Unterschied zwischen Projektion und Datum?

Geografische Koordinatensysteme (lat / long) basieren auf einer kugelförmigen (entweder wirklich kugelförmigen oder ellipsoidalen) Oberfläche, die sich der Oberfläche der Oberfläche annähert Erde. Ein Datum definiert typischerweise die Oberfläche (ex Radius für eine Kugel, Hauptachse und Nebenachse oder inverse Abflachung für ein Ellipsoid) und die Position der Oberfläche relativ zum Erdmittelpunkt. Ein Beispiel für ein Datum ist NAD 1927 , unten beschrieben

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

Alle Koordinaten werden referenziert zu einem Datum (auch wenn es unbekannt ist). Wenn Sie Daten in einem geografischen Koordinatensystem wie GCS_North_American_1927 sehen, sind diese nicht projiziert und befinden sich in Lat / Long. In diesem Fall wird auf das Datum NAD 1927 verwiesen.

Eine Projektion ist eine Reihe von Transformationen, die die Position von Punkten auf einer gekrümmten Oberfläche umwandeln (die Referenzfläche oder Bezugspunkt) zu Orten in der flachen Ebene (dh transformiert Koordinaten von einem Koordinatenreferenzsystem in ein anderes).

Das Bezugspunkt ist ein integraler Bestandteil der Projektion, da projizierte koordinierte Systeme auf geografischen Koordinaten basieren. die wiederum auf ein Datum bezogen sind. Es ist möglich und sogar üblich, dass sich Datensätze in derselben Projektion befinden, jedoch auf unterschiedliche Bezugspunkte verwiesen werden und daher unterschiedliche Koordinatenwerte aufweisen. Beispielsweise können die Koordinatensysteme der Zustandsebene entweder auf NAD83- oder NAD27-Bezugspunkte bezogen werden. Die Transformationen von geografischen zu projizierten Koordinaten sind gleich, aber da die geografischen Koordinaten je nach Datum unterschiedlich sind, sind auch die resultierenden projizierten Koordinaten unterschiedlich.

Das Projizieren von Daten kann auch zu einer Bezugskonvertierung führen. Zum Beispiel erfordert das Projizieren von NAD_1927-Daten in Web Mercator eine Datenverschiebung nach WGS 84. Ebenso ist es möglich, Daten von einem Bezugspunkt in zu konvertieren ein anderes, ohne es zu projizieren, wie beim NADCON-Dienstprogramm von NGS , mit dem Koordinaten von NAD27 nach NAD83 verschoben werden können.

Beispiel eines Punkts „s Koordinaten, auf die auf verschiedene Bezugspunkte verwiesen wird

Koordinaten, auf die verwiesen wird NAD_1927_CGQ77

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

Gleicher Punkt, auf den NAD_1983_CSRS

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

Kommentare

• Könnte dies eine Community sein, damit wir es kanonisch machen können?
• gute Idee, erledigt.
• Diese Antwort scheint mir etwas irreführend. Es wird vorgeschlagen, dass Datum ‚ GCS sind. “ Datum ‚ s dh geografische Koordinatensysteme … “ Ein Datum wird verwendet, um Referenzkoordinaten (sowohl geografisch als auch projiziert) im Raum. Siehe meine Erklärung unten.
• Nur ein kleiner Kommentar in der ersten Zeile “ Daten, d. h. geografische Koordinatensysteme „. Es klingt so, als wäre ein Datum ein geografisches Koordinatensystem. Das ‚ ist nicht der Fall. Bezugspunkte sind Teil eines einfachen Ellipsoid-Erdmodells. Geografische Koordinatensysteme verwenden ein Datum als Teil der Definition von ‚. Aber auch geozentrische und projizierte Koordinatensysteme.
• dotMorten, Sie haben Recht. Diese Antwort ist jetzt ein Community-Wiki und hat einige Änderungen erfahren.

