Różnica między rzutem a punktem odniesienia?

Geograficzne układy współrzędnych (szerokość / długość) są oparte na sferoidalnej (prawdziwie kulistej lub elipsoidalnej) powierzchni, która przybliża powierzchnię Ziemia. odniesienie zwykle definiuje powierzchnię (np. Promień dla kuli, osi głównej i osi mniejszej lub odwrotne spłaszczenie dla elipsoidy) i położenie powierzchni względem środka ziemi. Przykładem odniesienia jest NAD 1927 , opisane poniżej

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

Wszystkie współrzędne są odniesione do punktu odniesienia (nawet jeśli jest nieznany). Jeśli widzisz dane w układzie współrzędnych geograficznych, takim jak GCS_North_American_1927, są one nieprojektowane i są podane w szerokości / długości, aw tym przypadku odnoszą się do odniesienia NAD 1927.

Rzutowanie to seria przekształceń, które konwertują położenie punktów na zakrzywionej powierzchni ( powierzchnia odniesienia lub odniesienie) do lokalizacji na płaskiej płaszczyźnie (tj. przekształca współrzędne z jednego układu odniesienia na inny).

Odniesienie jest integralną częścią odwzorowania, ponieważ rzutowane układy współrzędnych są oparte na współrzędnych geograficznych, które z kolei odnoszą się do odniesienia. Możliwe jest, a nawet często, że zestawy danych znajdują się w tym samym odwzorowaniu, ale mają odniesienia do różnych układów odniesienia, a zatem mają różne wartości współrzędnych. Na przykład, układy współrzędnych płaszczyzny stanu mogą odnosić się do punktów odniesienia NAD83 i NAD27. Transformacje ze współrzędnych geograficznych do współrzędnych rzutowanych są takie same, ale ponieważ współrzędne geograficzne są różne w zależności od układu odniesienia, wynikowe współrzędne rzutowane również będą inne.

Ponadto rzutowanie danych może również skutkować konwersją układu odniesienia, na przykład rzutowanie danych NAD_1927 na Web Mercator będzie wymagało przesunięcia punktu odniesienia do WGS 84. Podobnie, możliwa jest konwersja danych z jednego odniesienia na inny bez rzutowania go, jak w przypadku narzędzia NADCON firmy NGS , które może przesuwać współrzędne z NAD27 do NAD83.

Przykład punktu „współrzędne w odniesieniu do różnych układów odniesienia

Współrzędne w odniesieniu do NAD_1927_CGQ77

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

Ten sam punkt w odniesieniu do NAD_1983_CSRS

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

Komentarze

• Czy to może być wikipedia społeczności, abyśmy mogli uczynić ją kanoniczną?
• dobry pomysł, gotowe.
• Ta odpowiedź wydaje mi się nieco myląca. Sugeruje, że dane ' to GCS. ” Odniesienie ' s tj. układy współrzędnych geograficznych … ” Odniesienie jest używane do współrzędne odniesienia (geograficzne i rzutowane) w przestrzeni. Zobacz moje wyjaśnienie poniżej.
• Tylko mały komentarz do pierwszego wiersza ” Odniesienia, tj. układy współrzędnych geograficznych „. Wygląda na to, że odniesienie to układ współrzędnych geograficznych. To ' tak nie jest. Odniesienia są częścią prostego elipsoidalnego modelu ziemi. Układy współrzędnych geograficznych używają odniesienia jako części definicji '. Ale tak samo jest z geocentrycznymi i rzutowanymi układami współrzędnych.
• dotMorten, masz rację. ta odpowiedź jest teraz wiki społeczności i została poddana kilku zmianom.

Będziesz oczywiście uzyskaj lepsze odpowiedzi z podręczników, ale oto proste wyjaśnienie:

Rzutowanie mapy: Jest to metoda przedstawiania kulistej lub zakrzywionej powierzchni na płaskiej płaszczyźnie.

Odniesienie: jest to odniesienie lub pochodzenie, na podstawie którego dokonywane są pomiary.

