Разница между проекцией и датумом?

В чем разница между проекцией и датумом?

Географические системы координат (широта / долгота) основаны на сфероидальной (истинно сферической или эллипсоидальной) поверхности, которая приближается к поверхности Земли. Данное правило определяет (радиус еха для сферы, большой оси и малой оси или обратного уплощением для эллипсоида) поверхности и положения поверхности по отношению к центру Земли. Примером данных является NAD 1927 , описанный ниже

Ellipsoid        Semimajor axis†          Semiminor axis†   Inverse flattening††
Clarke 1866     6378206.4 m              6356583.8 m             294.978698214

Все координаты привязаны к данности (даже если она неизвестна). Если вы видите данные в географической системе координат, такой как GCS_North_American_1927, они не проецируются и имеют широту / долготу и в этом случае ссылаются на данные NAD 1927.

Проекции представляют собой ряд преобразований , которые преобразуют расположение точек на кривую поверхность (ссылка поверхности или нулевые точки) в места на плоской поверхности (т.е. преобразования координат из одной координаты системы отсчета к другому).

Исходные данные являются неотъемлемой частью проекции, так как проектируемые координированные системы основаны на географических координатах, которые в свою очередь привязаны к исходным точкам. Возможно, и даже часто наборы данных находятся в одной проекции, но имеют ссылки на разные данные и, следовательно, имеют разные значения координат. Например, системы координат плоскости штата могут быть привязаны к датам NAD83 и NAD27. Преобразования из географических в проекционные координаты одинаковы, но, поскольку географические координаты различаются в зависимости от данных, результирующие проекционные координаты также будут разными.

Кроме того, проецирование данных может также привести к преобразованию данных, например, проецирование данных NAD_1927 в Web Mercator потребует смещения данных в WGS 84. Точно так же можно преобразовывать данные из одного набора данных в другой, не проецируя его, как при в NADCON утилита NGS в , который может сместить координаты от NAD27 к NAD83.

Пример координат точки, привязанной к разным датам

Координаты, ссылающиеся на NAD_1927_CGQ77

19.048667  26.666038 Decimal Degrees
Spheroid: Clarke_1866
Semimajor Axis: 6378206.4000000004
Semiminor Axis: 6356583.7999989809

Та же точка, на которую ссылается NAD_1983_CSRS

19.048248  26.666876 Decimal Degrees
Spheroid: GRS_1980
Semimajor Axis: 6378137.0000000000
Semiminor Axis: 6356752.3141403561

Очевидно, вы получите лучшие ответы из учебников, но вот простое объяснение:

Проекция карты. Это метод для представления сферической или изогнутой поверхности на плоской плоскости.

Исходные данные: это эталон или источник, на основании которого проводятся измерения.

После десяти лет назад, взявшись за этот вопрос и найдя много запутанных вещей, написанных на эту тему, я опубликовал небольшую статью в журнале Directions Magazine , в которой ответ был представлен просто, ясно и точно, насколько я мог это сделать. Ниже приводится выдержка из этой статьи.

Репроектирование географических объектов

При рисовании карты должны произойти две вещи: объекты в реальном мире должны быть «привязаны» к сфероиду, и сфероид должен быть спроецирован на бумагу.

В сфероиде моделирует форму поверхности Земли. Это идеализация, которая не учитывает локальные изменения в топографии.

Геопривязка назначает местоположения (в трех измерениях!) Точкам на сфероиде.

Проецирование - это операция, которая математически искажает и сжимает часть сфероида на плоскую бумагу. Проецирование может быть отменено («перевернуто»). «Unprojection» расширяет объект на карте и наносит его обратно на сфероид. Это тоже математическая операция.

Географическая привязка выполняется с привязкой . Исходная точка обычно задается начальной точкой и направлением: она указывает, где должна быть четко идентифицируемая точка на земле (базовая точка) на сфероиде, и показывает, где базовое направление, например север, указывает на сфероид в основании точка. Базовая точка и направление позволяют геодезистам определять расстояние и угол любой другой точки на земле. Перемещение в соответствующем направлении на сфероиде на то же расстояние определяет, куда должна идти новая точка на сфероиде.

Сфероиды имеют координаты . Они широта и долгота. (Геодезическая) широта - это угол, образованный вертикальной линией к горизонтали. Это не обязательно тот же самый угол, который сделан «прямо вверх», потому что последний искажается гравитационным изменением над землей. Это не обязательно угол, проведенный линией к центру Земли, потому что большинство сфероидов имеют эллиптическое, а не круглое сечение.

Следовательно, географическая привязка наделяет точки около Земли координатами широты, долготы и высоты.

(В последующих разделах обсуждается Изменение данных, Как связать две карты, Неправильный способ сделать это и Северная Америка - это особый случай.)

