Что должны знать ГИС профессионалы об основных картографических проекциях

Системы координат, также известные как картографические проекции, являются произвольными обозначениями пространственных данных. Их назначение – обеспечивать общий базис для связи отдельных точек и площадей на земной поверхности. Наиболее важное следствие в отношении систем координат – знать, что проекция существует и корректно связывает систему координат с данными. Существует два типа систем координат - географические и проекции.

Географическая система координат использует трехмерную сферическую поверхность для определения положения на Земле. Она включает угловые единицы измерения, начальный меридиан и датум (основанный на сфероиде). В географической системе координат точка определяется параметрами долготы и широты. Широта и долгота - это углы, вершина которых расположена в центре Земли, а одна из сторон проходит через точку на земной поверхности. Углы, как правило, измеряются в градусах (или в градах).

Более подробно о географических системах координат

Система координат проекции определяется на плоской, двухмерной поверхности. В отличие от географической системы координат, проекционная система координат имеет постоянную длину, углы и области в двух измерениях. Она всегда базируется на географической системе координат, которая спроецирована на сферу или сфероид.

В проективной системе координат положение определяется координатами X,Y на координатной сетке, с исходной точкой в центре сетки. Каждая точка определяется двумя параметрами относительно центральной точки. Один параметр определяет её горизонтальное положение, другой – вертикальное.

Более подробно о проективных системах координат.

Когда были разработаны первые картографические проекции, ошибочно предполагалось, что Земля – плоская. Позднее это предположение было пересмотрено, и Земля была принята за точную сферу. В 18-ом веке люди начали понимать, что Земля не абсолютно круглая. Это было началом представления о картографическом сфероиде.

Для более точного отображения положения на поверхности Земли, картографы изучили форму Земли (геодезия) и создали концепцию сфероида. Датум связывает сфероид с отдельными частями земной поверхности. Современные датумы спроектированы так, что они достаточно хорошо подходят для всей земной поверхности.

Наиболее широко используемые датумы в Северной Америке:

• NAD 1927 (North American Datum 1927) использует сфероид Кларка 1866 года
• NAD 1983 использует сфероид Geodetic Reference System (GRS) 1980
• World Geodetic System (WGS) 1984 использует сфероид WGS 1984

Современные сфероиды разрабатываются на основе спутниковых измерений и более точны, чем созданные в 19-ом и начале 20-го веках.

Вы должны знать, что термины «географическая система координат» и «датум» взаимозаменяемы.

Более подробно о датумах.

Координаты положения точек могут изменятся в зависимости от датума и сфероида, на которых эти координаты базируются, даже если используются некоторые картографические проекции и параметры проекций. Например, географические координаты города Беллингхем в штате Вашингтон, приведенные ниже, вычислены для трех разных датумов:

Датум	Широта	Долгота
NAD 1927	48.7440490722656	-122.466903686523
NAD 1983	48.7438798543649	-122.46818353793
WGS 1984	48.7438798534299	-122.46818353793

В принципе, в хорошо организованных данных информация о системе координат получается от источника данных. Не стоит угадывать систему координат, это приводит к ошибкам в базе геоданных. Необходимые параметры - следующие:

Geographic coordinate system (Datum)
Unit of measure
Zone (for UTM or State Plane)
Projection
Projection parameters

Параметры проекции могут уточняться, в зависимости от вида проекции. Например, для конических проекций Альберса и Ламберта обязательны следующие параметры:

1st standard parallel
2nd standard parallel
Central meridian
Latitude of origin
False easting
False northing
Unit of measure

Вы можете определить систему координат для данных с помощью инструмента Задать проекцию (Define Projection) в наборе инструментов управления данными (Data Management toolbox).

Если система координат данных определена, но не совпадает с системой координат, используемой в организации, вы можете перепроектировать данные, Вы можете перепроецировать данные в наборе классов базы геоданных, классе объектов или наборе растровых данных с помощью инструмента Проецировать (Project) или инструмента Проецировать растр (Project Raster) в наборе инструментов управления данными (Data Management toolbox).