Cистемы координат ГИС

2 типа координат:

общегеографические (геодезические);
картографические, основанные на проекции.

Горизонтальные системы координат

Проекция Меркатора

для определения местоположения объектов на поверхности Земли.
Местоположение объекта определяется значениями сферических углов широты и долготы. Единица измерения - градус.
Широта и долгота однозначно определяют положение объекта на поверхности шара.

Географическая (геодезическая) система координат

коэффициент сжатия;
a - большая полуось;
b - малая полуось

Двухосный
эллипсоид вращения

f=0 fЗемли = 0.003353

эллипсоидом

Земли

Общеземной эллипсоид описывает фигуру Земли в целом

эллипсоида используется косвенный метод:
для некоторой точки на реальной поверхности Земли (начального пункта) фиксируются значения широты и долготы;
производится совмещение нормали к поверхности референц-эллипсоида и отвесной линии в начальной точке;
плоскость меридиана начального пункта устанавливается параллельно оси вращения Земли.

Эти данные называются геодезическими датами (datum).
Координаты всех остальных точек на эллипсоиде являются расчетными по отношению к начальной точке.

з.д.
34° 01′ 43.77884″ с.ш.
ГСК NAD27:
-117° 12′ 54.61539 з.д.
34° 01′ 43.72995″ с.ш.

Датум жестко фиксируют систему геодезических координат относительно тела Земли. В то время как сфероид аппроксимирует форму Земли, датум определяет положение сфероида относительно центра Земли.
Изменение датума (географической системы координат) приводит к изменению координат точки наблюдения.

Пример:

Земли 90" - RUSSIA_PZ90;
Геоцентрический датум ;
Система GLONASS.
WGS 84 (Геодезическая система мира 1984 года, WGS84 _ World Geodetic System of 1984)
Сфероид WGS_1984;
Геоцентрический датум ;
Мировой.

Датумы, используемые в России:

датум (основанный на сфероиде).

Географические координаты позволяют осуществлять нерегулярные измерения Земной поверхости.

1° по долготе на экваторе = 111 км;
на широте 60° = 55.8 км;
на широте 90° = 0 км

Вывод:

проекций определяют правила проецирования координат на плоскую двухмерную поверхность.

СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ПРОЕКЦИЙ

постоянные длины, углы и площади на плоской двумерной поверхности.
Спроецированная система координат является производной от географической системы координат .

плоскость карты

КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ

на карте.

Картографическая сетка географической системы координат, спроецированной на цилиндрическую поверхность.

длина или направление объектов.

По характеру искажений выделяются:
равноугольные;
равновеликие;
произвольные (равнопромежуточные);
проекции истинного направления (азимутальные).

пересечения центрального меридиана и стандартной параллели.

Значения центрального меридиана и стандартной параллели определяют, какая часть поверхности Земли спроецирована.

(UTM)

Проекция Гаусса-Крюгера

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Зоны проекции Гаусса – Крюгера

nГК = nUTM -30

координаты X включает номер зоны. Пример: 15600 15 – номер зоны
600 – x=600 км от начала координат зоны

равноугольные (или равноплощадные);
Навигационные - равнопромежуточные, азимутальные

Выбор проекции

Часто при мелкомасштабных съемках изучаемая область может пересекать 2 или более зон проекции Гаусса-Крюгера (UTM) и требуется задавать новые параметры проекций.

Площадь
исследования

относительно поверхности Земли.
Существуют 2 вида систем высот:
Сфероидальные : вертикальные координаты отсчитываются от соответствующего эллипсоида географической системы координат.
Пример: система GPS определяет высоты относительно эллипсоида WGS 1984.

Гравитационные: высоты определяются от поверхности квазигеоида.

h – высота в сфероидальной системе;
H – высота в гравитационной системе;
N – разность высот.

уровня для измерения высот.
Система "от межени" или "от многолетнего среднего минимума уровня" применяется для измерения глубин.

В гравитационной системе высот нулевая отметка устанавливается через локальный усредненный уровень моря или репер.

Средний уровень моря

Многолетний средний
минимум уровня

Высота

Глубина

ArcGIS использует 2 вида координат.
Системы координат фрейма данных

Система координат фрейма определяет, в какой системе координат создается карта в ArcMap.

Система координат фрейма выбирается пользователем в зависимости от назначения карты и требований заказчика.
Система координат фрейма может не совпадать с системой координат данных, используемых при ее создании.

какой системе координат определено положение объектов слоя карты.

Система координат набора данных определяется при создании данных и не может быть изменена пользователем в Свойствах слоя !!!

географической системы координат

Детальная информация о системе координат набора данных включает:
Название проекции
Масштабный коэффициент
Центральный меридиан
Начальная широта отсчета
Ложный сдвиг в восточном направлении
Ложный сдвиг в северном направлении и др.

Координатный домен в градусах

Координатный домен в единицах проекции

Приложение ArcCatalog

тот же сфероид

Целевая и исходная проекции используют разные сфероиды

1

1

2

3

2

Изменение системы координат набора данных осуществляется с помощью перепроецирования данных.
Переход от одной проекции к другой – это сложный 2- или 3-ступенчатый процесс пересчета координат объектов.

преобразование датумов.

Пересчет географических координат в геоцентрические XYZ.

Пересчет новых геоцентрических координат X’Y’Z’ в географические.

’

’

’

1

2

3

Сдвиг осей XYZ

Поворот осей

Проецировать

определены системы координат наборов данных

Перепроецирование «на лету»

и

В ArcGIS, в приложении ArcMap, реализована возможность перепроецирования «на лету»:
картографические данные слоя, координаты которых записаны в одной проекции, могут отображаться на карте в другой проекции, соответствующей системе координат фрейма;
система координат набора данных (слоя) не изменяется.