Ответ wwnick верен, но он немного вводит в заблуждение в том смысле, что он подчеркивает параметры эллипсоида, а IMO понимает важность «положения поверхности относительно центра земли» - пример NAD 1927 должен упомянуть, что геодезическая «Центр» NAD27 - базовая станция на ранчо Мидес в Канзасе.

Можно иметь (и часто это так, особенно с растущей популярностью эллипсоида WGS84 / GRS80) несколько разных датумов, основанных на одних и тех же параметрах эллипсоида. Причиной этого является то, что хотя базовые данные WGS 84 в целом нормальны, поскольку их поверхность настроена так, чтобы обеспечивать минимальные средние сдвиги из-за тектонических движений по всему земному шару, в местном масштабе есть место для улучшения, где эталон может быть зафиксирован для некоторого локального контрольная точка или, по крайней мере, локальная тектоническая плита (например, ETRS, которая прикреплена к континентальной Европе)

Можно было бы объяснить базовые данные просто как «соглашение о типе, форме системы координат и ее абсолютном положении и ориентации относительно некоторого хорошо известного или четко определенного эталона реального мира». Система координат даже не обязательно должна быть эллипсоидальной (например, вертикальные данные, которые обычно определяются, когда говорят, что высота некоторой фиксированной точки такова, а все другие высоты будут измеряться относительно этой точки).

Географические проекции - это способ показать изогнутую поверхность Земли на плоской поверхности, как лист бумаги ...

Из пользовательской документации коллектора :

Земля не является точным эллипсоидом. На самом деле, потому что Земля такая «ком» эллипсоид ни один гладкий эллипсоид не обеспечит идеальную опорную поверхность для всей Земли. Практическим решением этого является измерение формы Земли в разных областях, а затем создание различных эталонных эллипсоидов, используемых для картирования различных областей на Земле. Точка привязки является эллипсоидом вместе со смещением от центра Земли. Задавая различные смещения, вы можете использовать одни и те же стандартные эллипсоиды во многих разных регионах Земли. Разные страны часто используют один и тот же эллипсоид, но с разными смещениями для стандартных правительственных карт в этих странах.

Думайте о проекции как о вашем местоположении на плоскости X / Y. Опорная точка определяет опорную точку, откуда были сделаны все измерения. Скажем, вы где-то находитесь и вам нужно сообщить свое местоположение кому-то. Вы бы сказали, я X лат и Y долго. Эти X и Y являются детерминированными, потому что они отсылаются из данных. Другой человек теперь знает, что вы X-lat и Y-Long от Datum. Если вы новичок, не зацикливайтесь на характеристиках Datum. Просто помните, что это место, где все измерения сделаны.

Я написал подробную статью по этому вопросу в своем блоге здесь: http://www.sharpgis.net/post/2007/05/05/Spatial-references2c-coordinate-systems2c-projection2c-datums2c-ellipsoids-e28093-confusing

Он охватывает все эти концепции, надеюсь, легко понять, и был проверен несколькими.

Подводя итог: Опорная точка - это определение размера, ориентации и положения эллипсоида, используемого в качестве аппроксимации формы Земли. Он использует контрольные точки на поверхности, чтобы определить ее расположение и ориентацию на основе даты (поэтому число указано там для года, который был определен для учета движений тектонической плиты). Датумы используются как в сферических длинных / широтных, так и в проекционных системах координат. Считайте, что это точка отсчета для ваших координат и высоты эллипсоида (т.е. где находится первичный меридиан, экватор и какая высота относительно эллипсоида, который не является средним уровнем моря). Разные данные используются в разных местах, потому что некоторые из них подходят для некоторых областей лучше, чем другие.

Проекция - это формула, используемая для преобразования длинных / широтных координат в плоскую систему координат, которую вы можете использовать на бумаге или на экране компьютера. Обычно это делается из географической системы координат, которая в свою очередь использует базовые данные в качестве базового определения. Таким образом, данные влияют на все это. Проецирование данных создает много искажений реального мира, так что это на самом деле следует делать только при размещении данных карты на плоской карте, или если вы хотите работать в «более простой» системе координат и жить с искажениями.

Использование неправильных данных может привести к смещению данных примерно на милю, поэтому очень важно знать данные, если вы смешиваете данные вместе.

Это не будет конкурировать с ответом wwnicks и не будет строгим, но визуализация, которую я представляю людям, когда их спрашивают, это связь между цепочкой, связанной с мячом. Смена проекции часто похожа на перемещение «свободного» конца струны, но она все еще связана с той же точкой на шаре. Изменение базового уровня похоже на изменение местоположения мяча. Это может помочь тем визуальным типам.

