Welche Strategien, Kriterien oder Regeln müssen zur Auswahl von Koordinatensystemen verwendet werden?

61

Für welche Strategien, Kriterien oder Regeln wählen Sie Koordinatensysteme aus?

  • (a) Lagerung,
  • b) Analysieren und
  • (c) Anzeigen von GIS-Daten?

(Ich biete demütig meine Antwort auf eine verwandte Frage zur Analyse von Wassereinzugsgebieten als Beispiel für die Überlegungen zu (b) an.)

Worauf ist zu achten?

Links zu Websites, die Sie in diesem Zusammenhang als besonders hilfreich empfinden, sind willkommen.

whuber
quelle
6
Ich erwarte unterschiedliche Antworten, da die Lösung von den Zielen Ihrer GIS-Anwendung abhängen kann. Zögern Sie also nicht, Ihre Antwort zu geben, auch wenn andere veröffentlicht wurden!
whuber
In einem Kommentar unter gis.stackexchange.com/q/10438/664 macht @Kirk Kuykendall in einem Web-Mapping-Kontext (der als Antwort auf diesen Thread dienen könnte) eine hervorragende Figur .
whuber
Das von Ihnen verwendete Koordinatensystem spielt nur eine Rolle, wenn Sie auf Genauigkeit achten. Ingenieure und Vermesser verwenden UTM nicht.
Jerry
1
@ Jerry Ich stimme Ihrem Standpunkt überhaupt nicht zu. Ingenieure und Vermesser sind mehr auf Genauigkeit bedacht als jeder andere. Aus diesem Grund haben sie sich in den meisten Fällen dafür entschieden, einen lokalen Kontrollpunkt als Ursprung für ihr Koordinatensystem zu verwenden. Dies ist jedoch irrelevant, da Ihre Antwort nicht wirklich die Auswahl eines Koordinatensystems beschreibt.
Devdatta Tengshe
Jerry, @Devdatta ist aus weiteren Gründen richtig: Die Wahl des Koordinatensystems verändert auch den visuellen Eindruck der Karte, sodass mehr als Genauigkeit auf dem Spiel steht: Wir müssen uns Gedanken darüber machen, wie Kartenleser die kartografische Ausgabe verstehen und wie stark von Koordinatensystemen beeinflusst werden. Zurück zur Genauigkeit: Einige (schlechte) Auswahlmöglichkeiten von Koordinatensystemen führen zu unendlich vielen Ungenauigkeiten, was bedeutet, dass Sie sich für fast jeden Zweck bis zu einem gewissen Grad Gedanken über die Genauigkeit machen müssen .
whuber

Antworten:

30

ein. Es wird empfohlen, eine Version der Daten in der Projektion zu speichern, in der sie erfasst wurden. Die Neuprojektion kann ein verlustreicher Prozess sein, und es ist wichtig, das Original zu haben. Der Einfachheit halber bevorzuge ich die Speicherung in WGS84.

b. Abhängig von Ihrer Software müssen Sie möglicherweise in meterbasierte Projektionen wie UTM umprojizieren. Unterstützung für native geodätische Daten wurde hinzugefügt (PostGIS, SQL Server). Für die Rasteranalyse kann es vorzuziehen sein, die Daten im angegebenen Format zu belassen, um Datenverluste durch Interpolation zu vermeiden.

c. Web-Mapping-Systeme sind auf sphärischen Mercator standardisiert, und um Kacheln zu überlagern, müssen sie in dieser Projektion sein. Zum Überlagern von Vektoren auf Google Maps verwenden Sie WGS84. Wenn Sie nicht auf Web-Mapping abzielen, wird normalerweise eine lokale Projektion verwendet, die Standard ist.

