关于坐标系、投影与瓦片切片(Web墨卡托,WGS84,CGCS2000,TMS,谷歌XYZ)

关于坐标系、投影与⽡⽚切⽚(Web墨卡
托,WGS84,CGCS2000,TMS,⾕歌XYZ)
这将是⼀篇很长很专业的⽂章,这涉及到我的专业 ......
地理学的⼈掌握坐标系和投影知识就应该像计算机的⼈掌握计算机原理和操作系统原理⼀样,但近⼏年⼯作发现很少有⼈能说清楚这些⽪⽑。
此⽂将包含:地理坐标系、投影⽅法、切⽚规则等内容,内容可能来⾃⽹络、书籍和⾃⼰的总结理解,如果觉得有⽤请随意取⽤,我不负版权责任,我也在学习中,写错的地⽅欢迎讨论指正。
常见问题点:
1.到底CGCS2000与WGS84的技术区别在哪⾥?
总体来讲它们两个⼏乎⼀样,都是以地球质⼼为球⼼,⾚道半径⼀致,偏率⼀致,但是极半径有细微差别。在太空中理家
2.⾼斯克吕格投影和WEB默卡托投影的技术区别⼜在哪⾥?
⾼斯克吕格是横轴投影,是按3度带或6度带对地球进⾏分⽚投影的,因为是分区域投影所以形变很⼩,⼀般只适合市域⼤⼩区域的投影;WEB墨卡托投影是正轴投影是全球整个进⾏的投影,不⽤分带,县是把地球当作⼀个正圆来投影的,投影出来的全球地图是个正⽅形,虽然⾼纬度地区会有形变(85度以上直接舍弃了),但整体上基本保持了经纬度同⽐例放⼤,所以只是物体放⼤了⽽实际相对的长宽并没有变化。
3.它们对应到现在的信息化技术,⼜在哪些实现⽅案上有什么不同?
所谓现代信息技术⼤概就是指把它放到⽹页上来,⽹页上现在采⽤的主流是Web墨卡托,其次以经纬度直投为辅助。⾼斯克吕格投影的⽹页地图还没看见过,所以在实现⽅案上⽆法做出什么⽐较。
4.CGCS2000与WGS84,⾼斯克吕格投影和WEB默卡托投影它们如何从技术上进⾏变换?
CGCS2000与WGS84之间的变换有⽹友提供的计算公式,不过因为差异实在太⼩,变不变都⽆所谓。
⾼斯克吕格投影和WEB默卡托投影没有变换的必要。
卷诚一郎5.坐标转换涉及到的七参数法、四参数法到底是怎样操作的?
七参数是针对三维空间,四参数是针对⼆维空间
两个不同的三维空间直⾓坐标系之间转换时,通常使⽤七参数模型(数学⽅程组),在该模型中有七个未知参数,即:
(1)三个坐标平移量(△X,△Y,△Z),即两个空间坐标系的坐标原点之间坐标差值;
(2)三个坐标轴的旋转⾓度(△α,△β,△γ),通过按顺序旋转三个坐标轴指定⾓度,可以使两个空间直⾓坐标系的XYZ轴重合在⼀起。(3)尺度因⼦K,即两个空间坐标系内的同⼀段直线的长度⽐值,实现尺度的⽐例转换。通常K值⼏乎等于1。
以上七个参数通常称为七参数。运⽤七参数进⾏的坐标转换称为七参数坐标转换。
在转换范围较⼩的⼩范围内不同的平⾯坐标转换通常采⽤⼆维四参数模型转换,四个参数分别为:
X:x⽅向平移量
Y:y⽅向平移量
α:旋转参数,单位为弧度
m:尺度参数,⽆单位
6.i3s规范是什么?
i3s是⼀种⽤树结构来组织⼤体积量三维数据的数据格式标准,与位图界的jpg格式⼀样,只不过i3s是“标准”,具体实现的⽂件格式另有⼀说。
i3s采⽤json⽂件来描述数据,采⽤⼆进制⽂件(格式为.bin)来存储三维地理数据。
i3s是OGC规范,⽬前OGC版本是1.0,但是在Esri维护的社区项⽬中,i3s已经演进到1.7了。可以说是“⼀般”与“特殊”的区别。
OGC标准⼀旦制定就不应该频繁更改,但是社区维护版本可以根据实际⽣产需要,基于OGC标准做结构优化等。
i3s标准将三维地理数据切分,⽤“节点”的概念组织起来,然后这些节点被有序地写在“节点页”中,即以树形结构存储数据。
i3s将三维地理数据组织起来后,可以放在服务器上通过REST接⼝访问。
i3s⽬前由slpk格式的⽂件实现(主要是ArcGIS使⽤)。
7.3Dtile是什么?
