Quais estratégias, critérios ou regras usar para selecionar sistemas de coordenadas?

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Quais estratégias, critérios ou regras você usa para selecionar sistemas de coordenadas para

  • a) armazenar,
  • (b) analisar e
  • (c) exibição de dados GIS?

(Ofereço humildemente minha resposta a uma pergunta relacionada sobre análise de bacias hidrográficas como um exemplo das considerações envolvidas em (b).)

Quais são as armadilhas a serem observadas?

Links para sites da Web que você considera particularmente úteis nesse sentido são bem-vindos.

coordinate-system datum whuber
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Prevejo um conjunto variado de respostas, porque a solução pode depender dos objetivos do seu aplicativo GIS; portanto, não hesite em oferecer sua resposta, mesmo que outras pessoas tenham sido postadas!
whuber
O @Kirk Kuykendall faz uma excelente observação em um contexto de mapeamento da Web (que pode servir como resposta a este tópico) em um comentário em gis.stackexchange.com/q/10438/664 .
whuber
O sistema de coordenadas usado apenas importa se você estiver preocupado com a precisão. Engenheiros e agrimensores não usam UTM.
11443 Jerry
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@ Jerry, eu discordo totalmente do seu ponto. Engenheiros e agrimensores estão mais preocupados com a precisão do que qualquer outra pessoa. É por isso que, na maioria dos casos, eles optaram por usar um ponto de controle local como origem do sistema de coordenadas. Mas isso é irrelevante, pois sua resposta realmente não fala sobre como selecionar um sistema de coordenadas.
Devdatta Tengshe
Jerry, @Devdatta está correto por razões adicionais: a escolha do sistema de coordenadas também altera a impressão visual do mapa, portanto, mais do que precisão está em jogo: precisamos nos preocupar com o modo como os leitores de mapas entendem a saída cartográfica e isso pode ser fortemente influenciado pelos sistemas de coordenadas. Mas voltando à precisão: algumas escolhas (ruins) de sistemas de coordenadas criam quantidades infinitas de imprecisão, o que implica que, para qualquer finalidade, você deve se preocupar com a precisão em algum grau.
whuber

Respostas:

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uma. É uma boa prática armazenar uma versão dos dados na projeção em que foram capturados. A re-projeção pode ser um processo com perdas e é importante ter o original. Eu tenho uma preferência por armazenar no WGS84 por uma questão de simplicidade.

b. Dependendo do seu software, pode ser necessário reprojetar em projeções baseadas em medidores, como o UTM. Está sendo adicionado suporte para geodésico nativo (PostGIS, SQL server). Para análise de varredura, pode ser preferível manter os dados no formato fornecido para evitar perda de dados por interpolação.

c. Os sistemas de mapeamento da Web padronizaram o mercator esférico e, para sobrepor os ladrilhos, eles precisam estar nessa projeção. Para sobrepor o vetor no google maps, você usa o WGS84. Se você não está direcionando o mapeamento da web, geralmente haverá uma projeção local que é padrão.

Matthew Snape
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Estou aceitando essa resposta, apesar de sua relativa impopularidade, porque aparentemente ela reconhece a distinção entre o formato em que as coordenadas são armazenadas e os formatos em que são usadas para análise e processamento. Embora todas as outras respostas sejam interessantes e úteis - sou grato por elas e votei em todas elas - a pergunta não se refere a questões de distorção na projeção, que parece ser o foco de muitas das respostas.
whuber
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Eu descobri o FlexProjector ontem. Permite interativamente explorar várias projeções mundiais, ajustar seus parâmetros e até inventar novas projeções enquanto exibe resultados na tela imediatamente, com Tissot Indicatrix (embora eu ainda não saiba se são aproximados ou precisos ).

texto alternativo

O Flex Projector é de código aberto (GPL2) e multiplataforma (linux, mac, windows), escrito por Bernhard Jenny, Instituto de Cartografia ETH de Zurique. Verdadeiramente um presente maravilhoso para as profissões geoespaciais e a comunidade.