Matthew Snape
quelle
4
Ich akzeptiere diese Antwort trotz ihrer relativen Unbeliebtheit, weil anscheinend nur sie die Unterscheidung zwischen dem Format, in dem Koordinaten gespeichert sind, und den Formaten, in denen sie für Analyse und Verarbeitung verwendet werden, erkennt. Obwohl alle anderen Antworten interessant und nützlich sind - ich bin dankbar für sie und habe sie alle positiv bewertet -, stellt die Frage keine Frage nach Verzerrungen in der Projektion, die im Mittelpunkt vieler Antworten zu stehen scheint.
whuber
35

Ich habe gestern FlexProjector entdeckt . Es ermöglicht interaktiv , verschiedene Weltprojektionen zu erkunden, ihre Parameter zu optimieren und sogar neue Projektionen zu erfinden, während die Ergebnisse sofort auf dem Bildschirm angezeigt werden, einschließlich Tissot Indicatrix (obwohl ich noch nicht weiß, ob sie angenähert oder genau sind ).

Alt-Text

Flex Projector ist Open Source (GPL2) und Cross Platform (Linux, Mac, Windows), geschrieben von Bernhard Jenny, Institut für Kartographie der ETH Zürich. Wirklich ein wunderbares Geschenk für die Geodatenberufe und die Gemeinschaft.

Matt Wilkie
quelle
1
+1 Danke, dass du das geteilt hast. Es ist so nützlich, dass es uns egal ist, wie genau die Tissot-Indikatoren sind :-), aber auf den Beispiel-Screenshots sehen sie alle wie echte Ellipsen aus, was ein gutes Zeichen ist.
whuber
15

Für detaillierte, schöne und gut präsentierte Informationen zu fast allen Aspekten von Kartenprojektionen auf Weltmaßstäben kann ich Carlos Furutis Kartenprojektionsseiten nicht genug loben .

Die große Menge an Informationen kann entmutigend sein und Menschen manchmal abschrecken. Hier sind zwei bemerkenswerte Startseiten, um Sie zu überzeugen: Beurteilen und Messen von Verzerrungen mit Tissot Indicatix . Alle Kreise im folgenden Bild umfassen die gleiche Fläche und Entfernung auf dem Boden. (Matt Perry hat eine kurze gdal / OGR - Skript zur Erzeugung von Tissot Formen hier ). Zweitens finden Sie in der Tabelle Zusammenfassung der Projektionen Miniaturansichten.

Mercatorprojektion mit Tissotsche Indikatrix

Matt Wilkie
quelle
1
Vielen Dank, Matt. Gute Referenzen. Beachten Sie jedoch, dass sich Matt Perrys Drehbuch nur den Tissot-Indikatoren annähert. in einigen Fällen gibt es sehr verzerrte Werte. Sowohl er als auch Carlos Furuti scheinen nicht bemerkt zu haben, dass man einen TI mit einem winzigen Kreis (z. B. 10 Meter Radius) genau berechnen und ihn dann einfach um einen konstanten Betrag um seinen Mittelpunkt skalieren kann, um ihn auf einer Karte anzuzeigen. Aber im Großen und Ganzen ist sogar die verzerrte Darstellung nützlich.
Whuber
Vielen Dank für das Heads-up und die Korrektur, Bill. Ich hatte die Behauptungen für bare Münze genommen. Wie stellt man fest, ob eine Indikatrix gültig ist?
Matt Wilkie
1
Die Formen der Indikatoren liefern einen nützlichen Hinweis. Schauen Sie sich diejenigen an, bei denen die größten Verzerrungen auftreten, insbesondere diejenigen mit starken Exzentrizitäten. Wenn es sich nicht mehr um Ellipsen handelt, z. B. wenn sie wie Bananen aussehen, können Sie sicher sein, dass die Berechnung ungültig ist. Die Tissotsche Indikatrix ist eine Annäherung zweiter Ordnung an die Ableitung der Projektion und als solche notwendigerweise immer eine perfekte Ellipse.
whuber
Nun eine Frage für sich: Erstellen einer genauen Tissot-Indikatrix
matt wilkie
13

Unsere Strategie ist es, dasselbe für a, b und c zu verwenden. Neuprojektion ist kostspielig.

