Überlegungen zum Koordinatensystem für Geoverarbeitungs-Services

Alle Geodatasets in ArcGIS enthalten einen Raumbezug. Ein Raumbezug besteht aus einem Koordinatensystem, einer Toleranz, einer Auflösung sowie einer x,y- und z-Domäne. Das Koordinatensystem definiert das Datum (die Form der Erde), die Karteneinheiten wie Meter, Fuß oder Längen- und Breitengrad sowie die Kartenprojektion der Daten. Koordinatensysteme können nicht projiziert (geographisches Koordinatensystem) oder projiziert (State Plane oder UTM zum Beispiel) sein.

Hinweis:

Alle ArcGIS for Server-Clients können Ausgabedaten in einem beliebigen Koordinatensystem anfordern. Der Server führt alle Koordinatenkonvertierungen automatisch für Sie aus und sendet die Daten im vom Client angeforderten Koordinatensystem an diesen zurück. Sie müssen keine Änderungen an Modellen oder Skripten vornehmen.

Webanwendungen und das Web Mercator-Koordinatensystem

Web Mercator zählt zu den bekanntesten Koordinatensystemen, die in Webanwendungen verwendet werden, da es den gesamten Globus als quadratische Fläche darstellt, die von Kacheln von 256 mal 256 Pixel abgedeckt werden kann. Das bedeutet, dass die Feature- oder Raster-Eingaben für Ihren Task von Clients wahrscheinlich im Web Mercator-Koordinatensystem vorliegen. Bei der Bereitstellung von Geoverarbeitungs-Services ist es wichtig, die Beschränkungen von Web Mercator zu verstehen und zu wissen, wie die Verarbeitung von Daten in Web Mercator vermieden werden kann, um korrekte Ergebnisse zu erzielen.

Der folgende Link bezieht sich auf eine kleine Webanwendung, die – etwas drastisch – die Auswirkungen von Web Mercator auf Entfernungs- und Flächenberechnungen zeigt.

http://links.esri.com/web_mercator_measurements

Die folgende Abbildung zeigt, wie die Fläche eines kleinen Polygons mithilfe der Beispielwebanwendung gemessen wird. Im rechten Fenster werden drei verschiedene Koordinatensysteme verwendet, um die Fläche und die Länge des Umfangs des Polygons zu berechnen. Das System State Plane Oregon North ist die genaueste Messung, gefolgt von der Messung UTM Zone 10, wobei beide Messungen einen geringen Prozentsatz voneinander abweichen. Beachten Sie hingegen die Web Mercator-Messungen; die Messung für Länge lautet 9600 Meter, was den Wert des State Plane Oregon North von 6763 um beinahe die Hälfte übersteigt. Wie Sie sehen können, ist Mercator für die Berechnung von Entfernungen und Flächen nicht zu empfehlen. Andere Koordinatensysteme, insbesondere winkeltreue Projektionen über große (kontinentale) Flächen, sind zum Messen von Entfernungen und Flächen ebenso wenig zu empfehlen. (In diesem Blog-Artikel finden Sie ein paar weitere Informationen zu Web Mercator: Measuring distances and areas when your map uses the Mercator projection (Messen von Entfernungen und Flächen, wenn die Karte die Mercator-Projektion verwendet).

Die Fläche dieses Polygons ändert sich deutlich, wenn der Web Mercator-Raumbezug verwendet wird.

Standardmäßig berechnen die meisten Geoverarbeitungswerkzeuge und von diesen erstellte Tasks Entfernungen und Flächen mithilfe des Koordinatensystems der Eingabedaten. Wenn ein Client Features an Ihren Task im Web Mercator-Koordinatensystem übergibt, hat dies erhebliche Folgen: Wenn Sie nichts tun, berechnen die von Ihrem Task verwendeten Geoverarbeitungswerkzeuge Entfernungen und Flächen in Web Mercator (dem Koordinatensystem der Eingabe-Features), und entsprechend dem oben stehenden Beispiel kann Ihr Task das Ergebnis 9600 Meter anstatt der genaueren 6763 Meter ausgeben.

In den restlichen Abschnitten dieses Themas werden Techniken erläutert, die Sie verwenden können, um Berechnungen in anderen Koordinatensystemen durchzuführen.

Verwenden des Ausgabe-Koordinatensystems (Umgebungseinstellung)

Geoverarbeitungsumgebungen sind zusätzliche Parameter, die die Ergebnisse eines Werkzeugs beeinflussen. Sie unterscheiden sich von den regulären Werkzeugparametern darin, dass sie in den Dialogfeldern der Werkzeuge (mit bestimmten Ausnahmen) nicht angezeigt werden. Vielmehr handelt es sich um Werte, die einmalig in einem eigenen Dialogfeld festgelegt und dann von Werkzeugen während der Ausführung verwendet werden.

Die Umgebung Ausgabe-Koordinatensystem wird verwendet um festzulegen, dass ein Geoverarbeitungswerkzeug alle Berechnungen mithilfe des in der Umgebung angegebenen Koordinatensystems durchführt und nicht das Koordinatensystem der Eingabedaten verwendet. Nicht alle Werkzeuge verwenden die Umgebungseinstellung "Ausgabe-Koordinatensystem". Informationen dazu, ob ein Werkzeug diese Umgebung verwendet, finden Sie auf der Referenzseite des Werkzeugs. Unten auf der Referenzseite sind die Umgebungen aufgeführt, die das Werkzeug verwendet. Wenn das Ausgabe-Koordinatensystem als Umgebung aufgeführt ist, wird es vom Werkzeug in Berechnungen verwendet.