Matt Wilson
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+1 Obrigado por compartilhar isso. É tão útil que não devemos nos importar com a precisão dos indicadores Tissot :-), mas nas capturas de tela de exemplo, todas parecem verdadeiras elipses, o que é um bom sinal.
whuber
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Para informações detalhadas, bonitas e bem apresentadas sobre quase todos os aspectos das projeções de mapas em escala mundial, não posso elogiar suficientemente as páginas de Projeção de Mapas de Carlos Furuti .

A grande quantidade de informações pode ser assustadora e às vezes assusta as pessoas; portanto, aqui estão duas páginas iniciais dignas de nota para você se apaixonar: Avaliação e medição de distorção usando o Tissot Indicatix . Todos os círculos na imagem a seguir compreendem a mesma área e distância no chão. (Matt Perry tem um pequeno script gdal / ogr para gerar formas de tecidos aqui ). Em segundo lugar, consulte a tabela Resumo das projeções com miniaturas.

Projeção Mercator com Tissot Indicatrix

Matt Wilson
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Obrigado Matt. Boas referências. Observe, porém, que o roteiro de Matt Perry se aproxima apenas dos indicadores de Tissot; em alguns casos, fornece valores lamentavelmente distorcidos. Ele e Carlos Furuti parecem não ter percebido que é possível calcular com precisão uma TI usando um pequeno círculo (por exemplo, raio de 10 metros) e, em seguida, apenas redimensioná-la por uma quantidade constante em torno de seu centro para exibição em um mapa. Mas, em geral, até a representação distorcida é útil.
whuber
Obrigado pelo aviso e correção Bill. Eu tinha tomado as afirmações pelo valor de face. Como se determina se uma indicatriz é válida?
Matt Wilkie
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As formas das indicatrizes fornecem uma pista útil. Observe aqueles onde ocorrem as maiores distorções, especialmente as que apresentam fortes excentricidades. Se elas não forem mais elipses - por exemplo, se elas começarem a parecer bananas - você pode ter certeza de que o cálculo é inválido. A indicatriz de Tissot é uma aproximação de segunda ordem à derivada da projeção e, como tal, necessariamente é sempre uma elipse perfeita.
whuber
Agora uma pergunta de seu próprio: Criando um precisas Tissot indicatriz
wilkie mate
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Nossa estratégia é usar o mesmo para a, bec. A reprojeção é cara.

(Armazenamos, analisamos e exibimos dados na projeção mais usada por nossos usuários - nossa zona UTM nacional - ou em uma delas. Sendo esta, na Noruega, qualquer projeção Mercator está distorcendo muito. Ainda assim, as projeções WGS84 / Google EPSG: 4326 / EPSG: 900913 são os outros relevantes com os quais temos de lidar. YMMV)

relet
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Relet disse tudo. A mesma projeção é usada para todos os três e raramente é alterada. Qual é usado? A projeção local, ninguém aqui usa outras coisas - no meu caso, o Transverse Mercator local (não o UTM) e muito raramente a projeção geográfica.
jonatr
Quando você diz que "usa o mesmo para ... c" e "a reprojeção é cara", está argumentando contra o uso de qualquer recurso de projeção on-the-fly de qualquer GIS?
whuber
Absolutamente não. Mas faz sentido armazenar dados na projeção que será mais usada, se houver uma clara disparidade.
relet
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Sem entrar em muitos detalhes (que podem ser obtidos com alguns dos recursos mencionados nas respostas anteriores), a resposta cartográfica padrão é "depende do seu uso e do seu público". Todas as projeções distorcem pelo menos um dos seguintes itens: forma, área ou direção. Por exemplo, se sua análise exigir medições precisas da área, você precisará usar uma projeção que preserve a área. Sua escolha também dependerá da área geográfica de interesse: é grande (a Terra inteira, um continente inteiro) ou relativamente pequena (uma cidade, município ou mesmo uma região em alguns casos). Os sistemas de coordenadas UTM e Plano Estadual (baseados em projeções) podem funcionar bem nessas áreas, mas são inúteis em todo um continente. Seu público-alvo também é importante porque eles podem ter uma projeção específica que estão acostumados a assistir (mesmo que não o conheçam) ou um padrão específico que esperam. Porém, uma coisa é certa: mesmo que você armazene seu conjunto de dados em coordenadas geográficas, eu não recomendaria o uso de GC para uma representação cartográfica real, a menos que você precisasse absolutamente - forma, área e direção estão TODAS distorcidas e, além disso, o o mapa resultante provavelmente será feio.