(Wir speichern, analysieren und zeigen Daten in der Projektion an, die von unseren Benutzern am häufigsten verwendet wird - unserer nationalen UTM-Zone - oder in einer von ihnen. Da es sich um Norwegen handelt, verzerrt jede Mercator-Projektion stark. Die WGS84 / Google-Projektionen EPSG: 4326 / EPSG: 900913 sind die anderen relevanten, mit denen wir uns befassen müssen.

relet
quelle
1
Relet hat alles gesagt. Dieselben Projektionen werden für alle drei verwendet und nur selten geändert. Welches wird verwendet? Die lokale Projektion, hier verwendet niemand anderes Material - in meinem Fall der lokale Transverse Mercator (nicht UTM) und sehr, sehr selten die geografische Projektion.
Jonatr
Wenn Sie sagen, dass Sie "dasselbe für ... c verwenden" und "Neuprojektion kostspielig ist", sprechen Sie sich gegen die Verwendung der On-the-Fly-Projektionsfunktionen eines GIS aus?
whuber
Absolut nicht. Es ist jedoch sinnvoll, Daten in der Projektion zu speichern, die am häufigsten verwendet wird, wenn eine deutliche Abweichung vorliegt.
Relet
9

Ohne auf viele Details einzugehen (die aus einigen der in den früheren Antworten genannten Ressourcen entnommen werden können), lautet die kartografische Standardantwort: "Das hängt von Ihrer Verwendung und Ihrem Publikum ab." Alle Projektionen verzerren mindestens eines der folgenden Elemente: Form, Fläche oder Richtung. Wenn Ihre Analyse beispielsweise genaue Messungen der Fläche erfordert, müssen Sie eine Projektion verwenden, die die Fläche beibehält. Ihre Wahl hängt auch von dem geografischen Gebiet ab, das Sie interessiert: Ist es groß (die ganze Erde, ein ganzer Kontinent) oder relativ klein (in einigen Fällen eine Stadt, ein Landkreis oder sogar eine Region)? UTM- und State Plane-Koordinatensysteme (basierend auf Projektionen) funktionieren möglicherweise in diesen Bereichen, sind jedoch auf einem ganzen Kontinent nutzlos. Ihr Publikum ist auch wichtig, weil es möglicherweise eine bestimmte Projektion hat, an die es gewöhnt ist (auch wenn es sie nicht kennt), oder einen bestimmten Standard, den es erwartet. Eine Sache ist jedoch sicher, auch wenn Sie Ihren Datensatz in geografischen Koordinaten speichern, würde ich nicht empfehlen, jemals GC für eine tatsächliche kartografische Darstellung zu verwenden, es sei denn, Sie müssten - Form, Fläche und Richtung sind ALLE verzerrt, und außerdem Die resultierende Karte ist wahrscheinlich hässlich.

Kathi Hannaford
quelle
+1 Vielen Dank, dass Sie einige wichtige Überlegungen angestellt und alle drei Teile (a, b und c) der Frage angesprochen haben. Ich habe gehofft, mehr Antworten wie diese zu sehen.
whuber
8

Wie bei Relet und Jonatr verwenden wir nach Möglichkeit ein lokales Koordinatensystem, in unserem Fall Albers. Unsere Argumentation :

Alle Koordinatensysteme sind beliebig. Mit einem Koordinatensystem meinen wir einfach ein alphanumerisches System, mit dem die Positionen von geografischen Objekten eindeutig beschrieben werden können. Mit willkürlich ist gemeint, dass es keine Magie gibt, wie diese Systeme entwickelt wurden ... sie sind vollständig erfunden. Ihr einziger Zweck besteht darin, es Benutzern zu ermöglichen, die Position eines Objekts im geografischen Raum eindeutig zu beschreiben. Es spielt keine Rolle, welches System Sie verwenden: sphärisch (Globales Referenzsystem) oder planar (Albers, Lambert, UTM, Zustandsebene usw. usw.), solange Sie Objekte an der richtigen Position platzieren können.