Короче говоря, проекция используется для «выравнивания» эллипсоидальной формы Земли в прямоугольной системе координат (например, карта). Исходные данные - это конкретная известная точка на Земле или на Земле, которая используется для справки. Проекция использует данные в качестве точки отсчета, это местоположение на Земле.

В ГИС существует два типа «систем координат»: географическая система координат (широта и долгота) и прогнозируемая система координат (X и Y). Как географическая система координат, так и проектируемые системы координат используют данные для справки.

• Географическая система координат не проецируется (не является плоской), они имеют широту и долготу. Подумайте о круглом шаре, а не плоской карте.

• С другой стороны, спроецированные системы координат являются «плоскими», но для определения местоположения в пространстве все же требуется точка отсчета (базовая точка).

Другими словами, данные используются для определения точки происхождения на Земле путем ссылки на центральную точку внутри «модели» Земли.

Мы должны помнить, что Земля - ​​это не простая сфера, если бы она была, нам нужен один элемент данных "= Одна система вычислений, чтобы найти точку на земле", Земля более эллипсоидальная, но не совсем. Земля - ​​это астрономический геоид без правильной формы, поэтому у нас может быть много способов вычислить координацию точки в этом нерегулярном трехмерном объекте, со многими мнениями и концепциями, каждый из которых является датумом.

Страница ICSM « Основы картографирования» в Datums 1 - Основы можно посетить для получения дополнительной информации.

Просто комментарий к диаграмме, которая пытается проиллюстрировать проекцию из сферы. Вместо того, что показано, представьте источник света в центре сферы. Тень многоугольника, "проецируемая" на плоский лист бумаги за пределами сферы, по сути является типом проекции. Для меня диаграмма подразумевает, что проекция подобна отраженной поверхности, которая является неправильным способом визуализации происходящего.

Кроме того, по крайней мере в мире ESRI, географическая привязка не применяет точки к сфере. При пространственной привязке назначается известная плоская (спроецированная) система координат для набора растровых или векторных данных, который возник в результате операции сканирования или оцифровки, в которой впервые была применена «локальная» система координат. «Локальный» в данном случае просто означает, что координаты были составлены без ссылки на систему координат реального мира. То есть изначально карта могла быть оцифрована вручную, если человек решил, что нижняя левая координата карты имеет значение XY (0,0). Географическая привязка - это процесс присвоения набора реальных (проектируемых) координат оригиналу. Если этот процесс применяется к фотографии или отсканированной карте, то процесс географической привязки будет часто деформировать исходное изображение, чтобы оно соответствовало набору опорных точек, которым были назначены плоские координаты реального мира. Эта «деформация геопривязки» - это не то же самое, что искажения, создаваемые при проецировании из сферы на плоскость. «Деформация геопривязки» - это исправление искажений, создаваемых камерой или сканером. При проецировании объекта со сферической поверхности на плоскую поверхность всегда возникают искажения, связанные с расстоянием, площадью, масштабом и азимутом. Вы выбираете проекцию, чтобы минимизировать одно или несколько из этих искажений, в зависимости от предназначения карты. это не то же самое, что искажения, создаваемые при проецировании из сферы на плоскость. «Деформация геопривязки» - это исправление искажений, создаваемых камерой или сканером. При проецировании объекта со сферической поверхности на плоскую поверхность всегда возникают искажения, связанные с расстоянием, площадью, масштабом и азимутом. Вы выбираете проекцию, чтобы минимизировать одно или несколько из этих искажений, в зависимости от предназначения карты. это не то же самое, что искажения, создаваемые при проецировании из сферы на плоскость. «Деформация геопривязки» - это исправление искажений, создаваемых камерой или сканером. При проецировании объекта со сферической поверхности на плоскую поверхность всегда возникают искажения, связанные с расстоянием, площадью, масштабом и азимутом. Вы выбираете проекцию, чтобы минимизировать одно или несколько из этих искажений, в зависимости от предназначения карты.

Что касается строк на иллюстрации шара и изменения базовых данных, то вместо строк я бы использовал карандаши различной длины, которые начинаются с точки на сфере и заканчиваются на плоском листе бумаги. Внешние концы карандашей представляют спроецированные точки. В некотором смысле, изменение географической системы координат (в данном обсуждении) аналогично повороту сферы еще на одной оси в новую позицию. Концепция работает только для изолированных областей на земле. То есть для NAD27 - WGS84 он довольно хорошо подходит для 48 смежных штатов США, но не для Канады или Аляски. Для этих областей необходимо сначала исправить данные NAD 27, а затем переместить NAD7 в WGS84. Принимая во внимание, что от NAD83 до WGS84 концепция работает для большей части Северной Америки.