kathi Hannaford
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+1 Obrigado por apresentar algumas considerações importantes e abordar as três partes (a, bec) da pergunta. Eu esperava ver mais respostas como essa.
whuber
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Assim como Relet e Jonatr, usamos um sistema de coordenadas local, se possível, que no nosso caso é Albers. Nosso raciocínio :

Todos os sistemas de coordenadas são arbitrários. Por um sistema de coordenadas, entendemos simplesmente um sistema alfanumérico pelo qual as posições de objetos geográficos podem ser descritas sem ambiguidade. Por arbitrário, queremos dizer que não há mágica em como esses sistemas foram desenvolvidos ... eles são completamente inventados. Seu único objetivo é permitir que os usuários descrevam sem ambiguidade a posição de um objeto no espaço geográfico. Não importa qual sistema você use: esférico (Sistema de Referência Global) ou plano (Albers, Lambert, UTM, Plano Estadual, etc, etc ...), desde que você possa colocar objetos no local correto.

Em suma:

  1. um sistema de coordenadas permite descrever a posição geográfica de um objeto,
  2. a posição do objeto é importante,
  3. como a posição do objeto é descrita (isto é, coordenadas) não é importante.

A única questão real para nós é que, para integrar dados de várias fontes, todos eles devem residir no mesmo plano de coordenadas. Devido às limitações teóricas da UTM:

  1. As zonas UTM estão limitadas a 3 ° em ambos os lados do meridiano central,
  2. o mapeamento além da limitação de 3 ° resulta em distorção aérea inaceitável
  3. o Yukon abrange 4 zonas UTM ...

... e o simples fato de que nossos usuários desejam:

  1. integrar uma variedade de dados espaciais,
  2. criar mapas que abrangem várias zonas UTM

... mas não se preocupe com as coordenadas reais, abandonamos o UTM for Albers.

O instrumento para estabelecer esse padrão foi "Padrão para o uso de projeções de mapas na Colúmbia Britânica para Ministério do Meio Ambiente, Terras e Parques e Ministério das Florestas do Inventário de Recursos, Culturas e Patrimônio e Ministério das Florestas do Comitê de Inventário de Recursos do Grupo de Trabalho de Dados Digitais" (link) (como está isso por um título pesado? :)