In Summe:

  1. ein Koordinatensystem ermöglicht es Ihnen, die geografische Position eines Objekts zu beschreiben,
  2. die Position des Objekts ist wichtig,
  3. Wie die Position des Objekts beschrieben wird (dh die Koordinaten), ist nicht wichtig.

Das einzige wirkliche Problem für uns ist, dass Daten aus verschiedenen Quellen, die integriert werden sollen, alle in derselben Koordinatenebene liegen müssen. Aufgrund der theoretischen Einschränkungen von UTM:

  1. UTM-Zonen sind auf 3 ° zu beiden Seiten des Mittelmeridians begrenzt.
  2. Eine Abbildung über die 3 ° -Begrenzung hinaus führt zu einer nicht akzeptablen Verzerrung der Luft
  3. Der Yukon überspannt 4 UTM-Zonen ...

... und die einfache Tatsache, dass unsere Benutzer in der Lage sein möchten:

  1. eine Vielzahl von Geodaten integrieren,
  2. Erstellen Sie Karten, die sich über mehrere UTM-Zonen erstrecken

... aber machen Sie sich keine Gedanken über die tatsächlichen Koordinaten, wir haben UTM für Albers aufgegeben.

Maßgeblich für die Festlegung dieses Standards war "Standard für die Verwendung von Kartenprojektionen in Britisch-Kolumbien für Ressourcen-, Kultur- und Kulturerbe-Inventare Ministerium für Umwelt, Land und Parks und Ministerium für Wälder des Ausschusses für Ressourceninventare der Arbeitsgruppe für digitale Daten" (Link) (how's das für einen unhandlichen Titel? :)

Matt Wilkie
quelle
1
Das ist ein unglaublicher unhandlicher Titel.
Relet
Ihre Behauptung, dass "alle Koordinatensysteme willkürlich sind", scheint angesichts der meisten modernen Literatur zu Projektionen zu fliegen, die zeigt, wie man eine Projektion auswählen kann, um einen optimalen Kompromiss zwischen den Auswirkungen der Verzerrungen für Ihre beabsichtigten Analysen zu erzielen . Es scheint auch nahezulegen, dass fast jede Projektion für jede Arbeit geeignet wäre , was - gelinde gesagt - eine unkonventionelle Haltung ist. Habe ich vielleicht falsch interpretiert, was du hier sagst?
whuber
@whuber: Das Wort "willkürlich" soll hier die Vorstellung vermitteln, dass wir Menschen der Realität da draußen ein mentales Konstrukt aufzwingen. Wenn wir zum Beispiel ein Zahlensystem zur Basis 12 verwenden würden, wäre das Koordinatensystem völlig anders, könnte aber die Welt genauso gut beschreiben. Auf keinen Fall will ich damit andeuten, dass es egal ist, welches System verwendet wird. In der Tat ist die Wahl von coord-sys oft die grundlegendste Entscheidung.
Matt Wilkie
Der zentrale Punkt dabei ist, dass die Abfrage desselben Standorts in Albers und UTM unterschiedliche Zahlen ergibt, der Standort im Verhältnis zu anderen jedoch so ähnlich ist, dass der Unterschied bedeutungslos wird. Ebenso sind Flächen- und Entfernungsberechnungen, die zwischen Albers und UTM verglichen werden, nah genug, um die Unterschiede in dieser Größenordnung als statistisches Rauschen zu betrachten. (Wir beschäftigen uns häufig mit Funktionen in Hunderten und Tausenden von Kilometern: Parks, Game Management Zones usw.)
matt wilkie
Danke für die Abklärung. Ihre allgemeine Sicht auf Koordinatensysteme scheint die Tatsache zu übersehen, dass viele Berechnungen nur in bestimmten Koordinatensystemen möglich oder in bestimmten Systemen viel effizienter sind. Obwohl bestimmte Systeme Punkte mit angemessener Genauigkeit positionieren könnten, beschreiben sie nicht, wie wir auf alle Fälle gleich gut über die Welt argumentieren wollen . ( ZB macht die Basis 12 keinen Unterschied, aber die projizierte im Vergleich zur geografischen.) Dies erklärt möglicherweise, warum es nicht paradox ist, dass die Auswahl eines Koordinatensystems eine wichtige Entscheidung ist.
whuber
5

