Как работает инструмент Проецировать (набор инструментов Покрытие)

Инструмент Проецировать (Project) обеспечивает преобразование координат одной проекции в координаты другой для любых проекций, имеющихся в Списке поддерживаемых картографических проекций. Картографические проекции позволяют представлять области земной поверхности (сфероида) на карте (плоской поверхности). Проекция более точно задает местоположение объекта на карте относительно его реального положения.

Однако, представление трехмерной поверхности на двумерной плоскости неминуемо влечет за собой искажение некоторых параметров, таких как форма, площадь, расстояние или направление, для каждой проекции присущи свои особенности искажения. Каждая проекция имеет индивидуальные характеристики, делающие ее пригодной для одних приложений и непригодной для других.

Определения и обсуждение параметров различных проекций

Большая полуось эллипсоида

Характеризует размер Земли по радиусу наиболее широкой части. По умолчанию используется значение, измеренное Кларком в 1866 году — 6 378 206 метров (другие значения оси см. в разделе Сфероиды и сферы).

Малая полуось эллипсоида

Это радиус Земли в наиболее узкой части. Значение Кларка 6.356.584 метра - это значение по умолчанию.

Вы можете задать сфероид с помощью подкоманды Сфероид или задать значения осей с помощью подкоманды Параметры.

Стандартная параллель

В конических проекциях стандартная параллель - это одна или две линии широты, по которым конус касается Земли. В легендах карт конической проекции следует указывать широты стандартных параллелей.

Центральный меридиан

В конических проекциях центральный меридиан - это единственная истинно вертикальная линия долготы на карте. Как правило, он находится в центре карты. В легенде желательно указать долготу центрального меридиана.

Сдвиг на восток

Многие проекции имеют начальную точку. Например, начало координат может быть расположено на пересечении центрального меридиана и стандартной параллели или центрального меридиана и широты начала координат проекции (см. ниже). Точка начала координат для каждой проекции своя. Ложный восточный сдвиг - это значение х-координаты относительно этой начальной точки. Например, когда начальная точка проекции (в координатах широты-долготы) находится в центре карты, все области к западу от начальной точки будут отрицательными, если ложный восточный сдвиг равен 0. Чтобы координаты x были положительными для всей карты, необходимо, чтобы ложный восточный сдвиг имел некоторое положительное значение.

Сдвиг на север

Понятие, аналогичное ложному восточному сдвигу, но только обозначающее сдвиг по оси y. На примере выше видно, что если точка начала координат находится в центре карты, то все, что находится к югу от нее, имеет отрицательные значения, если только для нее не установлена положительная величина. Смещение по широте или долготе должно быть указано в метрах (единицы параметров сфероида). Альтернативным, хотя и не рекомендуемым вариантом является использование подкоманд XSHIFT и YSHIFT.

Широта начальной точки проекции

В случае конических проекций с двумя стандартными параллелями инструмент Проецировать (Project) не знает, где применить ложный восточный или северный сдвиг, поскольку проекцию определяют две линии широты. Широта начальной точки проекции определяет, где следует поместить эту начальную точку.

Масштабный коэффициент

Степень сокращения или растяжения, необходимая для согласования изогнутой земной поверхности с плоской поверхностью проекции. В следующем примере объекты должны быть уменьшены по сравнению со своим реальным масштабом в связи с тем, что на поверхности Земли они длиннее, нежели при проецировании на плоскость. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 1.0.

В b, точке касания, коэффициент масштаба равен 1, потому что масштаб является истинным. В точках а и с коэффициент масштаба больше 1.

Масштабный коэффициент чаще всего используется в цилиндрических проекциях, чтобы распределить масштабную невязку на большей территории. Например, масштабный коэффициент 0,9996 используется для проекции UTM или Great Britain National Grid.

Выбор проекции

Преобразование криволинейной поверхности, представленной угловыми единицами (градусами/радианами) в сферической системе координат, в плоскую поверхность, представленную линейными единицами (футами/метрами) в прямоугольной системе координат, порождает искажения площади, формы, расстояния и направления. Корректировка одного из этих параметров возможна только за счет снижения точности остальных трех. Например в равновеликой проекции Альберта сохраняется истинная площадь, но искажаются остальные три параметра. Это свойство подходит для тематических карт. С другой стороны, азимутальная проекция сохраняет истинное направление и подходит для навигационных карт.

