Różnica między rzutowaniem a punktem odniesienia?

Jaka jest różnica między odwzorowaniem a punktem odniesienia?

Geograficzne układy współrzędnych (długość / długość) oparte są na powierzchni sferoidalnej (prawdziwie sferycznej lub elipsoidalnej), która zbliża się do powierzchni ziemi. Punkt odniesienia zazwyczaj określa powierzchnię (promień ex dla kuli, osi głównej i osi pomocniczej lub odwrotnego spłaszczenia dla elipsoidy) i położenie powierzchni względem środka ziemi. Przykładem układu odniesienia jest NAD 1927 , opisany poniżej

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

Wszystkie współrzędne odnoszą się do układu odniesienia (nawet jeśli jest nieznany). Jeśli widzisz dane w geograficznym układzie współrzędnych, takim jak GCS_North_American_1927, jest to nieprojektowane i jest w Lat / Long, w tym przypadku odniesione do układu odniesienia NAD 1927.

Projekcja to cykl przemian przekształcających położenie punktów na zakrzywionej powierzchni (powierzchni odniesienia albo punkt odniesienia) do różnych miejsc na płaskiej powierzchni (transformuje współrzędnych z jednym układzie współrzędnych odniesienia do drugiego).

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

Ponadto rzutowanie danych może również spowodować konwersję układu odniesienia, na przykład rzutowanie danych NAD_1927 do Web Mercator będzie wymagało przesunięcia układu odniesienia do WGS 84. Podobnie, możliwe jest przekształcanie danych z jednego układu odniesienia do drugiego bez rzutowania, jak w przypadku przez narzędzie NADCON NGS użytkownika , który może zmienić współrzędne z NAD27 do NAD83.

Przykład współrzędnych punktu odnoszących się do różnych punktów odniesienia

Współrzędne odniesione do NAD_1927_CGQ77

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

Ten sam punkt odnosi się do NAD_1983_CSRS

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

Oczywiście otrzymasz lepsze odpowiedzi z podręczników, ale oto proste wyjaśnienie:

Projekcja mapy: Jest to metoda reprezentacji powierzchni kulistej lub zakrzywionej na płaskiej płaszczyźnie.

Punkt odniesienia: jest to odniesienie lub początek, na podstawie którego dokonywane są pomiary.

Po tym, jak dziesięć lat temu zmagałem się z tym pytaniem i znalazłem wiele mylących rzeczy na ten temat, opublikowałem krótki artykuł w magazynie Magazine, który przedstawił odpowiedź tak prosto, jasno i dokładnie, jak tylko mogłem. Z tego artykułu wyciągnięto następujący fragment.

Ponowne rzutowanie obiektów geograficznych

Podczas rysowania mapy muszą się zdarzyć dwie rzeczy: obiekty w prawdziwym świecie muszą być „georeferencyjne” do sferoidy, a sferoida musi być rzutowana na papier.

W sferoidalne modeluje kształt powierzchni Ziemi. Jest to idealizacja, która nie uwzględnia lokalnych zmian w topografii.

Georeferencje przypisują lokalizacje (w trzech wymiarach!) Do punktów na sferoidie.

Rzutowanie to operacja, która matematycznie zniekształca i zmniejsza część sferoidy na płaski papier. Projekcja może zostać cofnięta („odwrócona”). „Unprojection” rozszerza element na mapie i przykleja go z powrotem na sferoidę. To także jest operacja matematyczna.

Georeferencje odbywają się z punktem odniesienia . Punkt odniesienia jest zwykle podawany przez punkt początkowy i kierunek: określa, gdzie wyraźnie widoczny punkt na ziemi (punkt bazowy) powinien pojawić się na sferoidie i pokazuje, gdzie kierunek podstawy, taki jak północ, wskazuje na sferoidę u podstawy punkt. Punkt bazowy i kierunek umożliwiają geodetom określenie odległości i kąta dowolnego innego punktu na ziemi. Poruszanie się w odpowiednim kierunku na sferoidie dla tej samej odległości określa, gdzie nowy punkt powinien iść na sferoidę.