Komentarze

• Właśnie cofnąłem tę odpowiedź do oryginału. Zaproponowana i zaakceptowana zmiana mówi, że te definicje są cytowane z wpisów Wikipedii. Nie są.
• @mkennedy Dziękuję. I nawet gdyby były dokładnie takie same, biorąc pod uwagę, że minęły ponad trzy lata od opublikowania tego artykułu, musielibyśmy dwukrotnie sprawdzić, czy wpisy w Wikipedii nie są faktycznie cytatami z tutaj !
• @mkennedy: dziękujemy za cofnięcie zmiany. Ten sam użytkownik wcześniej tego dnia zasugerował to samo, & Ja też ją odrzuciłem, ponieważ nie jest to ' t z Wikipedii .

Po zmaganiach z tym pytaniem dziesięć lat temu i znalezieniu wielu niejasnych rzeczy napisanych na ten temat , Opublikowałem krótki artykuł w Directions Magazine , w którym odpowiedź jest tak prosta, jasna i dokładna, jak tylko mogłem. Poniższy fragment pochodzi z tego artykułu.

Ponowne odwzorowanie obiektów geograficznych

Podczas rysowania mapy muszą się wydarzyć dwie rzeczy: obiekty w świecie rzeczywistym muszą być ” georeferencjonowane ” do sferoidy, a sferoida musi być rzutowana na papier.

sferoida modeluje kształt powierzchni Ziemi. Jest to idealizacja który nie uwzględnia lokalnych zmian topografii.

Georeferencja przypisuje lokalizacje (w trzech wymiarach!) na punkty na sferoidzie.

Rzutowanie to operacja, która matematycznie zniekształca i zmniejsza część sferoidy na płaski papier. Projekcja może zostać cofnięta (” odwrócona „). ” Unproj ection ” rozszerza obiekt na mapie i nakłada go z powrotem na sferoidę. To również jest operacja matematyczna.

Georeferencja jest wykonywana za pomocą punkt odniesienia . Odniesienie jest zwykle podawane przez punkt początkowy i kierunek: określa, gdzie wyraźnie identyfikowalny punkt na Ziemi (punkt bazowy) powinien pojawić się na sferoidzie i wskazuje, gdzie kierunek bazowy, taki jak północ, wskazuje na sferoidę u podstawy punkt. Punkt bazowy i kierunek pozwalają geodetom określić odległość i kąt dowolnego innego punktu na ziemi. Poruszanie się w odpowiednim kierunku na sferoidzie na tę samą odległość określa, gdzie nowy punkt powinien iść na sferoidie.

Sferoidy mają współrzędne . Są to szerokość i długość geograficzna. Szerokość geograficzna (geodezyjna) to kąt wyznaczony przez linię pionową do poziomu. Niekoniecznie jest to ten sam kąt utworzony przez ” prosto w górę, „, ponieważ ten ostatni jest zniekształcony przez zmiany grawitacji nad ziemią. Niekoniecznie jest to kąt wyznaczony przez linię do środka Ziemi, ponieważ większość sferoid ma przekrój eliptyczny, a nie okrągły.

Dlatego georeferencja nadaje punktom w pobliżu Ziemi szerokość geograficzną, długość geograficzna i współrzędne wysokości.

(W kolejnych sekcjach omówiono zmianę układu odniesienia, sposób powiązania dwóch map, niewłaściwy sposób, a Ameryka Północna jest przypadkiem szczególnym.)

Komentarze

• Dziękuję Bill. ' to przyjemność widzieć ten trudny temat zilustrowany i wyjaśniony. (' też jest cudownie cię tu widzieć, witaj na pokładzie!)
• Dzięki, Matt. ' zawsze jest interesujące znaleźć nową społeczność GIS.
• @Alex Po zdobyciu większego doświadczenia z tą witryną zdaję sobie sprawę, że miałeś całkowitą rację. Dodałem fragment. Dziękuję za sugestię.
• Bardzo ładna wizualizacja.
• Kolejny link, pod którym ten artykuł jest nadal obecny cals.arizona.edu/art/kb/reproj/huber.html

odpowiedź wwnick jest poprawna, ale jest to trochę mylące w tym sensie, że podkreśla parametry elipsoidalne, a IMO zaniża wagę „położenia powierzchni względem środka ziemi” – przykład NAD 1927 musi wspomnieć, że geodezyjne „centrum” NAD27 jest stacją bazową na ranczu Meades w Kansas.