Более подробно о поддерживаемых картографических проекциях

Примеры параметров для некоторых широко используемых проекций:

• Система координат Universal Transverse Mercator (UTM) (Универсальная поперечная проекция Меркатора)
• Государственная система плановых координат США
• Равноугольная проекция Ламберта
• Поперечная проекция Меркатора
• Географическая система координат

Создание файлов проекции

Файлы проекции предназначены для преобразования одной проекции в другую. Эти файлы представляют собой текстовый файл, в котором описаны параметры входной и выходной проекций.

Этот файл проекции можно использовать для проецирования покрытия из STATEPLANE (Системы плоских координат штатов США) в GEOGRAPHIC (географическую систему координат):

INPUT
PROJECTION STATEPLANE
UNITS FEET
ZONE 3326
DATUM NAD27
XSHIFT 1000000
PARAMETERS
OUTPUT
PROJECTION GEOGRAPHIC
UNITS DS
DATUM NAD27
PARAMETERS
END

Подкоманды

В файлах проекции используется много подкоманд, которые, в свою очередь, поддерживают много опций. Опции подкоманд, отмеченных звездочкой (*), перечислены в отдельных таблицах.

DATUM*	INPUT	XSHIFT
DENSIFY	OUTPUT	YSHIFT
END	PARMETERS	ZONE*
FIPSZONE*	PROJECTION*	ZUNITS
FLIP	QUADRANT	UNITS
FORMAT	SPHEROID*	/* (комментарии)
GENERALIZE	SWITCH

Подкоманды

Система координат определяется рядом подкоманд, содержащихся в файле проекции. Файл проекции содержит определения входной и выходной проекций. В таблице внизу показаны обязательные подкоманды и их правильная последовательность:

В этом разделе определяется входная проекция.	INPUT PROJECTION <projection_name> UNITS <units> Other optional subcommands for the input projection . . PARAMETERS Projection-specific parameter values . .
В этом разделе определяется выходная проекция.	OUTPUT PROJECTION <projection_name> UNITS <units> Other optional subcommands for the output projection . . PARAMETERS Projection-specific parameter values . .

Файл проекции

Сначала задается входная проекция. Должны быть заданы только одна входная и одна выходная проекции. Используйте END в конце определения проекции.

Обратите внимание, что в файле проекции обязательными являются только подкоманды INPUT, PROJECTION, UNITS, PARAMETERS, OUTPUT, END, однако необходимо определить и входную и выходную проекции.

Каждая подкоманда обсуждается подробнее ниже. Замечание в скобках указывает, является ли подкоманда обязательной или дополнительной.

INPUT

Синтаксис:

INPUT

Подкоманды, следующие за INPUT, определяют входную проекцию. INPUT - это первая подкоманда, указываемая при вводе параметров проекции из текстового файла.

PROJECTION

(Обязательна для всех проекций)

Синтаксис:

PROJECTION <projection_name>

Имя проекции.

UNITS

(Обязательна для всех проекций)

Синтаксис:

UNITS <unit_name>
UNITS <units per meter>

Задает единицы системы координат.

Возможными ключевыми словами UNITS для опции GEOGRAPHIC являются

• RADIANS
• DMS - градусы, минуты, секунды (только для файлов)
• (например, 10° 30' 30" указывается в виде 10 30 30).
• DD - десятичные градусы (например, 10.50833333)
• DM - десятичные минуты (например, 630.5)
• DS - десятичные секунды (например, 37830.0)

Для всех других проекций возможными единицами являются

• FEET
• METERS

<units per meter> (Real number)

Инструмент ПРОЕЦИРОВАТЬ (PROJECT) по умолчанию использует геодезические футы США. Чтобы использовать международные футы, укажите 'UNITS 3.280839895'.

DATUM

(Дополнительная, для всех проекций, за исключением проекций, поддерживающих данные только на сфере.)

Синтаксис:

DATUM <name> {method}
DATUM NONE
DATUM USER_DEFINED <dx, dy, dz> {rx, ry, rz, scale}

Горизонтальный датум, на котором основана система координат. Если имена входного и выходного датума определены и отличаются, будет выполнено преобразование датума. Инструмент ПРОЕЦИРОВАТЬ (PROJECT) не может выполнять преобразование датумов, для которых не определен общий метод преобразования.

