz z miniaturami.

Projekcja Mercator z Tissot Indicatrix

matowe wilkie
źródło
1
Dzięki Matt. Dobre referencje. Zauważ jednak, że skrypt Matta Perry'ego jest jedynie przybliżeniem wskaźników Tissot; w niektórych przypadkach daje to niezwykle zniekształcone wartości. Zarówno on, jak i Carlos Furuti wydają się nie zauważać, że można dokładnie obliczyć TI za pomocą małego koła (np. Promień 10 metrów), a następnie po prostu przeskalować go o stałą wartość wokół jego środka, aby wyświetlić go na mapie. Ogólnie jednak zniekształcona reprezentacja jest przydatna.
whuber
Dzięki za zgłoszenie się i poprawkę Bill. Przyjąłem te twierdzenia według wartości nominalnej. Jak ustalić, czy wskaźnik jest ważny?
matt wilkie
1
Kształty wskaźników stanowią przydatną wskazówkę. Spójrz na te, w których występują największe zniekształcenia, szczególnie te, które mają silne dziwactwa. Jeśli nie są już elipsami - na przykład, jeśli zaczynają wyglądać jak banany - możesz mieć pewność, że obliczenia są nieprawidłowe. Wskaźnik Tissot jest przybliżeniem drugiego rzędu do pochodnej projekcji i jako taki zawsze musi być zawsze doskonałą elipsą.
whuber
Teraz pytanie samo w sobie: Stworzenie dokładnego wskaźnika Tissot
matowe wilkie
13

Naszą strategią jest używanie tego samego dla a, b i c. Ponowne odrzucenie jest kosztowne.

(Przechowujemy, analizujemy i wyświetlamy dane w projekcji najczęściej używanej przez naszych użytkowników - w naszej krajowej strefie UTM - lub w rzeczywistości jednym z nich. Ponieważ jest to Norwegia, każda projekcja Mercator jest bardzo zniekształcająca. Mimo to prognozy WGS84 / Google EPSG: 4326 / EPSG: 900913 są innymi istotnymi, z którymi mamy do czynienia. YMMV)

relet
źródło
1
Relet powiedział wszystko. Te same projekcje są używane dla wszystkich trzech i rzadko zmieniane. Który jest używany? Lokalna projekcja, nikt tutaj nie używa innych rzeczy - w moim przypadku lokalny Transverse Mercator (nie UTM) i bardzo rzadko projekcja geograficzna.
jonatr
Kiedy mówisz, że „używasz tego samego do ... c”, a „ponowna projekcja jest kosztowna”, to czy sprzeciwiasz się wykorzystywaniu jakichkolwiek zdolności GIS do projekcji w locie?
whuber
Absolutnie nie. Ale sensowne jest przechowywanie danych w projekcji, które będą najczęściej używane, jeśli istnieją wyraźne różnice.
relet
9

Bez wchodzenia w wiele szczegółów (które można uzyskać z niektórych zasobów wymienionych we wcześniejszych odpowiedziach) standardowa odpowiedź kartograficzna brzmi: „zależy to od zastosowania i odbiorców”. Wszystkie rzuty zniekształcają co najmniej jeden z następujących elementów: kształt, obszar lub kierunek. Na przykład jeśli twoja analiza wymaga dokładnych pomiarów powierzchni, musisz użyć rzutu, który zachowa obszar. Twój wybór będzie zależeć również od geograficznego obszaru zainteresowania: czy jest duży (cała ziemia, cały kontynent), czy względnie mały (miasto, powiat, a nawet region w niektórych przypadkach). Układy współrzędnych UTM i State Plane (oparte na rzutach) mogą dobrze działać na tych obszarach, ale są bezużyteczne na całym kontynencie. Odbiorcy są również ważni, ponieważ mogą mieć określoną projekcję, do której są przyzwyczajeni (nawet jeśli nie wiedzą), lub określony standard, którego oczekują. Jedno jest pewne, nawet jeśli przechowujesz swój zestaw danych we współrzędnych geograficznych, nie polecam nigdy używania GC do rzeczywistej reprezentacji kartograficznej, chyba że absolutnie musisz - kształt, obszar i kierunek są WSZYSTKIE zniekształcone, a poza tym wynikowa mapa może być brzydka.