Sferoidy mają współrzędne . Są szerokości i długości geograficznej. (Geodezyjna) szerokość geograficzna to kąt utworzony przez linię pionową do poziomu. Niekoniecznie jest to ten sam kąt, jaki wykonuje się „prosto w górę”, ponieważ ten ostatni jest zniekształcony przez zmiany grawitacyjne na ziemi. Niekoniecznie jest to kąt utworzony przez linię do środka ziemi, ponieważ większość sferoidów ma przekrój eliptyczny, a nie okrągły.

Dlatego georeferencje nadają punktom w pobliżu Ziemi współrzędne szerokości, długości i wysokości.

(W kolejnych sekcjach omówiono zmianę układu odniesienia, jak powiązać dwie mapy, niewłaściwy sposób, a Ameryka Północna to szczególny przypadek).

odpowiedź wwnick jest prawidłowa, ale jest nieco myląca w tym sensie, że podkreśla parametry elipsoidy, a IMO rozumie znaczenie „położenia powierzchni względem środka ziemi” - przykład NAD 1927 musi wspomnieć, że geodezyjny „centrum” NAD27 to stacja bazowa na Meades Ranch w Kansas.

Można mieć (i często tak jest, szczególnie przy rosnącej popularności elipsoidy WGS84 / GRS80) kilka różnych układów bazujących na tych samych parametrach elipsoidy. Powodem tego jest to, że chociaż dane WGS 84 są globalne OK, ponieważ ich powierzchnia jest ustawiona tak, aby zapewniać minimalne średnie przesunięcia z powodu ruchów tektonicznych na całym globie, jest miejsce na ulepszenia w skali lokalnej, gdzie odniesienie można ustawić na niektóre lokalne punkt odniesienia lub przynajmniej lokalna płyta tektoniczna (np. ETRS, który jest przymocowany do Europy kontynentalnej)

Można by wyjaśnić układ odniesienia po prostu jako „porozumienie w sprawie typu układu współrzędnych, jego kształtu oraz jego absolutnej pozycji i orientacji w stosunku do niektórych znanych lub dobrze zdefiniowanych odniesień w świecie rzeczywistym”. Układ współrzędnych nie musi nawet być elipsoidalny (np. Pionowy układ odniesienia, który jest zwykle definiowany przez powiedzenie, że wysokość jakiegoś stałego punktu jest taka, a wszystkie inne wysokości będą mierzone względem tego punktu).

Rzuty geograficzne to sposób na pokazanie zakrzywionej powierzchni Ziemi na płaskiej powierzchni jak kawałek papieru ...

Z dokumentacji użytkownika kolektora :

Ziemia nie jest dokładną elipsoidą. W rzeczywistości, ponieważ Ziemia jest tak „nierówną” elipsoidą, żadna gładka elipsoida nie zapewni idealnej powierzchni odniesienia dla całej Ziemi. Praktycznym rozwiązaniem tego problemu jest pomiar kształtu Ziemi w różnych obszarach, a następnie stworzenie różnych elipsoid referencyjnych używanych do mapowania różnych regionów na Ziemi. Punkt odniesienia jest elipsoidą odniesienia wraz z odsunięciem od środka Ziemi. Określając różne odsunięcia, możesz używać 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.

Pomyśl o projekcji jako o widzeniu twojej lokalizacji na płaszczyźnie X / Y. Punkt odniesienia określa punkt odniesienia, z którego wykonano wszystkie pomiary. Powiedz, że gdzieś się znajdujesz i musisz komuś podać swoją lokalizację. Powiedziałbyś, że mam X lat i Y long. Te X i Y są deterministyczne, ponieważ są odnoszone do układu odniesienia. Druga osoba wie teraz, że jesteś w odległości X-lat i Y-Long od punktu odniesienia. Jeśli jesteś nowicjuszem, nie koncentruj się zbytnio na charakterystyce Datum. Pamiętaj tylko, że jest to miejsce, z którego wykonywane są wszystkie pomiary.

