State-Plane-Koordinatensystem
Beschreibung
Das State-Plane-Koordinatensystem (auch SPCS, SPC, State Plane oder State) ist keine Projektion. Es ist ein Koordinatensystem, das die 50 Staaten der USA, Puerto Rico und die Amerikanischen Jungferninseln in mehr als 120 nummerierte Abschnitte, so genannte Zonen, unterteilt. Jede Zone verfügt über eine zugewiesene Codenummer, die die Projektionsparameter für die Region definiert.
Projektionsmethode
Die Projektion kann zylindrisch oder konisch sein.
Warum das State-Plane-Koordinatensystem verwenden?
Regierungsorganisationen und Gruppen, die mit ihnen zusammenarbeiten, verwenden überwiegend das State-Plane-Koordinatensystem. Häufig sind dies Datenbanken von Landkreisen oder städtische Datenbanken. Der Vorteil bei der Verwendung des SPCS ist, dass sich die Daten zusammen mit anderen Datenbanken, die dieselbe Fläche abdecken, in einem herkömmlichen Koordinatensystem befinden.
Was ist das State-Plane-Koordinatensystem?
Das State-Plane-Koordinatensystem wurde für die Kartenerstellung im großen Maßstab in den USA entworfen. Es wurde in den 1930ern vom U.S. Coast and Geodetic Survey entwickelt, um für Landvermesser und Kartografen ein gemeinsames Bezugssystem zu bieten. Ziel war die Erstellung eines winkeltreuen Kartenerstellungssystems für das Land mit maximaler Maßstabsverzerrung von einem Teil pro 10.000 und außerdem die Berücksichtigung der Grenzen der Vermessungsgenauigkeit.
Es wurden drei winkeltreue Projektionen ausgewählt: die winkeltreue Lambert-Kegelprojektion für die Staaten, die in Ost-West-Richtung länger sind, z. B. Tennessee und Kentucky, die transversale Mercator-Projektion für Staaten, die in Nord-Süd-Richtung länger sind, z. B. Illinois und Vermont, und die schiefachsige Mercator-Projektion nach Hotine für den Landzipfel von Alaska, da dieser in einem bestimmten Winkel liegt.
Um eine Genauigkeit von einem Teil pro 10.000 zu erhalten, war es notwendig, viele Staaten in Zonen zu unterteilen. Jede Zone verfügt über einen eigenen Mittelmeridian oder eigene Standardparallelen, um die gewünschte Genauigkeit zu erhalten. Die Grenzen dieser Zonen entsprechen den Staatsgrenzen. Kleinere Staaten, z. B. Connecticut, bestehen aus nur einer Zone, während Alaska aus 10 Zonen besteht und alle drei Projektionen erfordert.
Dieses Koordinatensystem wird hierin als State-Plane-Koordinatensystem von 1927 (SPCS 27) bezeichnet. Es basiert auf einem Netzwerk von geodätischen Kontrollpunkten, die als North American Datum von 1927 (NAD 1927 oder NAD27) bezeichnet werden.
Das State-Plane-Koordinatensystem und das North American Datum
Die technologischen Fortschritte der vergangenen 50 Jahre haben zu Verbesserungen in der Messung von Entfernungen, Winkeln sowie der Größe und Form der Erde geführt. Dies und die Verlegung des Datumsursprungs aus Meades Ranch in Kansas zum Mittelpunkt des Massenzentrums der Erde aus Gründen der Kompatibilität mit Satellitensystemen erforderte eine Neudefinierung von SPCS 27. Das neu definierte und aktualisierte System wird als State-Plane-Koordinatensystem von 1983 (SPCS 83) bezeichnet. Die Punktkoordinaten für SPCS 27 und SPCS 83 sind unterschiedlich. Hierfür gibt es mehrere Gründe. Im SPCS 83 sind alle von der NGS veröffentlichten State Planen-Koordinaten in metrischen Einheiten angegeben, die Form des Sphäroids der Erde ist etwas anders, einige Staaten haben ihre Zonengrenzen verschoben, und auch die Längen- und Breitengradwerte unterscheiden sich.