Kathi Hannaford
źródło
+1 Dziękujemy za wprowadzenie pewnych ważnych uwag i zajęcie się wszystkimi trzema częściami (a, b i c) pytania. Miałem nadzieję, że zobaczę więcej takich odpowiedzi.
whuber
8

Podobnie jak w przypadku Relet i Jonatr, jeśli to możliwe, używamy lokalnego układu współrzędnych, którym w naszym przypadku jest Albers. Nasze rozumowanie :

Wszystkie układy współrzędnych są dowolne. Przez układ współrzędnych rozumiemy po prostu układ alfanumeryczny, za pomocą którego można jednoznacznie opisać pozycje obiektów geograficznych. Przez arbitralność rozumiemy, że nie ma magii w tym, jak te systemy zostały opracowane ... są całkowicie wymyślone. Ich jedynym celem jest umożliwienie użytkownikom jednoznacznego opisania pozycji obiektu w przestrzeni geograficznej. Nie ma znaczenia, z jakiego systemu korzystasz: sferyczny (globalny system odniesienia) lub planarny (Albers, Lambert, UTM, State Plane itp. Itd.), Pod warunkiem, że umieścisz obiekty we właściwej lokalizacji.

W podsumowaniu:

  1. układ współrzędnych pozwala opisać położenie geograficzne obiektu,
  2. pozycja obiektu jest ważna,
  3. sposób opisu pozycji obiektu (tj. współrzędne) nie jest ważny.

Jedynym prawdziwym problemem jest dla nas to, że jeśli dane z różnych źródeł mają zostać zintegrowane, wszystkie muszą znajdować się na tej samej płaszczyźnie współrzędnych. Ze względu na teoretyczne ograniczenia UTM:

  1. Strefy UTM są ograniczone do 3 ° po obu stronach środkowego południka,
  2. mapowanie poza ograniczeniem 3 ° powoduje niedopuszczalne zniekształcenie antenowe
  3. Yukon obejmuje 4 strefy UTM ...

... i prosty fakt, że nasi użytkownicy chcą:

  1. integrować różnorodne dane przestrzenne,
  2. twórz mapy obejmujące wiele stref UTM

... ale nie mów o rzeczywistych współrzędnych, porzuciliśmy UTM dla Albersa.

Kluczowym elementem w ustanowieniu tego standardu było „Standard wykorzystania map w Kolumbii Brytyjskiej dla zasobów, dziedzictwa kulturowego i dziedzictwa Ministerstwo Środowiska, Terenów i Parków oraz Ministerstwo Lasów dla Komitetu Inwentaryzacji Zasobów Danych Grupy Cyfrowej” (link) (jak to zrobić to za niewygodny tytuł? :)

matowe wilkie
źródło
1
To niesamowity, nieporęczny tytuł.
ponownie
Twoje twierdzenie, że „wszystkie układy współrzędnych są arbitralne” wydaje się być sprzeczne z większością współczesnej literatury na temat rzutów, która pokazuje, jak można wybrać rzut, aby uzyskać optymalny kompromis między efektami zniekształceń dla zamierzonych analiz . Wydaje się również sugerować, że prawie każda projekcja byłaby odpowiednia do każdej pracy, co - delikatnie mówiąc - jest niekonwencjonalną postawą. Czy może źle zinterpretowałem to, co tu mówisz?
whuber
@ whuber: słowo „arbitralne” ma tutaj na celu przekazanie idei, że my, ludzie, narzucamy mentalny konstrukt rzeczywistości. Gdybyśmy użyli na przykład bazowego układu liczbowego 12, układ współrzędnych byłby zupełnie inny, ale mógłby równie dobrze opisać świat. W żadnym wypadku nie mam na myśli sugerowania, że ​​nie ma znaczenia, który system jest używany. W rzeczywistości wybór współrzędnych jest często najbardziej fundamentalną decyzją, jaką należy podjąć.
matt wilkie
Centralnym punktem jest to, że zapytanie o tę samą lokalizację w Albers i UTM daje różne liczby, ale lokalizacja w stosunku do innych jest tak podobna, że ​​czyni różnicę bez znaczenia. Podobnie obliczenia powierzchni i odległości w porównaniu między Albers i UTM są na tyle bliskie, że różnice można uznać za szum statystyczny w tej skali. (Zwykle mamy do czynienia z funkcjami setek i tysięcy Km: Parki, Strefy zarządzania
grami
Dziękuję za wyjaśnienie. Szeroki widok układów współrzędnych, choć poprawny, wydaje się pomijać fakt, że wiele obliczeń jest możliwych tylko w niektórych układach współrzędnych lub są znacznie wydajniejsze w niektórych układach. Jako takie, chociaż niektóre systemy mogą pozycjonować punkty z odpowiednią precyzją, nie opisują one, w jaki sposób chcemy równie dobrze rozumować świat w jakikolwiek sposób. ( Np. Podstawa 12 nie robi różnicy, ale robi to rzutowanie kontra geograficznie.) To może wyjaśnia, dlaczego nie jest paradoksalne, że wybór układu współrzędnych jest ważną decyzją.
whuber
5