Można (i często tak jest, zwłaszcza w przypadku rosnącej popularności elipsoidy WGS84 / GRS80) kilka różnych punktów odniesienia opartych na dokładnie tych samych parametrach elipsoidy . Powodem tego jest to, że chociaż układ odniesienia WGS 84 jest w porządku globalnym, ponieważ jego powierzchnia jest ustawiona tak, aby zapewniać minimalne średnie przesunięcia spowodowane ruchami tektonicznymi na całym świecie, istnieje pole do poprawy w skali lokalnej, gdzie odniesienie można ustalić na jakiś lokalny punkt odniesienia lub przynajmniej do lokalnej płyty tektonicznej (np. ETRS, która jest przymocowana do Europy kontynentalnej)

Odniesienie można wytłumaczyć po prostu jako „zgodność co do typu układu współrzędnych, jego kształtu i jego bezwzględnego położenia i orientacja względem jakiegoś dobrze znanego lub dobrze zdefiniowanego odniesienia w świecie rzeczywistym „. Układ współrzędnych nie musi nawet być elipsoidalny (np. pionowe odniesienie, które jest zwykle definiowane przez stwierdzenie, że wysokość jakiegoś stałego punktu jest taka, i wszystkie inne wysokości będą mierzone względem tego punktu).

Komentarze

• Tutaj ' sa link do odpowiedzi wwnick ' na wypadek, gdyby nie była ' t zawsze ” powyżej ” twoje: gis.stackexchange.com/questions/664/…
• +1 Czy te punkty muszą zostać włączone do głównej odpowiedzi? To są informacje, których szukałem i dobrze widzieć, że Google wskazał mi tutaj, szukając dobrej definicji danych.

Rzuty geograficzne to sposób pokazania zakrzywionej powierzchni Ziemi na płaskiej powierzchni przypominającej kartkę papieru …

Z Różnorodna dokumentacja użytkownika :

Ziemia nie jest dokładną elipsoidą. W rzeczywistości, ponieważ Ziemia jest taką „grudkowatą” elipsoidą, żadna gładka elipsoida nie zapewni doskonałej powierzchni odniesienia dla całej Ziemi. Praktycznym rozwiązaniem jest zmierzenie kształtu Ziemi w różnych obszarach, a następnie utworzenie różnych elipsoid odniesienia używanych do mapowania różnych regionów na Ziemi. odniesienie to elipsoida odniesienia wraz z odsunięciem od środka Ziemi. Poprzez określenie różnych odsunięć , możesz użyć tych samych standardowych elipsoid w wielu różnych regionach Ziemi. Różne kraje często używają tej samej elipsoidy, ale z różnymi przesunięciami dla standardowych map rządowych w tych krajach.

Komentarze

• Re: ” Odniesienie to elipsoida odniesienia wraz z odsunięciem od środka Ziemia. ” Aby zakończyć, może również zawierać nachylenie osi elipsoidy i współczynnik skali. Współrzędne geograficzne (szerokość i długość geograficzna) mogą się różnić o setki czerwone metry, jeśli użyjesz niewłaściwego odniesienia. Mam tutaj przegląd rzutów i odniesień zorientowany na ArcGIS: ats.amherst.edu/software/gis/mapping_coordinate_data

Pomyśl o projekcji jako o Twoim położeniu na płaszczyźnie X / Y. Odniesienie określa punkt odniesienia, z którego wykonano wszystkie pomiary. Powiedz, że gdzieś się znajdujesz i musisz komuś powiedzieć o swojej lokalizacji. Można powiedzieć, że mam X lat i Y długo. Te X i Y są deterministyczne, ponieważ odnoszą się do nich z punktu odniesienia. Druga osoba wie teraz, że jesteś X-lat i Y-Long z dala od Datum. Jeśli jesteś nowicjuszem, nie koncentruj się zbytnio na cechach odniesienia. Pamiętaj tylko, że jest to lokalizacja, z której dokonywane są wszystkie pomiary.

