Системы координат растра

Важно определить корректную систему пространственной привязки для растровых данных. Приложения ArcGIS, например, ArcMap, или наборы данных, например, наборы данных мозаики, можно спроецировать на лету. Это полезно; однако, каждый раз при трансформации растра, происходит изменение ячеек при пересчете. Вы хотите свести это к минимуму для поддержания лучшего качества изображения и данных.

При определении системы пространственной привязки для набора растровых данных, вы определяете проекцию, используемую для хранения данных. Это напрямую влияет на ячейки, т.к. они постоянно пересчитываются, чтобы соответствовать проекции. Когда вы определяете систему пространственной привязки для каталога растров или набора данных мозаики, вы обычно определяете не проекцию, используемую для хранения растровых данных, а проекцию, используемую для управления данными и создания контуров, границ и других пространственных объектов.

Пространственная привязка - это пространственная привязка и система координат, присвоенная любым географическим данным, включая наборы растровых данных, каталоги растров и наборы данных мозаики. Термины система координат и система пространственной привязки могут быть взаимозаменяемыми. Как правило, в ArcGIS, при использовании системы пространственной привязки, включены и географическая и проекционная системы координат. Существует много видов систем координат. Каждая система координат определяется следующим образом:

• Ее основа измерений, геометрическая или планиметрическая

• Единица измерения (обычно футы или метры для проекционных систем координат или десятичные градусы для широты-долготы)

• Определение проекции карты для проекционных систем координат

• Другие свойства системы измерений, такие как сфероид привязки, датум и параметры проекции, например, одна или несколько главных параллелей, центральный меридиан и возможные сдвиги в направлениях x и y

Есть два основных типа систем координат, используемых в ГИС:

• Географическая система координат использует трехмерную, сферическую поверхность для определения местоположений на Земле (где координаты измеряются от центра Земли). Широта и долгота определяют глобальную или сферическую систему координат.
• Проекционная система координат определяется на плоской, двухмерной проекции, например, распечатанной или отображенной карте, следовательно, она также называется картографической проекцией. Картографическая проекция использует математические формулы для связи сферических координат на глобусе с плоскими координатами.

В отличие от географической системы координат, проекционная система координат имеет постоянную длину, углы и области в двух измерениях. Однако, все картографические проекции, представляющие поверхность Земли как плоскую карту, создают искажения в некоторых аспектах расстояния, площади, формы или направления, т.к. вы пытаетесь положить трехмерные данные в двухмерную плоскость. При выборе пространственной привязки для хранения и пересчета растровых данных, вам необходимо выбрать проекцию, которая сводит к минимуму искажение, которое вас больше всего беспокоит.

Разные проекции вызывают разные типы искажений; поэтому они разрабатываются для определенных целей. Одна картографическая проекция может использоваться для данных большого масштаба в ограниченной области, а другая - для карт мира маленького масштаба. Некоторые карты разработаны для сведения к минимуму искажений одной или двух характеристик данных (расстояние, площадь, форма и направление). Проекция может сохранять площадь пространственного объекта, но изменять его форму. Например, проекция Меркатора - это цилиндрическая проекция, которая наиболее точно проецирует данные вдоль центрального меридиана (экватора). Однако, чем дальше на север или на юг вы перемещаетесь, искажение все увеличивается (приблизительно 80° на север или юг). Поэтому, если вам нужны данные проекции в мире, вы можете использовать проекцию Робинсона или Десятичные градусы. Если вы создаете набор данных мозаики, который может быть глобальным в экстенте или будет смешан с веб-сервисами, вы можете использовать проекцию WGS 1984 Web Mercator Auxiliary.

Карта мира Меркатора	Робинсон
	Десятичные градусы (Decimal Degrees)

Более подробно о проекциях карт

Вы можете справиться с этими ограничениями с помощью картографических проекций, которые соответствуют их предполагаемому использованию, географическому расположению и экстенту.

При определении системы пространственной привязки для растровых данных, вам необходимо определить систему пространственной привязки, которая разработана, чтобы охватить все содержание данных. Например, вы можете проекцию карты мира Меркатора для набора данных мозаики. Эту проекцию разумно использовать для небольших площадей, которые не распространяются далеко в северные или южные широты. Однако, могут быть более подходящие проекции, в зависимости от расположения данных. Например, при картографировании континентальных Соединенных Штатов, вы можете получить лучшие результаты, используя равновеликую проекцию Альберса. Некоторые страны имеют собственные проекции и могут даже иметь определенные проекции для своих территорий или штатов для обеспечения наилучшей точности. Например, США имеет по крайней мере одну проекцию для каждого штата, а часто больше, в зависимости от размера штата.

Если вы планируете создать один набор данных из нескольких наборов растровых данных, вы можете обнаружить, что наборы растровых данных охватывают несколько проекций. Например, эти наборы данных могут существовать в нескольких зонах UTM. Лучше всего определить новый набор данных (набор растровых данных, набор данных мозаики или каталог растров), используя систему пространственной привязки, которая может охватывать несколько зон UTM, вместо того, чтобы выбрать одну зону UTM, например, среднюю, т.к. при перемещении от центральной широты зоны UTM, искажение возрастает.

Северная Америка, спроецированная с использованием UTM Zone 12

Северная Америка, спроецированная с использованием равновеликой проекции Альберса

Если вы создаете набор данных мозаики или каталог растров из разбитых на листы растровых данных, например, ортофотоснимков или топографических карт USGS, рекомендуется использовать ту же проекцию для набора данных мозаики или каталога растров, которую используют хранящиеся данные. Если это невозможно из-за смешения проекций, попробуйте использовать проекцию на основе того же датума. Например, топографические карты USGS изначально были созданы с помощью NAD27. При использовании проекции с этим датумом, листы располагаются вдоль ребер, а углы пересекаются. Но при использовании основанной на NAD83 проекции, вы обнаружите, что углы и ребра больше не выравниваются идеально.

В разделе Пространственная привязка (Spatial Reference) диалогового окна Свойства (Properties) набора растровых данных, набора данных мозаики или каталога растров показана картографическая проекция набора данных и перечислены параметры проекции.

Если набор растровых данных не имеет системы координат, вы можете присвоить ее, нажав кнопку Редактировать (Edit) диалогового окна Свойства набора растровых данных (Raster Dataset Properties). А также вы можете нажать кнопку Редактировать (Edit), чтобы увидеть подробную информацию о существующей системе координат, если она уже определена.

Конвертация из одной проекции в другую может привести к изменению формы и площади поверхности земли, которые отображаются ячейкой. Каждая проекция по-своему служит связующим звеном между трехмерным миром и плоской картой. Вам следует выяснить параметры и вероятную пригодность той или иной проекции, перед тем, как применить ее.

Проекция для каталога растров или набора данных мозаики определяется, если она создается и не может быть изменена. Если вам нужно поменять проекцию, вам необходимо будет заново создать набор данных мозаики или каталог растров.