Odpowiedziałem na nie :) niezwiązane pytanie na forum qgis wcześniej ...

Zależy to od używanego CRS. Wszystkie układy współrzędnych zniekształcają rzeczywistość w taki czy inny sposób. albo zniekształcają obraz graficzny, aby pomiar był zlokalizowany i dokładniejszy dla „małego” obszaru, albo zniekształcają pomiar, aby nam się podobało to, co widzimy. Podobnie jak w US48, alber to powszechny „obraz” USA z ładną krzywizną na granicy kanadyjskiej, a Maine większy niż Teksas, krzywą ładnie wyśrodkowaną gdzieś na środkowym zachodzie. Istnieje jednak stosunkowo niewielki obszar (w środku), w którym można dokładnie wykonać pomiary. UTM i Stateplane zostały opracowane dla USA w celu lokalizacji i umożliwienia dokładnego pomiaru. Tak, pomiar geodezyjny zawsze będzie różny od długości obiektu, chyba że zbudujesz obiekt za pomocą miar 3d. Nie znam metod pomiaru qgis, ale chciałbyś użyć pomiaru geodezyjnego jako dokładnego. Przyjdzie najbliżej (zrozum, że używany układ współrzędnych wykorzystuje przybliżenie elipsy ziemi, na której się znajdujesz, i która może mieć całkiem sporo + lub - wbudowane) do bycia tym samym pomiarem co świat rzeczywisty. Mam nadzieję, że to pomaga Również nie zapominaj, że lat long nie jest układem współrzędnych, jest to układ kątowy (a więc jednostki deg)

2010/10/21 Frederick Löbig

  • Ukryj cytowany tekst - Hej,

kiedy obliczam długość polilinii za pomocą kalkulatora pola, wartość jest inna niż zmierzona za pomocą narzędzia pomiarowego. Myślę, że jest to problem z różnicą geodezyjną między rzeczywistą długością a płaską rzutowaną długością.

Moje pytanie brzmi teraz: która z tych dwóch wartości jest dokładna?

Pozdrawiam, Freddy

Korzystając ze strony internetowej ESPG, powinieneś być w stanie zlokalizować lokalny system, który zapewni zarówno jakość grafiki, jak i użyteczność pomiaru. Odniesienie przestrzenne

EPSG dot Org

Kolejna dyskusja na temat lat, lon powinna teraz nastąpić ... Wiki Lat Lon

Podałem przykład, że bierzesz koszykówkę i trzymasz kołek (kij) skierowany prosto na środek (koszykówki). gdy wyobrażasz sobie, że kij przecina środek ziemi i przecina średnią median równika / greenwich, która wynosiłaby lat 0, lon 0. Przesunięcie kołka na wschód lub zachód zwiększa kąt od 0,0 o wartości dodatnie lub w przypadku zachodniej półkuli przez - lub liczby ujemne - 100 lon, 52 lat. jest to 100 stopni mierzonych od środka ziemi na zachód od średniej mediany Greenwich i 52 stopnie na północ od równika (mediana). Weź koszykówkę i kij i zrób to sam. Naprawdę pomocne jest zrozumienie lat lon.

alternatywny tekst

Brad Nesom
źródło