Napisałem szczegółowy artykuł na ten temat na mój blog tutaj: http://www.sharpgis.net/post/2007/05/05/Spatial-references2c-coordinate-systems2c-projections2c-datums2c-ellipsoids-e28093-confusing

Obejmuje wszystkie te koncepcje w sposób, miejmy nadzieję, łatwy do zrozumienia sposób i był recenzowany przez kilka osób.

Podsumowując: odniesienie to definicja rozmiaru, orientacji i położenia elipsoidy używanej jako przybliżenie kształtu Ziemi. Wykorzystuje punkty odniesienia na powierzchni, aby określić położenie i orientację na podstawie daty (dlatego jest tam liczba dla roku, w którym została zdefiniowana, aby uwzględnić ruchy płyt tektonicznych).Odniesienia są używane zarówno w sferycznych długich / szerokich układach współrzędnych, jak i rzutowanych. Potraktuj to jako punkt odniesienia dla swoich współrzędnych i elipsoidalnych wysokości (tj. Gdzie „jest prymerydian, równik i jaka jest wysokość w stosunku do elipsoidy, która nie jest średnim poziomem morza”). Różne odniesienia są używane w różnych miejscach, ponieważ niektóre pasują w niektórych obszarach lepiej niż w innych.

Odwzorowanie to wzór używany do zamiany długich / szerokich współrzędnych na płaski układ współrzędnych, którego można używać na papierze lub ekranie komputera. Zwykle odbywa się to ze współrzędnych geograficznych system, który z kolei wykorzystuje odniesienie jako definicję podstawową. Zatem odniesienie ma wpływ na wszystko. Projekcja danych powoduje duże zniekształcenie rzeczywistego świata, więc naprawdę powinno się to robić tylko wtedy, gdy umieszczasz dane mapy na płaskiej powierzchni lub chcesz pracować w „prostszym” układzie współrzędnych i możesz żyć ze zniekształceniami.

Użycie niewłaściwego odniesienia może spowodować przesunięcie danych do około mili, więc jest to dość ważne jest, aby znać te dane, jeśli „mieszasz razem dane.

To nie będzie konkurować z odpowiedzią wwnicks i nie jest rygorystyczne, ale wizualizacja, którą przedstawiam ludziom, gdy jest o to proszony, to związek między sznurkiem połączonym z piłką. Zmiana występu jest często podobna do przesuwania „luźnego” końca sznurka dookoła, ale wciąż połączonego z tym samym punktem na piłce. Zmiana punktu odniesienia jest jak zmiana położenia piłki. Może to pomóc tym typom wizualnym.

Powinniśmy pamiętać, że Ziemia nie jest prostą kulą, gdyby tak była, potrzebujemy jednego odniesienia „= Jeden system obliczeniowy, aby znaleźć punkt na Ziemi”, Ziemia jest bardziej elipsoidalna, ale nie do końca. Ziemia jest astronomiczną geoidą bez regularnego kształtu, więc możemy mieć wiele sposobów obliczenia koordynacji punktu w tym nieregularnym obiekcie 3D, z wieloma opiniami i koncepcjami, z których każdy jest punktem odniesienia.

ICSM „s stronę Podstawy mapowania w punkcie odniesienia 1 – podstawy można znaleźć na stronie, aby uzyskać więcej informacji.

• projekcja to używane do „spłaszczania” elipsoidalnego kształtu Ziemi do prostokątnego układu współrzędnych (tj. do tworzenia „okrągłej” kuli ziemskiej w płaską mapę).
• A odniesienie to określone, znane miejsce na Ziemi lub na Ziemi, które jest używane jako odniesienie.