3dtiles/gltf/s3m与i3s⼀样是三维的标准。
3dtile主要是cesium在⽀持。
gltf是⼀种很轻量的格式,是three.js推荐的三维格式。
8.UTM是什么?
指通⽤横轴墨卡托投影。它与WEB墨卡托和⾼斯克吕格的不同看后⾯的投影部分就明⽩了。
9.3度带和6度带详解?
以格林威治为第⼀条中央经线,将地球以经线⽅向按3度和6度将地球均分为120份和60份的分带⽅式,每个分带中以中央经线为中⼼进⾏独⽴的投影。
10.采⽤2000国家⼤地坐标系后投影⽅式有⽆改变?
2000国家⼤地坐标系平⾯坐标投影仍采⽤⾼斯-克吕格投影。海图仍采⽤横轴墨卡托投影(UTM)。
11.“国家天⽂⼤地⽹”是什么?
天⽂⼤地⽹(astrogeodetic network)。如果在⼤地⽹中每隔⼀定距离选取若⼲⼤地点测定天⽂经纬度和天⽂⽅位⾓,作为⽹的起算和校核数据,并⽤以计算天⽂⼤地垂线偏差,这种天⽂测量和三⾓测量(或导线测量)⽅法建⽴的⽔平控制⽹称为“天⽂⼤地⽹”。
我国在全国范围内⾸先建⽴起的⼀等天⽂⼤地⽹,其基本图形为沿经线和纬线⽅向布设、长度约200km的三⾓形锁段所组成的⽅格形的控制⽹。
12.⼤地原点与坐标系原点的区别是什么?
⼤地原点⼀般选在特定范围的中⼼位置,其坐标通过各种⽅法综合确定。如1980西安坐标系以我国范围内⾼程异常平⽅和最⼩为条件,采⽤多点定位的结果确定椭球定位和定向;并由此推算⼤地原点在此坐标系的坐标作为起算数据,推算其他各点的坐标。1980西安坐标系的⼤地原点设在我国中部地区,可使推算坐标的精度⽐较均匀。因此⼤地原点坐标绝不是(0,0,0),⽽是与⼤地原点在椭球上所处具体位置密切相关的(B,L,H)。按多点定位解得的⼤地原点的垂线偏差和⾼程异常值分别为:
ξ =-1.9,η=-1.6,ζ=-14.0m
坐标系的原点为坐标系的各点位置的参照点,⼀般定义为(0,0,0)
减压渣油13.坐标系还有个“历元”的概念?
历元,在天⽂学是⼀些天⽂变数作为参考的时刻点,例如天球座标或天体的椭圆轨道要素,因为这些会受到摄动⽽随着时间变化。这些会随着时间变动的天⽂变量可能包括天体的平黄经或平近点⾓、轨道相对于参考平⾯的交点、轨道近⽇点和远⽇点或拱点的⽅向、其轨道半长轴的⼤⼩等等。历元按⽤途不同主要分为3种:
(1)星表(星图)历元
由于岁差和章动以及⾃⾏的影响,各种天体的天球坐标都随时变化。因此,星表(星图)所列的各种天体的天球坐标,都只能对应于某⼀特定时刻,所以需要注明属于某⼀历元,如1950.0、1975.0等,这种历元称为星表(星图)历元。在使⽤星表(星图)时,可以利⽤岁差、章动和⾃⾏的资料,将种种天体对应于星表(星图)历元的天球坐标换算为使⽤时刻的天球坐标。
(2)观测历元
为了⽐较不同时刻的观测结果,需要注明观测资料所对应的观测时刻,这种时刻称为观测历元。
四膜虫(3)时间计量的初始历元
在时间计量系统中,除了确定时间单位外,还要确定时间计量的起点,这种起点称为时间计量的初始历元。
现在ITRF框架中使⽤的标准历元是J2000.0,即TT为2000年1⽉1⽇12:00。前缀“J”,代表这是⼀个儒略历元。在使⽤2000.0前的标准历元是B1950.0,前缀“B”代表这是⼀个贝塞尔历元。贝塞尔历元在1984年前使⽤,现在使⽤的是儒略历元。
14.“2000国家⼤地控制⽹”是什么?