Sie werden Natürlich erhalten Sie bessere Antworten aus Lehrbüchern, aber hier ist eine einfache Erklärung:

Kartenprojektion: Dies ist eine Methode zur Darstellung einer kugelförmigen oder gekrümmten Oberfläche in einer flachen Ebene.

Datum: Dies ist die Referenz oder der Ursprung, auf dessen Grundlage Messungen durchgeführt werden.

Kommentare

• Ich habe diese Antwort gerade zurückgesetzt zum Original. Eine vorgeschlagene und abgeschlossene Bearbeitung besagte, dass diese Definitionen aus Wikipedia-Einträgen zitiert werden. Sie sind nicht.
• @mkennedy Danke. Und selbst wenn sie genau gleich wären, müssten wir angesichts der Tatsache, dass seit der Veröffentlichung mehr als drei Jahre vergangen sind, noch einmal überprüfen, ob die Wikipedia-Einträge tatsächlich keine Zitate von hier !

sind

• @mkennedy: Vielen Dank, dass Sie die Bearbeitung zurückgesetzt haben. Derselbe Benutzer hatte früher am Tag dasselbe vorgeschlagen: & Auch ich hatte es abgelehnt, da dies nicht ‚ t aus der Wikipedia stammt .

Nachdem ich vor zehn Jahren mit dieser Frage gekämpft und viele verwirrende Dinge gefunden habe, die über das Thema geschrieben wurden Ich veröffentlichte einen kurzen Artikel im Directions Magazine , der eine Antwort so einfach, klar und genau wie möglich darstellte. Das Folgende ist ein Auszug aus diesem Artikel.

Geografische Merkmale neu projizieren

Beim Zeichnen einer Karte müssen zwei Dinge passieren: Merkmale in der realen Welt müssen “ georeferenziert “ auf einen Sphäroid und der Sphäroid muss auf das Papier projiziert werden.

Das Sphäroid modelliert die Form der Erdoberfläche. Es ist eine Idealisierung Dies berücksichtigt keine lokalen Änderungen in der Topographie.

Georeferenzierung weist Standorte zu (in drei Dimensionen!) zu Punkten auf einem Sphäroid.

Das Projizieren von ist eine Operation, die einen Teil des mathematisch verzerrt und verkleinert Sphäroid auf flachem Papier. Die Projektion kann rückgängig gemacht werden (“ invertiert „). “ Unproj ection “ erweitert ein Feature auf einer Karte und klebt es wieder auf den Sphäroid. Dies ist ebenfalls eine mathematische Operation.

Die Georeferenzierung erfolgt mit einem Datum . Ein Datum wird normalerweise durch einen Startpunkt und eine Richtung angegeben: Es gibt an, wo ein klar identifizierbarer Punkt auf der Erde (der Basispunkt) auf dem Sphäroid erscheinen soll, und es zeigt an, wo eine Basisrichtung wie Norden auf dem Sphäroid an der Basis zeigt Punkt. Der Basispunkt und die Richtung ermöglichen es den Vermessungsingenieuren, die Entfernung und den Winkel eines anderen Punktes auf der Erde zu bestimmen. Wenn Sie sich auf dem Sphäroid um dieselbe Entfernung in die entsprechende Richtung bewegen, wird festgelegt, wohin der neue Punkt auf dem Sphäroid verlaufen soll.

Sphäroide haben -Koordinaten . Sie sind Breiten- und Längengrade. Der (geodätische) Breitengrad ist der Winkel, den eine vertikale Linie zur Horizontalen bildet. Es ist nicht unbedingt der gleiche Winkel, den “ gerade nach oben bildet, „, da letzterer durch Gravitationsschwankungen über der Erde verzerrt wird. Es ist nicht unbedingt der Winkel, den eine Linie zum Erdmittelpunkt bildet, da die meisten Sphäroide einen elliptischen Querschnitt haben, keinen kreisförmigen.

Daher werden durch Georeferenzierung Punkte in der Nähe der Erde mit Breitengrad versehen. Längen- und Höhenkoordinaten.