Matt Wilson
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Esse é um título pesado e pesado.
relet 21/10
Sua afirmação de que "todos os sistemas de coordenadas são arbitrários" parece estar na face da maior parte da literatura moderna sobre projeções, que mostra como é possível selecionar uma projeção para obter um equilíbrio ideal entre os efeitos das distorções nas análises pretendidas . Também parece sugerir que quase qualquer projeção seria adequada para qualquer trabalho, o que - para dizer o mínimo - é uma postura não convencional. Talvez eu tenha interpretado mal o que você está dizendo aqui?
whuber
@ whuber: a palavra "arbitrário" aqui tem a intenção de transmitir a idéia de que nós, os humanos, estamos impondo uma construção mental à realidade lá fora. Se estivéssemos usando, por exemplo, um sistema de números de base 12, o sistema de coordenadas seria completamente diferente, mas também poderia descrever o mundo. De maneira alguma pretendo sugerir que não importa qual sistema seja usado. De fato, a escolha de coordenadas é frequentemente a decisão mais fundamental a ser tomada.
Matt Wilkie
O ponto central disso é que a consulta do mesmo local em Albers e UTM produz números diferentes, mas o local em relação aos outros é tão semelhante que torna a diferença sem sentido. Da mesma forma, os cálculos de área e distância comparados entre Albers e UTM estão próximos o suficiente para que as diferenças possam ser consideradas ruído estatístico nessa escala. (Nós geralmente lidar com recursos na ordem das centenas e milhares de Km Parques, zonas de gestão do jogo, etc.)
wilkie mate
Obrigado pelo esclarecimento. Sua visão ampla dos sistemas de coordenadas, embora correta, parece ignorar o fato de que muitos cálculos são possíveis apenas em determinados sistemas de coordenadas ou são muito mais eficientes em determinados sistemas. Assim, mesmo que certos sistemas possam posicionar pontos com precisão apropriada, eles não descrevem como queremos raciocinar sobre o mundo igualmente bem, por qualquer meio. ( Por exemplo, a base 12 não faz diferença, mas o projetado versus o geográfico.) Isso talvez explique por que não é paradoxal que a escolha de um sistema de coordenadas seja uma decisão importante.
whuber
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Eu respondi a uma pergunta não relacionada não :) no fórum qgis anteriormente ...

Isso dependeria de qual CRS você está usando. Todos os sistemas de coordenadas distorcem a realidade de uma maneira ou de outra. eles distorcem a representação gráfica para que a medição seja localizada e mais precisa para uma área "pequena" ou distorcem a medição para que gostemos do que vemos. Como nos EUA48, albers é uma "imagem" comum dos EUA com uma boa curva na fronteira canadense, e o Maine maior que o Texas, curva bem centrada em algum lugar do centro-oeste. No entanto, existe uma área relativamente pequena (no centro) onde as medições podem ser feitas com precisão. O UTM e o Stateplane são feitos para os EUA localizarem e permitirem medições precisas. Sim, a medição geodésica sempre será diferente do comprimento do objeto, a menos que você construa o objeto com medidas 3D. Eu não estou familiarizado com os métodos de medição qgis, mas você gostaria de usar uma medição geodésica como a exata. Ele chegará mais perto (entenda que o sistema de coordenadas que você está usando utiliza uma aproximação da elipse da Terra em que você está, e que pode ter um pouco de + ou - embutido) em ser a mesma medida do mundo real. Espero que isso ajude Também não esqueça que o longo prazo não é um sistema de coordenadas, é um sistema angular (portanto, unidades de graus)

21/10/2010 Frederick Löbig

  • Ocultar texto citado - Hey list,

quando calculo o comprimento de uma polilinha com a calculadora de campo, o valor é diferente daquele medido com a ferramenta de medição. Penso que este é um problema com a diferença geodésica entre o comprimento real e o comprimento plano projetado.

Minha pergunta agora é: Qual dos dois valores é o exato?

Saúde, Freddy

Usando o site da ESPG, você poderá localizar um sistema local que ofereça qualidade gráfica e usabilidade de medição. Referência espacial

Org EPS dot dot

Outras discussões sobre lat, lon devem seguir agora ... Lat Lon wiki

Dei o exemplo de que você pega uma bola de basquete e segura um pino (bastão) apontando diretamente para o centro (da bola de basquete). quando você imagina o manípulo cruzando o centro da terra e a interseção da mediana da média do equador / greenwich que seria lat 0, lon 0. Mover a cavilha para o leste ou oeste aumenta o ângulo de 0,0 por números positivos ou no caso do hemisfério ocidental por - ou números negativos -100 lon, 52 lat. isto é 100 graus medidos do centro da terra a oeste da mediana média de greenwich e 52 graus ao norte do equador (mediana). Pegue uma bola de basquete e uma vara e faça você mesmo. É realmente útil entender mais tarde.

texto alternativo

Brad Nesom
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