Szczegółowy artykuł na ten temat napisałem na moim blogu tutaj: http://www.sharpgis.net/post/2007/05/05/Spatial-references2c-coordinate-systems2c-projections2c-datums2c-ellipsoids-e28093-confusing

Obejmuje wszystkie te pojęcia w sposób, który, miejmy nadzieję, jest łatwy do zrozumienia, i został sprawdzony przez kilka osób.

Podsumowując: Punkt odniesienia jest definicją wielkości, orientacji i położenia elipsoidy stosowaną jako przybliżenie kształtu ziemi. Wykorzystuje punkty odniesienia na powierzchni, aby określić jej położenie i orientację na podstawie daty (dlatego właśnie tam jest liczba w roku, w którym została zdefiniowana, aby uwzględnić ruchy płyt tektonicznych). Punkty odniesienia są używane zarówno w sferycznych układach długich / długich, jak i rzutowanych układach współrzędnych. Rozważ to jako punkt odniesienia dla twoich współrzędnych i wysokości elipsoidalnych (tj. Gdzie jest primemeridian, równik i jaka jest wysokość w stosunku do elipsoidy, która nie jest średnim poziomem morza). Różne punkty odniesienia są używane w różnych miejscach, ponieważ niektóre pasują do niektórych obszarów lepiej niż inne.

Projekcja to formuła używana do przekształcania długich / łat współrzędnych w płaski układ współrzędnych, którego można używać na papierze lub ekranie komputera. Zwykle odbywa się to z geograficznego układu współrzędnych, który z kolei wykorzystuje bazę danych jako swoją podstawową definicję. Tak więc układ odniesienia wpływa na wszystko. Rzutowanie danych powoduje duże zniekształcenie realnego świata, więc tak naprawdę powinno się to zrobić tylko podczas umieszczania danych mapy na płaskiej mapie, lub jeśli chcesz pracować w „prostszym” układzie współrzędnych i możesz żyć z zakłóceniami.

Użycie niewłaściwego układu odniesienia może spowodować przesunięcie danych do około mili, więc bardzo ważne jest, aby znać układ odniesienia, jeśli dane są mieszane razem.

To nie będzie konkurować z odpowiedzią na wnicks i nie jest rygorystyczne, ale wizualizacja, którą przedstawiam ludziom, kiedy jest o to poproszona, to związek między sznurkiem połączonym z piłką. Zmiana projekcji często przypomina przesuwanie „luźnego” końca sznurka, ale nadal jest połączona z tym samym punktem na piłce. Zmiana punktu odniesienia jest jak zmiana położenia piłki. Może to pomóc tym typom wizualnym.

W skrócie, rzut służy do „spłaszczenia” elipsoidalnego kształtu ziemi do prostokątnego układu współrzędnych (np. Mapa). Punkt odniesienia to określony, znany punkt na Ziemi lub na Ziemi, który jest wykorzystywany jako odniesienie. Rzut wykorzystuje punkt odniesienia jako punkt odniesienia, jego położenie na Ziemi.

W GIS istnieją dwa rodzaje „układów współrzędnych”: Układ współrzędnych geograficznych (szerokość i długość) oraz Rzutowany układ współrzędnych (X i Y). Zarówno geograficzny układ współrzędnych, jak i rzutowane układy współrzędnych używają odniesienia jako odniesienia.

• Geograficzny układ współrzędnych nie jest rzutowany (nie płaski), mają szerokość i długość geograficzną. Pomyśl o okrągłej kuli ziemskiej, a nie płaskiej mapie.

• Z drugiej strony rzutowane układy współrzędnych są „płaskie” - ale nadal potrzebują punktu odniesienia (punktu odniesienia) do zdefiniowania lokalizacji w przestrzeni.

Innymi słowy, punkt odniesienia służy do ustalenia punktu początkowego na Ziemi poprzez odniesienie do centralnego punktu wewnątrz „modelu” Ziemi.

Powinniśmy pamiętać, że Ziemia nie jest prostą kulą, gdyby tak było, potrzebujemy jednego układu 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 obliczania koordynacji punktu w tym nieregularnym obiekcie 3D, z wieloma opiniami i pojęciami, z których każdy jest punktem odniesienia.

Strona Podstawy mapowania ICSM w Datum 1 - Podstawy można znaleźć, aby uzyskać więcej informacji.