Wszystkie układy współrzędnych GIS używają odniesienia jako punkt odniesienia (tj. jest to lokalizacja na Ziemi).

Istnieją dwa rodzaje ” układów współrzędnych „: Geograficzny układ współrzędnych (szerokość i długość geograficzna) i rzutowany układ współrzędnych (X i Y).

• Geograficzny układ współrzędnych nie jest rzutowany (nie jest płaski), są pod względem szerokości i długości geograficznej. Pomyśl o okrągłej kuli ziemskiej (np. Google Earth), a nie o płaskiej mapie.

• Z drugiej strony rzutowane układy współrzędnych to ” płaskie ” – ale nadal potrzebuję punktu odniesienia (odniesienia) do określenia lokalizacji w przestrzeni.

Obie współrzędne geograficzne systemy i rzutowane układy współrzędnych używają odniesienia do odniesienia układu współrzędnych do lokalizacji na Ziemi.

Tylko komentarz do diagram, który próbuje zilustrować rzut z kuli. Raczej to, co zostało zilustrowane, wyobraź sobie źródło światła w środku kuli. Cień wielokąta „rzutowany” na płaską kartkę papieru poza kulą jest w istocie rodzajem projekcji. Dla mnie diagram sugeruje, że projekcja jest jak odbijana powierzchnia, co jest nieprawidłowym sposobem wizualizacji tego, co się dzieje.

Ponadto, przynajmniej w świecie ESRI, georeferencja nie polega na przypisywaniu punktów do kuli. Georeferencja polega na przypisywaniu znanego płaskiego (rzutowanego) układu współrzędnych do zbioru danych rastrowych lub wektorowych, który powstał w wyniku operacji skanowania lub digitalizacji, w której po raz pierwszy zastosowano „lokalny” układ współrzędnych. „Lokalne” w tym przypadku oznacza po prostu współrzędne bez odniesienia do rzeczywistego układu współrzędnych. Oznacza to, że mapa mogła być pierwotnie ręcznie zdigitalizowana, gdy osoba zdecydowała, że dolna lewa współrzędna mapy ma wartość XY wynoszącą (0,0). Georeferencja to proces przypisywania zestawu współrzędnych świata rzeczywistego (rzutowanych) do oryginału. Jeśli ten proces zostanie zastosowany do zdjęcia lub zeskanowanej mapy, wówczas proces georeferencji będzie często wypaczał oryginalny obraz, aby pasował do zestawu punktów odniesienia, którym przypisano współrzędne planarne świata rzeczywistego. To „wypaczenie georeferencyjne” nie jest tym samym, co zniekształcenia powstałe podczas rzutowania ze sfery na płaszczyznę. „Wypaczanie georeferencji” polega na korygowaniu zniekształceń wytwarzanych przez aparat lub skaner.Podczas rzutowania elementu z powierzchni kulistej na płaską zawsze występuje zniekształcenie odległości, obszaru, skali i namiaru. Wybierasz odwzorowanie, aby zminimalizować jedno lub więcej z tych zniekształceń, w zależności od przeznaczenia mapy.

Jeśli chodzi o struny na ilustracji kuli i zmianę odniesienia, zamiast sznurków użyłbym ołówków różne długości, które zaczynają się od punktu na kuli i kończą na płaskiej kartce papieru. Zewnętrzne końce ołówków reprezentują rzutowane punkty. W pewnym sensie zmiana układu współrzędnych geograficznych (punkt odniesienia dla tej dyskusji) jest analogiczna do obracania kuli o jeszcze jedną oś do nowego położenia. Ta koncepcja działa tylko dla odizolowanych obszarów na ziemi. To jest dla NAD27 do WGS84, ma to całkiem dobre zastosowanie do 48 sąsiednich stanów USA, ale nie do Kanady czy Alaski. W tych obszarach należy najpierw poprawić odniesienie NAD 27, a następnie przesunąć NAD7 do WGS84. Podczas gdy w przypadku NAD83 do WGS84 koncepcja ta działa w większości krajów Ameryki Północnej.