Ich habe vorhin auf eine nicht :) verwandte Frage im QGIS-Forum geantwortet ...

Dies hängt davon ab, welches CRS Sie verwenden. Alle Koordinatensysteme verzerren die Realität auf die eine oder andere Weise. Sie verzerren entweder die grafische Darstellung, damit die Messung für einen "kleinen" Bereich lokalisiert und genauer ist, oder sie verzerren die Messung, damit uns gefällt, was wir sehen. Wie in den USA ist Albers ein weit verbreitetes "Bild" der USA mit einer schönen Kurve an der kanadischen Grenze und Maine größer als Texas. Es gibt jedoch einen relativ kleinen Bereich (in der Mitte), in dem Messungen genau durchgeführt werden können. UTM und Stateplane wurden für die USA entwickelt, um genaue Messungen zu lokalisieren und zu ermöglichen. Ja, die geodätische Messung unterscheidet sich immer von der Objektlänge, es sei denn, Sie erstellen das Objekt mit 3D-Maßen. Ich bin nicht mit QGIS-Messmethoden vertraut, aber Sie möchten eine geodätische Messung als die genaue verwenden. Dies kommt der Messung der realen Welt am nächsten (verstehen Sie, dass das von Ihnen verwendete Koordinatensystem eine Annäherung an die Ellipse der Erde verwendet, auf der Sie sich befinden, und das könnte einiges von + oder - enthalten sein). Hoffe das hilft auch nicht vergessen, dass lat long kein Koordinatensystem ist, es ist ein Winkelsystem (also Gradeinheiten)

21.10.2010 Frederick Löbig

  • Zitierten Text ausblenden - Hey Liste,

Wenn ich die Länge einer Polylinie mit dem Feldrechner berechne, unterscheidet sich der Wert von dem mit dem Messwerkzeug gemessenen Wert. Ich denke, dass dies ein Problem mit dem geodätischen Unterschied zwischen der tatsächlichen Länge und der projizierten flachen Länge ist.

Meine Frage lautet nun: Welcher der beiden Werte ist der exakte?

Prost, Freddy


Über die ESPG-Website sollten Sie in der Lage sein, ein lokales System zu finden, das sowohl grafische Qualität als auch Benutzerfreundlichkeit bietet. Raumbezug

EPSG dot Org

Weitere Diskussionen über lat, lon sollten jetzt folgen ... Lat Lon Wiki

Ich habe das Beispiel gegeben, dass Sie einen Basketball nehmen und einen Stift halten, der direkt in die Mitte des Basketballs zeigt. Wenn Sie sich vorstellen, dass der Stab durch den Erdmittelpunkt und durch den Schnittpunkt von Äquator / Greenwich-Mittelwert (Lat 0, Lon 0) verläuft, wird der Winkel durch Verschieben des Dübels nach Osten oder Westen von 0,0 um positive Zahlen erhöht oder im Fall der westlichen Hemisphäre durch - oder negative Zahlen -100 lon, 52 lat. Dies sind 100 Grad, gemessen vom Erdmittelpunkt westlich des mittleren Greenwich-Medians und 52 Grad nördlich des Äquators (Medians). Nehmen Sie einen Basketball und eine Stange und machen Sie es selbst. Es ist sehr hilfreich, lat lon zu verstehen.

Alt-Text

Brad Nesom
quelle