¿Qué estrategias, criterios o reglas usar para seleccionar sistemas de coordenadas?

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¿Qué estrategias, criterios o reglas utiliza para seleccionar sistemas de coordenadas para

  • (a) almacenamiento,
  • (b) analizar y
  • (c) visualización de datos SIG?

(Ofrezco humildemente mi respuesta a una pregunta relacionada sobre el análisis de cuencas hidrográficas como un ejemplo de las consideraciones involucradas en (b)).

¿Cuáles son las trampas a tener en cuenta?

Los enlaces a sitios web que encuentre particularmente útiles a este respecto son bienvenidos.

coordinate-system datum whuber
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Anticipo un conjunto variado de respuestas porque la solución puede depender de cuáles son los objetivos de su aplicación SIG, ¡así que no dude en ofrecer su respuesta incluso si se han publicado otros!
whuber
@Kirk Kuykendall hace un excelente punto en un contexto de mapeo web (que podría servir como respuesta a este hilo) en un comentario en gis.stackexchange.com/q/10438/664 .
Whuber
El sistema de coordenadas que usa solo importa si le preocupa la precisión. Los ingenieros y topógrafos no usan UTM.
Jerry
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@ Jerry, estoy totalmente en desacuerdo con tu punto. Los ingenieros y topógrafos están más preocupados por la precisión que nadie. Es por eso que en la mayoría de los casos eligieron usar un punto de control local como origen para su Sistema de coordenadas. Pero eso es irrelevante, ya que su respuesta realmente no habla sobre cómo seleccionar un sistema de coordenadas.
Devdatta Tengshe
Jerry, @Devdatta es correcto por razones adicionales: la elección del sistema de coordenadas también cambia la impresión visual del mapa, por lo que está más en juego que la precisión: debemos preocuparnos por cómo los lectores de mapas tienen sentido de la producción cartográfica y eso puede estar fuertemente influenciado por los sistemas de coordenadas. Pero volviendo a la precisión: algunas (malas) elecciones de sistemas de coordenadas crean cantidades infinitas de imprecisión, lo que implica que para cualquier propósito debe preocuparse por la precisión hasta cierto punto.
whuber

Respuestas:

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a. Es una buena práctica almacenar una versión de los datos en la proyección en la que fueron capturados. La reproyección puede ser un proceso con pérdida, y es importante tener el original. Prefiero almacenar en WGS84 por simplicidad.

si. Dependiendo de su software, es posible que deba volver a proyectar en proyecciones basadas en un medidor, como UTM. Se está agregando soporte para geodésica nativa (PostGIS, servidor SQL). Para el análisis de ráster, puede ser preferible mantener los datos en el formato en que se proporcionaron para evitar la pérdida de datos por interpolación.

C. Los sistemas de mapeo web se han estandarizado en mercator esférico, y para superponer mosaicos deben estar en esta proyección. Para la superposición de vectores en Google Maps, utiliza WGS84. Si no está apuntando al mapeo web, generalmente habrá una proyección local que es estándar.

Matthew Snape
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Acepto esta respuesta, a pesar de su relativa impopularidad, porque aparentemente solo reconoce la distinción entre el formato en el que se almacenan las coordenadas y los formatos en la forma en que se utilizan para el análisis y el procesamiento. Aunque todas las otras respuestas son interesantes y útiles, estoy agradecido por ellas y las he votado a todas, la pregunta no se refiere a cuestiones de distorsión en la proyección, que parece ser el foco de muchas de las respuestas.
whuber
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Ayer descubrí FlexProjector . Es interactiva permite a uno explorar varias proyecciones mundiales, ajustar sus parámetros, e incluso inventar nuevas proyecciones durante la visualización de resultados en pantalla inmediatamente, completo con Tissot Indicatriz (aunque no sé todavía si son aproximadas o precisa ).

texto alternativo

Flex Projector es de código abierto (GPL2) y multiplataforma (linux, mac, windows), escrito por Bernhard Jenny, Instituto de Cartografía ETH Zurich. Realmente un regalo maravilloso para las profesiones geoespaciales y la comunidad.

wilkie mate
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+1 Gracias por compartir esto. Es tan útil que no debería importarnos cuán precisos son los indicadores de Tissot :-), pero en las capturas de pantalla de muestra todos parecen verdaderas elipses, lo cual es una buena señal.
whuber
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Para obtener información detallada, hermosa y bien presentada sobre casi todos los aspectos de las proyecciones de mapas a escala mundial, no puedo alabar lo suficiente las páginas de Proyección de mapas de Carlos Furuti .

La gran cantidad de información allí puede ser desalentadora y a veces asusta a las personas, por lo que aquí hay dos páginas de inicio notables para engancharte: Evaluar y medir la distorsión usando Tissot Indicatix . Todos los círculos en la siguiente imagen comprenden la misma área y distancia en el suelo. (Matt Perry tiene una secuencia de comandos gdal / ogr corta para generar formas Tissot aquí ). En segundo lugar, vea la tabla Resumen de proyecciones con miniaturas.