Die Umgebungseinstellung "Ausgabe-Koordinatensystem" wird wie jede andere Geoverarbeitungsumgebung festgelegt und verwaltet; sie kann auf jede beliebige Ebene festgelegt werden und wird von Ihrem Task verwendet.

Weitere Informationen zu Umgebungseinstellungen und ihrer Verwendung in Geoverarbeitungs-Services

Arbeiten mit Werkzeugen, die die Umgebungseinstellung "Ausgabe-Koordinatensystem" nicht berücksichtigen

Es gibt viele Werkzeuge, die die Umgebungseinstellung "Ausgabe-Koordinatensystem" nicht berücksichtigen. In den meisten Fällen liegt dies daran, dass das Werkzeug keine Geometrien (wie Feld hinzufügen) verwendet, sodass das Koordinatensystem nicht berücksichtigt wird. Es gibt allerdings einige Werkzeuge, bei denen das Koordinatensystem wichtig ist und das Werkzeug die Umgebungseinstellungen des Koordinatensystems dennoch nicht berücksichtigt. Bei diesen Werkzeugen wird wahrscheinlich das Koordinatensystem der Eingabedaten verwendet, sodass Sie die Eingabe in ein anderes Koordinatensystem projizieren müssen, wenn das Koordinatensystem der Eingabe ungeeignet ist.

Die beiden Werkzeuge Near und Near-Tabelle erstellen beispielsweise berechnen Entfernungen von den Eingabe-Features zu anderen Features (den Near-Features). Keines dieser beiden Werkzeuge berücksichtigt die Umgebungseinstellung für das Koordinatensystem. Beide verwenden zur Berechnung von Entfernungen das Koordinatensystem der Eingabe-Features. Wenn ein anderes Koordinatensystem verwendet werden soll, müssen Sie die Eingabe in das gewünschte System projizieren.

Ein Beispiel für die Verwendung von Near-Tabelle erstellen finden Sie in Kurzer Überblick über das Erstellen von Geoverarbeitungs-Services. In diesem Beispiel sind die Near-Features eine Liste von fünf Layern. Zu Demonstrationszwecken befinden sich diese fünf Layer im State Plane-Koordinatensystem Nord-Oregon. Das folgende Modell zeigt die Verwendung des Werkzeugs Projizieren, um die Eingabe-Features in das State Plane-Koordinatensystem Nord-Oregon zu projizieren. Die projizierten Features werden in die Variable Projizierte Features geschrieben, die dann als Eingabe für das Werkzeug Near-Tabelle erstellen verwendet wird. Wenn das Werkzeug Near-Tabelle erstellen Entfernungen berechnet, verwendet es das State Plane-Koordinatensystem Nord-Oregon, da dies das Koordinatensystem der Eingabe-Features ist.

Tipp:

Das Werkzeug Projizieren erlaubt Ihnen nicht, die Ausgabe in den In-Memory-Workspace zu schreiben. Das Schreiben von Ausgaben in In_Memory ist eine Technik zur Performance-Verbesserung und wird im Thema Tipps zur Performance-Optimierung für Geoverarbeitungs-Services beschrieben. Wenn Sie Features projizieren müssen, aber in den In_Memory-Workspace schreiben möchten, können Sie stattdessen das Werkzeug Features kopieren verwenden. Das Werkzeug Features kopieren berücksichtigt die Umgebungseinstellung "Ausgabe-Koordinatensystem" und erlaubt Ihnen, Features in einem Koordinatensystem in ein anderes Koordinatensystem zu projizieren.

Geodätischer Puffer

Das Werkzeug Puffer wird in Geoverarbeitungs-Workflows häufig verwendet. Dieses Werkzeug reagiert besonders auf das Koordinatensystem. Puffer arbeitet in zwei Modi, abhängig davon, ob das Koordinatensystem projiziert (definiert durch eine flache, zweidimensionale Oberfläche) oder geographisch (definiert durch eine dreidimensionale sphäroidische Oberfläche) ist.

Wenn das Koordinatensystem geographisch ist, werden geodätische Puffer erstellt. Geodätische Puffer sind sehr genau, da sie mithilfe sphäroidischer Trigonometrie berechnet werden. Ein geodätischer Puffer um ein Punkt-Feature wird als Oval dargestellt, wenn er auf eine flache Karte projiziert wird, was gelegentliche Benutzer manchmal irritiert. Diese Puffer sind aber mit Sicherheit korrekt. Das Gegenteil stimmt ebenfalls: Ein Punkt-Puffer, der als perfekter Kreis dargestellt wird (besonders bei Puffern über eine große Fläche), ist mit Sicherheit falsch. Geodätische Puffer haben einen Nachteil: Im Vergleich zu einem Puffer, der auf einem projizierten Koordinatensystem berechnet wird (wo statt sphäroidischer Trigonometrie eine einfache euklidische Geometrie verwendet wird), erfordern sie eine hohe Rechenleistung.

Weitere Informationen zur Funktionsweise des Werkzeugs "Puffer"