Методы и ключевые слова преобразования датума:

	CNT	NADCON	THREE	SEVEN
NAD27	X	X	*
NAD83	X	X	*
HPGN		X
ALASKAN_ISLANDS		X
OLD_HAWAIIAN		X
WGS72			X	X
WGS84			X	X
AGD84, GDA94				X
AUA_B, AUA_C, AUA_D				X

Методы и ключевые слова преобразования датума

*Конвертируйте данные из NAD27 или NAD83 в WGS72 или WGS84 с эквивалентными ключевыми словами.

<name> - название датума.

{method} - метод преобразования датума, используемый для преобразования одного датума в другой. Преобразование WGS84 можно выполнять двумя методами. В одном используются три параметра, и он аналогичен преобразованию Молоденского. Другим методом является метод Бурса-Вольфа с семью параметрами. Для Северной Америки есть еще несколько специализированных методов. Это следующие методы:

• NADCON - стандартный метод преобразования NAD27 в NAD83 в пределах Соединенных Штатов. Действительными <именами> датумов являются NAD27, NAD83, ALASKAN_ISLANDS, OLD_HAWAIIAN и HPGN. См. метод США (NADCON) для охватываемых областей.
• СNT - стандартный метод преобразования NAD27 в NAD83 в пределах Канады. Действительными <именами> датумов для CNT являются NAD27 и NAD83.
• THREE - трехпараметрический вариант преобразования Бурса-Вольфа, который учитывает различия в местоположении начальных точек в x, y и z. Аналогичен преобразованию Молоденского.
  Внимание:

  Этот метод нельзя использовать с ключевыми словами NAD27 и NAD83.

• SEVEN - семипараметрическое преобразование, известное также, как преобразование Бурса-Вольфа. Оно учитывает сдвиги начальных точек, повороты вокруг трех осей и разницу в масштабе. В настоящее время поддерживается для WGS72, WGS84 и нескольких австралийских датумов.
  Внимание:

  Этот метод нельзя использовать с ключевыми словами NAD27 и NAD83.

• NONE - используется при проецировании данных на сфероиде или сфере в проекцию, которая поддерживает только данные на сфере. Кроме того, SPHEROID должен быть указан как SPHERE.
• USER_DEFINED - ключевое слово, указывающее на то, что будет предусмотрен набор параметров преобразования. Это параметры, необходимые для преобразования текущего датума в WGS84 и наоборот по методу трех- или семипараметрического преобразования. Вводите параметры так же, как при преобразовании локального датума в WGS84. При преобразовании WGS84 в локальный датум, инструмент ПРОЕЦИРОВАТЬ (PROJECT) изменит параметры соответствующим образом. Определите сфероид либо с помощью подкоманды SPHEROID, либо задав значения большой и малой полуосей в строке PARAMETERS.

<dx, dy, dz> - параметры, необходимые для трехпараметрического преобразования. Это значения разницы между начальной точкой текущего или требуемого датума и WGS84. Единицей измерения является метр.

• dx - разница по X.
• dy - разница по Y.
• dz - разница по Z.

{rx, ry, rz, scale} - необязательные параметры для семипараметрического преобразования (Бурса-Вольфа). Они выражают повороты вокруг осей и изменение масштаба. По умолчанию значения равны нулю. Повороты измеряются в направлении против часовой стрелки (если смотреть на начальную точку системы) в десятичных секундах, а изменение масштаба - в милионных долях.

• rx - поворот по X.
• ry - поворот по Y.
• rz - поворот по Z.
• scale - разница в масштабе

По умолчанию {метод} зависит от заданного <имени>. Если <имя> - NAD27, NAD83, HPGN, ALASKAN_ISLANDS или OLD_HAWAIIAN, методом по умолчанию является NADCON. Если задано какое-либо другое <имя>, методом по умолчанию является трехпараметрическое преобразование. Ключевые слова NADCON, такие как NAD27, нельзя использовать с трех- или семипараметрическим методом. Однако существуют эквивалентные ключевые слова датума. Например, для преобразования NAD27 в WGS72 используется имя NAS_C.