Tylko komentarz do diagramu, który próbuje zilustrować rzut z kuli. Zamiast tego, co zostało zilustrowane, wyobraź sobie źródło światła w centrum kuli. Cień wielokąta „rzutowanego” na płaski kawałek papieru poza kulą jest w istocie rodzajem projekcji. Dla mnie schemat sugeruje, że rzut jest jak powierzchnia odbita, co jest niewłaściwym sposobem wizualizacji tego, co się dzieje.

Ponadto, przynajmniej w świecie ESRI, georeferencje nie odnoszą punktów do kuli. Georeferencje przypisują znany płaski układ współrzędnych do zestawu danych rastrowych lub wektorowych, który powstał w wyniku operacji skanowania lub digitalizacji, w której po raz pierwszy zastosowano „lokalny” układ współrzędnych. „Lokalny” w tym przypadku oznacza po prostu, że współrzędne zostały wykonane bez odniesienia do rzeczywistego układu współrzędnych. Oznacza to, że mapa mogła zostać pierwotnie zdigitalizowana ręcznie, gdy osoba zdecydowała, że ​​lewa dolna współrzędna mapy ma wartość XY (0,0). Georeferencje to proces przypisywania zestawu współrzędnych świata rzeczywistego (rzutowanego) do oryginału. Jeśli proces ten zostanie zastosowany do zdjęcia lub zeskanowanej mapy, proces georeferencji często wypacza oryginalny obraz, aby zmieścił się w zestawie punktów odniesienia, którym przypisano rzeczywiste współrzędne planarne. To „wypaczanie georeferencji” nie jest tym samym, co zniekształcenia powstałe podczas projekcji ze sfery na płaszczyznę. „Wypaczanie georeferencji” polega na korygowaniu zniekształceń wytwarzanych przez aparat lub skaner. Podczas rzutowania elementu z powierzchni kulistej na powierzchnię płaską zawsze powstaje zniekształcenie w odległości, obszarze, skali i namiocie. Wybierz rzut, aby zminimalizować jedno lub więcej zniekształceń, w zależności od zamierzonego celu mapy. nie jest tym samym, co zniekształcenia powstałe podczas rzutowania z kuli na płaszczyznę. „Wypaczanie georeferencji” polega na korygowaniu zniekształceń wytwarzanych przez aparat lub skaner. Podczas rzutowania elementu z powierzchni kulistej na powierzchnię płaską zawsze powstaje zniekształcenie w odległości, obszarze, skali i namiocie. Wybierz rzut, aby zminimalizować jedno lub więcej zniekształceń, w zależności od zamierzonego celu mapy. nie jest tym samym, co zniekształcenia powstałe podczas rzutowania z kuli na płaszczyznę. „Wypaczanie georeferencji” polega na korygowaniu zniekształceń wytwarzanych przez aparat lub skaner. Podczas rzutowania elementu z powierzchni kulistej na powierzchnię płaską zawsze powstaje zniekształcenie w odległości, obszarze, skali i namiocie. Wybierz rzut, aby zminimalizować jedno lub więcej zniekształceń, w zależności od zamierzonego celu mapy.

Jeśli chodzi o sznurki na ilustracji kuli i zmianę układu odniesienia, zamiast sznurków używałbym ołówków o różnych długościach, które zaczynają się od punktu na kuli i kończą na płaskiej kartce papieru. Zewnętrzne końce ołówków reprezentują rzutowane punkty. W pewnym sensie zmiana geograficznego układu współrzędnych (punkt odniesienia dla tej dyskusji) jest analogiczna do obracania kuli na jeszcze jednej osi do nowej pozycji. Ta koncepcja działa tylko dla odizolowanych obszarów na ziemi. To jest dla NAD27 do WGS84, to całkiem dobrze stosuje się do 48 przyległych stanów USA, ale nie do Kanady i Alaski. W tych obszarach należy najpierw poprawić układ odniesienia NAD 27, a następnie przenieść NAD7 na WGS84. Natomiast w przypadku NAD83 do WGS84 koncepcja działa w większości krajów Ameryki Północnej.