(In den folgenden Abschnitten wird die Änderung des Datums, die Beziehung zwischen zwei Karten, die falsche Vorgehensweise und Nordamerika als Sonderfall erläutert.)

Kommentare

• Vielen Dank, Bill. Es ist ‚ eine Freude, dieses schwierige Thema illustriert sowie erklärt zu sehen. (‚ ist wunderbar, Sie auch hier zu sehen, willkommen an Bord!)
• Danke, Matt. ‚ ist immer interessant, eine neue GIS-Community zu finden.
• @Alex Nachdem ich mehr Erfahrung mit dieser Site gesammelt habe, stelle ich fest, dass Sie ganz richtig lagen. Ich habe einen Auszug hinzugefügt. Vielen Dank für den Vorschlag.
• Sehr schöne Visualisierung.
• Ein weiterer Link, unter dem dieser Artikel noch vorhanden ist cals.arizona.edu/art/kb/reproj/huber.html

wwnicks Antwort ist korrekt. aber es ist ein bisschen irreführend in dem Sinne, dass es Ellipsoidparameter hervorhebt und IMO die Bedeutung der „Position der Oberfläche relativ zum Erdmittelpunkt“ unterschätzt – das Beispiel NAD 1927 muss erwähnen, dass das geodätische „Zentrum“ von NAD27 ist eine Basisstation auf der Meades Ranch in Kansas.

Man könnte (und dies ist häufig der Fall, insbesondere bei der zunehmenden Beliebtheit des WGS84 / GRS80-Ellipsoids) mehrere verschiedene Daten haben, die auf genau denselben Ellipsoidparametern basieren . Der Grund dafür ist, dass das WGS 84-Datum zwar global in Ordnung ist, da seine Oberfläche aufgrund tektonischer Bewegungen auf der ganzen Welt nur minimale durchschnittliche Verschiebungen aufweist, auf lokaler Ebene jedoch Verbesserungspotenzial besteht, auf das die Referenz festgelegt werden kann ein lokaler Bezugspunkt oder zumindest die lokale tektonische Platte (z. B. ETRS, die an Kontinentaleuropa befestigt ist)

Man könnte das Datum einfach als „Übereinstimmung über den Typ, die Form und die absolute Position des Koordinatensystems“ erklären und Orientierung relativ zu einer bekannten oder gut definierten realen Referenz „. Das Koordinatensystem muss nicht einmal ellipsoid sein (z. B. vertikales Datum, das normalerweise dadurch definiert wird, dass die Höhe eines festen Punktes so ist, z. und alle anderen Höhen werden relativ zu diesem Punkt gemessen.

Kommentare

• Hier ‚ sa Link zur Antwort von wwnick ‚, falls dies nicht immer ‚ “ über “ Ihr: gis.stackexchange.com/questions/664/…
• +1 Diese Punkte müssen in der Hauptantwort zusammengeführt werden? Dies sind die Informationen, nach denen ich gesucht habe, und es ist gut zu sehen, dass Google mich hier gezeigt hat, als ich nach einer guten Bezugsdefinition gesucht habe.

Stellen Sie sich die Projektion so vor, als würden Sie Ihren Standort auf der X / Y-Ebene sehen. Datum definiert den Referenzpunkt, von dem aus alle Messungen durchgeführt wurden. Angenommen, Sie befinden sich irgendwo und müssen Ihren Standort jemandem mitteilen. Sie würden sagen, ich bin X lat und Y lang. Dieses X und Y sind deterministisch, weil sie vom Datum bezogen werden. Die andere Person weiß jetzt, dass Sie X-lat und Y-Long von Datum entfernt sind. Wenn Sie ein Neuling sind, konzentrieren Sie sich nicht zu sehr auf Datum-Eigenschaften. Denken Sie daran, dass hier alle Messungen durchgeführt werden.

Ich habe einen ausführlichen Artikel dazu geschrieben Mein Blog hier: http://www.sharpgis.net/post/2007/05/05/Spatial-references2c-coordinate-systems2c-projections2c-datums2c-ellipsoids-e28093-confusing

Es behandelt all diese Konzepte in einer hoffentlich leicht verständlichen Form Art und Weise und wurde von mehreren begutachtet.