Примеры использования:

DATUM NAD83 CNT
DATUM NAS_B THREE
DATUM USER_DEFINED -127 -50 153 0.0 0.0 -0.2 1.2
DATUM USER_DEFINED 0 0 4.5

DENSIFY

(Дополнительная, для всех проекций с опцией COVER)

Синтаксис:

DENSIFY <distance>

Опция уплотнения всех дуг в покрытии на заданном расстоянии может применяться и к входной и к выходной проекциям. Применение этой подкоманды к входному покрытию перед проецированием обеспечивает превращение длинных линейных сегментов в криволинейные объекты в процессе проецирования. Подкоманда GENERALIZE в определении выходной проекции позволяет генерализовать дуги после выполнения проецирования.

FIPSZONE

(Дополнительная, только для STATEPLANE)

Синтаксис:

FIPSZONE <zone_number>

Соответствующий FIPS-код для зоны системы плоских координат штатов США (State Plane). Допустимые номера FIPSZONE можно посмотреть в зонах SPCS.

FLIP

(Дополнительная, для GEOGRAPHIC в FILE)

Синтаксис:

FLIP (or SWITCH) <YES | NO>

Опция YES используется, когда данные записываются в файл в виде (y,x), а не (x,y). FLIP используется, когда входные данные организованы как широта-долгота (y = широта или северное смещение, x = долгота или восточное смещение). Если FLIP не задана, по умолчанию применяется NO.

FORMAT

(Дополнительная, для всех проекций с опцией FILE)

Синтаксис:

FORMAT <fortran format>

Особый формат для координат x,y входного или выходного файла. Например, входной файл может содержать не только значения x,y для проецирования; или вам может понадобиться создать выходной файл особого формата. Можно задать FORTRAN FORMAT для чтения и записи значений x,y для каждой координаты. Формат всегда должен заключаться в одиночные кавычки. Если формат не указан, чтение или запись осуществляются в свободном формате. Например, при использовании FORMAT ‘(10X,2F10.0)’ пропускаются 10 знаков и затем считывается пара координат, т.е. все знаки в столбцах 1 - 10 игнорируются. При использовании для форматирования выходных единиц, в виде DMS, значения в диапазоне от -1 до 0 возвращаются как 0. Кроме того, FORMAT не может выдавать целых секунд с ‘UNITS DMS’, округляя значения секунд до целого числа. Используется наиболее близкий результат

FORMAT ‘(i4,1x,i2,1x,f3.0,1x,i3,1x,i2,1x,f3.0)’

который дает

-152 50 50. -59 8 48.

GENERALIZE

(Дополнительная, для всех проекций с опцией COVER)

Синтаксис:

GENERALIZE <distance>

Опция генерализации всех дуг в покрытии на заданном расстоянии может применяться и к входной и к выходной проекциям. Если для одной и той же входной или выходной проекции заданы и DENSIFY и GENERALIZE, дуги будут сначала уплотнены, а затем генерализованы.

QUADRANT

(Дополнительная, только для GEOGRAPHIC. Используйте ее, только если значения долготы или широты имеют НЕправильный знак)

Синтаксис:

QUADRANT <NW | NE | SW | SE>

Квадрант, в котором географические координаты (т.е. широта-долгота) являются входными или выходными данными. QUADRANT подразумевает, что значения широты и долготы положительны. В зависимости от того, какой квадрант указан, QUADRANT изменяет знак соответствующей координаты (координат). QUADRANT изменяет знак соответствующей координаты (координат).

QUADRANT часто используется, когда входные координаты не имеют корректных отрицательных значений. Например, значения долготы в США всегда отрицательны, но часто записываются как положительные величины. Если в ваших данных есть положительные значения долготы, которые на самом деле отрицательны, задайте QUADRANT NW.

Пример:

81.000 41.500 85.300 36.000

После QUADRANT NW,

-81.000 41.500 -85.300 36.000

Если значения координат уже имеют правильные знаки, подкоманду QUADRANT использовать не нужно. Если второй раз применить QUADRANT NW к вышеприведенным данным, результатом будет

81.000 41.500 85.300 36.000

QUADRANT влияет на то, как читаются и интерпретируются координаты широты-долготы из входного файла, покрытия или грида. QUADRANT не влияет на значения широты-долготы, введенные как PARAMETERS для конкретной проекции – они должны содержать корректные знаки, определяющие, положительна или отрицательна широта и долгота.

SPHEROID

(Дополнительная, для всех проекций)

Синтаксис:

SPHEROID <spheroid_name>

Сфероид, на котором будет основана проекция. По умолчанию это Clarke 1866, если не указан другой SPHEROID, или если сфероид не является неотъемлемым от проекции (например, NEWZEALAND_GRID). Все поддерживаемые датумы имеют жесткую кодировку корректного сфероида. Не используйте подкоманду SPHEROID, если задан датум.