2000国家⼤地控制⽹点是2000国家⼤地坐标系的框架点,是2000国家⼤地坐标系的具体实现。除了包括2000国家GPS⼤地控制⽹外,还包括在2000国家GPS⼤地控制⽹的基础上完成的天⽂⼤地⽹联合平差获得的在ITRF97框架下的近5万个⼀、⼆等天⽂⼤地⽹点,同时也将包括在ITRF97框架下平差后获得的近10万个三、四等天⽂⼤地⽹点。
按精度不同可划分为以下3个层次:
(1)2000国家GPS⼤地控制⽹中的连续运⾏基准站,其坐标精度为毫⽶级。
(2)国家测绘局GPS A、B级⽹,总参测绘局GPS⼀、⼆级⽹以及由中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测⽹,还有其他地壳形变GPS监测⽹等中除了CORS站以外的所有站。2000国家GPS⼤地控制⽹提供的地⼼坐标的精度平均优于+-3cm。
(3)2000国家⼤地坐标系下的⼀、⼆、三、四等天⽂⼤地⽹点。
国家测绘局和总参测绘局分别完成的我国天⽂⼤地⽹与2000国家GPS⼤地控制⽹的观测数据联合处理,获得的我国48919个⼀、⼆GPS站,21个VLBI站和11个SLR站,其中有中国的拉萨和上海的SLR站。
15.“参考系与参考框架间的关系”是什么?
参考框架是坐标参考系的实现。参考系定义明确且严密,抽象难把握。需通过⼀些具体直观的点来描述或反映某⼀特定的坐标参考系,这些满⾜特定坐标参考系的点就是⼈们通常所说的坐标参考框架。⼀般⽽⾔,只要涉及与空间位置有关的问题,就会涉及参考系;⽽涉及参考系必将会涉及坐标参考系框架。
16.“2000国家GPS⼤地控制⽹”是什么?
2000国家GPS⼤地控制⽹由国家测绘局布设的A、B级⽹,联合总参测绘局布设的GPS⼀、⼆级⽹以及由中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测⽹,还有其他地壳形变GPS监测⽹等。所有参加三⽹平差的上述GPS⽹点,经过筛选和相邻点合并,最近选取了国内2542个GPS点(其中CORS站25个—)参加了2000国家GPS⼤地控制⽹的数据处理,通过联合数据处理将框架点坐标统⼀归算到⼀个坐标参考框架(参考框架为ITRF97,参考历元为2000.0)下,处理后⽹点相对精度优于10^-7以上,2000国家GPS⼤地控制⽹提供的地⼼坐标的精度平均优于+-3cm。
可满⾜现代测量技术对地⼼坐标的需求,同时为建⽴我国新⼀代的地⼼坐标系统奠定了坚实的基础。
17.有“经纬度投影”这个说法么?如果没有,那ArcGIS⾥⾯看地理坐标的数据的时候是 怎样处理的?
经纬度表⽰的是地理坐标系(单位是度),不是投影坐标系(单位是⽶),两者放⼀起明显不妥。
但事实上有“经纬度直投”这个说法,ArcGIS在不指定投影坐标系的时候会默认使⽤经纬度直投,现在的天地图也可以切换为经纬度直投的⽅式。c4烯烃
18.有哪些坐标系标准?⽐如3857、900913实际是同⼀个东西在不同标准系统⾥⾯的不同名字
常见的有EPSG、ESRI、OSGeo。
19.⼤地坐标系与地理坐标系有何不同?
⼤地坐标系和地理坐标系都是经纬度表⽰的坐标系,本⾝并不包含投影信息,很多时候,这两种说法都是相同的。
20.为什么会形成城市坐标系统?
城市坐标系统是指某些不适宜采⽤国家坐标系统的城市(如果采⽤国家标准分带,将会导致地⾯点的
⾼斯投影变形超过国家相关测量规范规定的极限值),根据实际情况采⽤并报国家测绘管理部门批准的任意带⾼斯投影平⾯直⾓坐标系。
譬如,某城市采⽤的是中央⼦午线117°⾼斯投影平⾯直⾓坐标系,它就属于国家坐标系统;⽽另⼀个城市采⽤的是中央⼦午线116°20′⾼斯投影平⾯直⾓坐标系,它就属于城市坐标系统
21.什么是本初⼦午线?什么是经线?
位于两极点中间的纬线称为⾚道。它定义的是零纬度线。零经度线称为本初⼦午线。对于绝⼤多数地理坐标系,本初⼦午线是指通过英国格林尼治的经线。其他国家/地区使⽤通过伯尔尼、波哥⼤和巴黎的经线作为本初⼦午线。经纬⽹的原点 (0,0) 定义在⾚道和本初⼦午线的交点处。这样,地球就被分为了四个地理象限,它们均基于与原点所成的罗盘⽅位⾓。南和北分别位于⾚道的下⽅和上⽅,⽽西和东分别位于本初⼦午线的左侧和右侧。
22.常说的WKID即Well Known ID都是什么?