Offiziell werden die SPCS-Zonen von ihrem NGS-Code identifiziert. Als Esri die NGS-Codes implementierte, gehörten sie zu einem vorgeschlagenen Federal Information Processing Standard (FIPS). Daher werden die NGS-Zonen bei Esri als FIPS-Zonen identifiziert. Der vorgeschlagene Standard wurde zwar zurückgezogen, aus Kontinuitätsgründen behält Esri den Namen "FIPS" jedoch bei.
Vereinzelt wird das System des US-amerikanischen Bureau of Land Management (BLM) verwendet. Das BLM-System ist veraltet und beinhaltet für einige der neuen Zonen keine Codes. Zudem überschneiden sich die Werte. Wir empfehlen Ihnen, stets die NGS-/FIPS-Codes zu verwenden.
In der Neudefinierung von SPCS 27 zu SPCS 83 wurden die folgenden Zonenänderungen vorgenommen. Die unten aufgeführten Zonennummern sind FIPS-Zonennummern. Außerdem haben sich der östliche und nördliche Versatz oder der Ursprung der meisten Zonen geändert.
- Kalifornien: Die Kalifornien-Zone 7, SPCS 27 FIPS-Zone 0407, wurde eliminiert und in die Kalifornien-Zone 5, SPCS 83 FIPS-Zone 0405, übernommen.
- Montana: Die drei Zonen für Montana, SPCS 27 FIPS-Zonen 2501, 2502 und 2503, wurden zu einer einzelnen Zone, SPCS 83 FIPS-Zone 2500, zusammengefasst.
- Nebraska: Die beiden Zonen für Nebraska, SPCS 27 FIPS-Zonen 2601 und 2602, wurden zu einer einzelnen Zone, SPCS 83 FIPS-Zone 2600, zusammengefasst.
- South Carolina: Die beiden Zonen für South Carolina, SPCS 27 FIPS-Zonen 3901 und 3902, wurden zu einer einzelnen Zone, SPCS 83 FIPS-Zone 3900, zusammengefasst.
- Puerto Rico und die Jungferninseln: Die zwei Zonen für Puerto Rico und die Jungferninseln St. Thomas, St. John und St. Croix, SPCS 27 FIPS-Zonen 5201 und 5202, und wurden zu einer einzelnen Zone, SPCS 83 FIPS-Zone 5200, zusammengefasst.
Längeneinheit
Die Standardmaßeinheit für SPCS 27 ist die US-amerikanische Einheit Fuß. Die gebräuchlichste Maßeinheit für SPCS 83 ist Meter. Für die Umrechnung zwischen Fuß und Metern bestehen in den USA zwei unterschiedliche Standards. Die Staaten, die sowohl Fuß als auch Meter als Maßeinheit verwenden, haben gesetzlich festgelegt, welche Fuß-Meter-Umrechnung anwendbar ist. Der Unterschied beträgt lediglich zwei Teile pro Million; allerdings kann sich dieser Unterschied deutlich bemerkbar machen, wenn Datasets mit doppelter Genauigkeit gespeichert werden. Die US-amerikanische Maßeinheit Fuß entspricht 1.200/3.937 m oder 0,3048006096 m. Die internationale Maßeinheit Fuß beträgt 0,3048 m.
Beispiele für Zonendefinitionen
Im Folgenden werden zwei Beispiele für SPCS 83-Parameter dargestellt:
|
Staat |
Ost-Alabama |
Tennessee |
|
ZONE |
3101 |
5301 |
|
FIPS-Zone |
0101 |
4100 |
|
Projektion |
Transversale Mercator-Projektion |
Winkeltreue Lambert-Kegelprojektion |
|
Standardparallelen |
35°15' 36°25' |
|
|
Zentral Meridian |
-85°50' |
-86°00' |
|
Maßstabsfaktorverkleinerung am Mittelmeridian |
1:25,000 |
1:15,000 |
|
Breitengrad des Ursprungs |
30°30' |
34°20' |
|
Längengrad des Ursprungs |
-85°50' |
-86°00' |
|
Östlicher Versatz |
200,000 |
600,000 |
|
Nördlicher Versatz |
0 |
0 |
Verwendung
Für Standard USGS 7½ und Kartenblätter mit 15 Minuten verwendet.
Wird in den USA für die meisten bundesstaatlichen, staatlichen und lokalen Kartenerstellungsprojekte im großen Maßstab verwendet.
Parameter
Workstation
- Verwenden Sie die Unterbefehle ZONE oder FIPSZONE, um eine State Planen-Zone anzugeben.