Project: DATUM WGS84 PROJECT будет использовать параметры сфероида WGS84

Project: SPHEROID INT1909 PROJECT будет использовать новые параметры сфероида.

ARC/INFO не преобразует сфероиды без преобразования датумов. Если входные данные имеют сфероид, отличающийся от Clarke 1866, в выходных данных должен быть задан тот же сфероид. Если параметры проекции требуют указания радиуса сферы, он будет использован вместо результата подкоманды spheroid и значения по умолчанию для сферы. Перечень сфероидов см. в Поддерживаемые сфероиды.

XSHIFT и YSHIFT

(Дополнительная, для всех проекций)

Синтаксис:

XSHIFT <distance>
YSHIFT <distance>

Постоянное значение, которое нужно добавить к координатам. При использовании XSHIFT или YSHIFT ко всем координатам добавляется значение (указанное в <distance>).

XSHIFT или YSHIFT часто используют для вычитания значения из проецированных координат, значения которых находятся в диапазоне 3 - 6 миллионов (особенно Y), чтобы сохранить точность координат при выполнении различных программ анализа. Когда данные, содержащие XSHIFT или YSHIFT, перепроецируются, отрицательное смещения не используется. Пользователю может понадобиться поменять знак величины смещения с помощью PROJECTDEFINE перед перепроецированием данных. Значение по умолчанию равно 0 и выражается в единицах покрытия.

ЗОНА

(Дополнительная, только для UTM и STATEPLANE)

Синтаксис:

ZONE <zone_number>

Номер зоны для UTM или Системы плоских координат штатов (State Plane Coordinate System). Допустимые номера ZONE можно посмотреть в зонах UTM или SPCS. Используйте FIPSZONE для Системы плоских координат штатов (State Plane Coordinate System). Коды, используемые ZONE, были изначально разработаны Бюро управления землями (Bureau of Land Management) для NAD27 SPCS. Они не были обновлены для новых зон NAD83 SPCS, таких как Южная Каролина или Монтана.

ZUNITS

(Дополнительная, для всех проекций)

Синтаксис:

ZUNITS <units>

Задает единицы z-значения. Используется прежде всего с данными TIN. Это лишь описательная информация, и она не будет конвертироваться инструментом Проецировать (PROJECT), даже если входные и выходные единицы ZUNITS различаются.

Возможными единицами являются

• NO (По умолчанию; ZUNITS в DESCRIBE отсутствует)
• FEET
• METERS
• Вещественное число (единиц в метре)
• Строка символов (Максимум 40 символов без пробелов)

PARAMETERS

(Обязательна для всех проекций)

Синтаксис:

PARAMETERS {semi-major axis} {semi-minor axis}

Подкоманда PARAMETERS задает набор параметров, относящихся к конкретной проекции и составляющий пакет параметров. Это последняя часть каждого раздела INPUT или OUTPUT. Всегда указывайте PARAMETERS, даже если для проекции не требуются специальные параметры.

После ключевого слова PARAMETERS можно указать большую и малую полуоси эллипсоида не по умолчанию.

Параметры, вводимые в пакет PARAMETERS зависят от проекции. См. описание каждой проекции, чтобы определить, какие параметры необходимо ввести. Обязательные параметры вводятся по одному на строку. После параметров можно ввести комментарии. В описание каждой проекции включены, где необходимо, примеры параметров.

В общем случае, значения широты/долготы, указываемые в настройках PARAMETERS, должны иметь надлежащие знаки (плюс или минус) независимо от того, задан или нет QUADRANT.

OUTPUT

(Обязательная для всех проекций)

Синтаксис:

OUTPUT

Подкоманды, следующие после OUTPUT, определяют выходную проекцию. Подкоманды, обсуждавшиеся ранее для входной проекции, можно использовать и для выходной проекции.

/* {комментарий}

(Дополнительная, для всех проекций)

Обозначает комментарий. Строки, начинающиеся с /*, нельзя помещать в раздел PARAMETERS.

END

(Обязательная для всех проекций)

Синтаксис:

END

Указывает конец ввода подкоманды. Список подкоманд всегда должен оканчиваться END.