WKID即Well Known ID,众所周知的ID号的意思。
WKT即Well-Known Text,都出⾃OGC。
EPSG是管理这些ID号的⼀个组织,⽹站是 epsg.io
投影⾯是(椭)圆柱⾯的投影均叫“墨卡托投影”
23.常说的kml(kmz)/gml/gpx都是些什么?
三种都是XML的⼀种扩展,kmz是kml的压缩⽂件,kml是早期Google Earth的数据格式,现在是OGC的⼀种数据标准规范,gml也是OGC的⼀种标准数据规范。gpx是gps卫星信息的记录⽂件。
24.ArcGIS Server发布的MapServer为什么会有⼦图层,ImageServer(影像服务)没有?
⼏种常⽤坐标系的椭球体对⽐
25.⽐例尺怎么计算?是不是投影后的地图计算⽐例尺都是不准确的?
⽐例尺是指图⽚⼀厘⽶代表实际多长距离。由于投影后两极形变⽐较⼤,所以⽐例尺原则上是不准确的。
26.各种地理坐标系转换为投影坐标系时的函数应该各是什么样?
不同的投影公式各有不同,尤其⾼斯克吕格投影公式超级复杂,由于公式太多不好编辑,所以直接参
考别⼈写好的吧。
常⽤地图投影转换公式
27.国家现在要求所有的地理数据必须为CGCS2000那我们还能⽤WEB墨卡托投影么?
完全可以。CGCS2000是属于地理坐标系,并不指投影坐标。国家从来没有强制规定要⽤什么样的投影⽅法,虽然我们都知道我国多数据情况下是使⽤⾼斯克吕格投影,但并不代表必须要在⽹页地图上使⽤⾼斯克吕格投影。
据我所知现在⽹页地图上⼏乎没有看到谁⽤的⾼斯克吕格投影,都是⽤的WEB墨卡托投影或者经纬度直投,⽽且天地图也是使⽤WEB墨卡托投影⽅式。所以实际使⽤过程中,只要源数据是地理坐标系,投影坐标使⽤WEB墨卡托应该也⽆妨。
28.天⽂坐标和⼤地坐标是什么玩意⼉?
地⾯点在球⾯上的位置⽤经纬度表⽰时,称为地理坐标。地理坐标按坐标所依据的基准线、基准⾯及求坐标⽅法的不同,可分为天⽂坐标和⼤地坐标两种。
天⽂坐标⼜称天⽂地理坐标,是⽤天⽂经度和天⽂纬度表⽰地⾯点在⼤地⽔准⾯上的位置。
⼤地坐标⼜称⼤地地理坐标,⽤⼤地经度和⼤地纬度表⽰地⾯点在旋转椭球⾯上的位置。
天⽂经纬度是⽤天⽂测量⽅法测定的。⼤地经纬度是根据⼀个起始的⼤地点(⼤地原点,这点的⼤地经、纬度与天⽂经度⼀致)的⼤地坐标,按⼤地测量所得的数据推算⽽得的。现在我国以永乐镇的⼤地原点为起算点,由此建⽴新的统⼀坐标系,称为1980年国家⼤地坐标系。在国家各等级平⾯控制测量中,实际测定和应⽤的是⼤地坐标。
日剧恋人啊地理坐标系
1.CGCS2000(2000国家⼤地坐标系,wkid=4490)
2000国家⼤地坐标系的原点为包括海洋和⼤⽓的整个地球的质量中⼼。2000国家⼤地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的⽅向,该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0作为初始指向来推算,定向的时间演化保证相对于地壳不产⽣残余的全球也旋转;X轴由原点指向格林尼治参考⼦午线与地球⾚道⾯(历元2000.0)的交点;Y轴与Z轴、X轴构成右⼿正交坐标系。2000国家⼤地坐标系的尺度为在引⼒相对论意义下的局部地球框架下的尺度。
2000国家⼤地坐标系采⽤的地球椭球参数数值为:
长半轴 α=6378137m
扁率 f=1/298.257222101
地⼼引⼒常数 GM=3.986004418X10^14m^3s^-2
⾃转⾓速度 ω= 7.292115x10^-5rad/s
2.WGS84(1984年世界⼤地坐标系统,wkid=4326)
WGS-84坐标系(World Geodetic System⼀1984 Coordinate System)

本文发布于:2024-09-24 16:28:30,感谢您对本站的认可!

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