Um es zusammenzufassen: Ein Datum ist eine Definition der Größe, Ausrichtung und Position eines Ellipsoids, die als Annäherung an die Erdform verwendet wird. Es verwendet Referenzpunkte auf der Oberfläche, um die Platzierung und Ausrichtung der Oberfläche basierend auf einem Datum zu definieren (weshalb für das Jahr, in dem sie definiert wurde, um tektonische Plattenbewegungen zu berücksichtigen, eine Zahl vorhanden ist).Bezugspunkte werden sowohl in sphärischen Long / Lat- als auch in projizierten Koordinatensystemen verwendet. Betrachten Sie es als Referenzpunkt für Ihre Koordinaten und Ellipsoidhöhen (dh wo ist der Primemeridian, der Äquator und wie hoch ist die Höhe relativ zum Ellipsoid, das nicht der mittlere Meeresspiegel ist). Unterschiedliche Bezugspunkte werden an verschiedenen Stellen verwendet, da einige passen Einige Bereiche sind besser als andere.

Eine Projektion ist eine Formel, mit der lange / lat-Koordinaten in ein flaches Koordinatensystem konvertiert werden, das Sie auf Papier oder auf einem Computerbildschirm verwenden können. Dies erfolgt normalerweise anhand einer geografischen Koordinate System, das wiederum ein Datum als Basisdefinition verwendet. Das Datum wirkt sich also auf alles aus. Das Projizieren von Daten führt zu einer starken Verzerrung der realen Welt. Daher sollte dies nur durchgeführt werden, wenn Ihre Kartendaten auf eine Ebene gelegt werden Karte, oder Sie möchten in einem „einfacheren“ Koordinatensystem arbeiten und können mit den Verzerrungen leben.

Die Verwendung des falschen Datums kann dazu führen, dass Ihre Daten bis zu einer Meile versetzt werden Es ist wichtig, das Datum zu kennen, wenn Sie Daten miteinander mischen.

Dies konkurriert nicht mit der Antwort von wwnicks und ist nicht streng, aber die Visualisierung, die ich den Leuten präsentiere, wenn ich gefragt werde, ist die Beziehung zwischen einer Schnur, die mit einem Ball verbunden ist. Das Ändern der Projektion ist oft so, als würde man das „lose“ Ende der Saite bewegen, aber immer noch mit demselben Punkt auf dem Ball verbunden. Das Ändern des Bezugspunkts entspricht dem Ändern der Position des Balls. Dies könnte diesen visuellen Typen helfen.

Wir sollten uns daran erinnern, dass die Erde keine einfache Kugel ist, wenn es so wäre, wir brauche ein Datum „= Ein Berechnungssystem, um einen Punkt auf der Erde zu finden“, Erde ist mehr ellipsoid, aber nicht genau. Die Erde ist ein astronomisches Geoid ohne regelmäßige Form, daher haben wir möglicherweise viele Möglichkeiten, die Koordination eines Punktes in diesem unregelmäßigen 3D-Objekt mit vielen Meinungen und Konzepten zu berechnen. Jedes ist ein Datum.

ICSMs „ Grundlagen der Zuordnung Seite zu Datum 1 – Die Grundlagen können für weitere Informationen besucht werden.

• Eine -Projektion ist wird verwendet, um die Ellipsoidform der Erde zu einem rechteckigen Koordinatensystem zu „glätten“ (dh um einen „rundlichen“ Globus in eine flache Karte zu verwandeln).
• A Datum ist ein bestimmter, bekannter Ort auf oder in der Erde, der als Referenz verwendet wird.

Alle GIS-Koordinatensysteme verwenden ein Datum als Bezugspunkt (dh es ist der Ort auf der Erde).

Es gibt zwei Arten von “ -Koordinatensystemen „: Geografisches Koordinatensystem (Breite und Länge) und projiziertes Koordinatensystem (X und Y).

• Ein geografisches Koordinatensystem wird nicht projiziert (nicht flach) in Breiten- und Längengrad. Stellen Sie sich einen runden Globus (dh Google Earth) vor, keine flache Karte.

• Projizierte Koordinatensysteme sind dagegen “ flat “ – benötigt jedoch noch einen Bezugspunkt (ein Datum), um Orte im Raum zu definieren.

Beide geografischen Koordinaten Systeme und projizierte Koordinatensysteme verwenden ein Datum, um das Koordinatensystem auf einen Ort auf der Erde zu verweisen.

Nur ein Kommentar zu das Diagramm, das versucht, eine Projektion von einer Kugel zu veranschaulichen. Stellen Sie sich stattdessen eine Lichtquelle im Zentrum der Kugel vor. Der Schatten des Polygons, der außerhalb der Kugel auf ein flaches Stück Papier „projiziert“ wird, ist im Wesentlichen eine Art Projektion. Für mich bedeutet das Diagramm, dass eine Projektion wie eine reflektierte Oberfläche ist, was eine falsche Art ist, das Geschehen zu visualisieren.

Zumindest in der ESRI-Welt werden bei der Georeferenzierung keine Punkte auf eine Kugel angewendet. Bei der Georeferenzierung wird ein bekanntes planares (projiziertes) Koordinatensystem entweder einem Raster- oder einem Vektordatensatz zugewiesen, der entweder aus einer Scan- oder Digitalisierungsoperation stammt, bei der zuerst ein „lokales“ Koordinatensystem angewendet wurde. „Lokal“ bedeutet in diesem Fall einfach, dass die Koordinaten ohne Bezug auf ein reales Koordinatensystem erstellt wurden. Das heißt, eine Karte wurde möglicherweise ursprünglich von Hand digitalisiert, wobei die Person entschied, dass die untere linke Koordinate der Karte einen XY-Wert von (0,0) hatte. Bei der Georeferenzierung wird dem Original ein Satz realer (projizierter) Koordinaten zugewiesen. Wenn dieser Prozess auf ein Foto oder eine gescannte Karte angewendet wird, verzieht der Georeferenzierungsprozess häufig das Originalbild, um in den Satz von Referenzpunkten zu passen, denen reale planare Koordinaten zugewiesen wurden. Diese „Georeferenzverzerrung“ ist nicht dasselbe wie die Verzerrungen, die beim Projizieren von einer Kugel auf eine Ebene entstehen. Beim „Georeferenz-Warping“ geht es darum, Verzerrungen zu korrigieren, die entweder von der Kamera oder vom Scanner erzeugt werden.Wenn ein Merkmal von einer sphärischen Oberfläche auf eine ebene Oberfläche projiziert wird, entsteht immer eine Verzerrung in Bezug auf Abstand, Fläche, Maßstab und Peilung. Sie wählen eine Projektion, um eine oder mehrere dieser Verzerrungen zu minimieren, abhängig vom Verwendungszweck der Karte.

In Bezug auf die Zeichenfolgen auf einer Kugelillustration und das Ändern des Bezugspunkts anstelle von Zeichenfolgen, für die ich Stifte verwenden würde verschiedene Längen, die von einem Punkt auf der Kugel beginnen und auf einem flachen Stück Papier enden. Die äußeren Enden der Stifte repräsentieren die projizierten Punkte. In gewissem Sinne ist das Ändern des geografischen Koordinatensystems (Bezugspunkt für diese Diskussion) analog zum Drehen der Kugel um eine weitere Achse an eine neue Position. Das Konzept funktioniert nur für isolierte Gebiete auf der Erde. Das ist für NAD27 bis WGS84 ziemlich gut für die 48 angrenzenden Staaten der USA, aber nicht für Kanada oder Alaska. Für diese Bereiche müssen Sie zuerst das NAD 27-Datum korrigieren und dann den NAD7 auf WGS84 verschieben. Während für NAD83 bis WGS84 das Konzept für den größten Teil Nordamerikas funktioniert.