Proyección de Mercator con Tissot Indicatrix

wilkie mate
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Gracias Matt Buenas referencias Sin embargo, tenga en cuenta que el guión de Matt Perry solo se aproxima a los indicadores de Tissot; en algunos casos da valores lamentablemente distorsionados. Tanto él como Carlos Furuti parecen no haberse dado cuenta de que uno puede calcular un TI con precisión utilizando un círculo pequeño (por ejemplo, radio de 10 metros) y luego simplemente cambiar su escala en una cantidad constante alrededor de su centro para mostrarlo en un mapa. Pero, en general, incluso la representación distorsionada es útil.
whuber
Gracias por el aviso y corrección Bill. Había tomado las afirmaciones al pie de la letra. ¿Cómo se determina si una indicatriz es válida?
Matt Wilkie
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Las formas de los indicadores proporcionan una pista útil. Observe las que presentan las mayores distorsiones, especialmente las que tienen fuertes excentricidades. Si ya no son elipses, por ejemplo, si comienzan a parecerse a plátanos, puede estar seguro de que el cálculo no es válido. La matriz de Tissot es una aproximación de segundo orden a la derivada de la proyección y, como tal, necesariamente es siempre una elipse perfecta.
whuber
Ahora una cuestión propia: crear una Tissot Indicatrix precisa
matt wilkie
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Nuestra estrategia es usar lo mismo para a, by c. La reprobación es costosa.

(Almacenamos, analizamos y mostramos datos en la proyección más utilizada por nuestros usuarios, nuestra zona UTM nacional, o una de ellas en realidad. Esta es Noruega, cualquier proyección de Mercator está distorsionando mucho. Aún así, las proyecciones WGS84 / Google EPSG: 4326 / EPSG: 900913 son los otros relevantes con los que tenemos que tratar. YMMV)

realquilar
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Relet lo dijo todo. Las mismas proyecciones se utilizan para los tres y rara vez se modifican. ¿Cuál se usa? La proyección local, aquí nadie usa otras cosas, en mi caso el Transverso Mercator local (no UTM) y muy raramente la proyección geográfica.
jonatr
Cuando dice que "usa lo mismo para ... c" y "la reproyección es costosa", ¿está argumentando en contra del uso de las capacidades de proyección sobre la marcha de cualquier SIG?
whuber
Absolutamente no. Pero tiene sentido almacenar datos en la proyección que se utilizará más, si hay una clara disparidad.
relet
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Sin entrar en muchos detalles (que se pueden obtener de algunos de los recursos mencionados en las respuestas anteriores), la respuesta cartográfica estándar es "depende de su uso y su audiencia". Todas las proyecciones distorsionan al menos uno de los siguientes: forma, área o dirección. Por ejemplo, si su análisis requiere mediciones precisas del área, debe usar una proyección que conserve el área. Su elección también dependerá del área geográfica de interés: es grande (la tierra entera, un continente entero) o relativamente pequeña (una ciudad, condado o incluso una región en algunos casos). Los sistemas de coordenadas UTM y State Plane (basados ​​en proyecciones) pueden funcionar bien en estas áreas, pero son inútiles en todo un continente. Su audiencia también es importante porque pueden tener una proyección particular que están acostumbrados a ver (incluso si no lo saben), o un estándar particular que esperan. Sin embargo, una cosa es segura, incluso si almacena su conjunto de datos en coordenadas geográficas, no recomendaría usar GC para una representación cartográfica real a menos que sea absolutamente necesario: la forma, el área y la dirección están TODOS distorsionados, y además, el es probable que el mapa resultante sea feo.

kathi Hannaford
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+1 Gracias por presentar algunas consideraciones importantes y abordar las tres partes (a, byc) de la pregunta. Esperaba ver más respuestas como esta.
whuber
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Al igual que con Relet y Jonatr, si es posible, utilizamos un sistema de coordenadas local, que en nuestro caso es Albers. Nuestro razonamiento :

Todos los sistemas de coordenadas son arbitrarios. Por un sistema de coordenadas, simplemente nos referimos a un sistema alfanumérico por el cual las posiciones de los objetos geográficos pueden describirse sin ambigüedades. Por arbitrario, queremos decir que no hay magia en cómo se desarrollaron estos sistemas ... están completamente ideados. Su único propósito es permitir a los usuarios describir inequívocamente la posición de un objeto en el espacio geográfico. No importa qué sistema utilice: esférico (Sistema de referencia global) o plano (Albers, Lambert, UTM, State Plane, etc., etc.), siempre que pueda colocar objetos en la ubicación correcta.

En resumen:

  1. un sistema de coordenadas le permite describir la posición geográfica de un objeto,
  2. la posición del objeto es importante,
  3. cómo se describe la posición del objeto (es decir, las coordenadas) no es importante.

El único problema real para nosotros es que si se van a integrar datos de una variedad de fuentes, todos deben residir en el mismo plano de coordenadas. Debido a las limitaciones teóricas de UTM:

  1. Las zonas UTM están limitadas a 3 ° a cada lado del meridiano central,
  2. el mapeo más allá de la limitación de 3 ° da como resultado una distorsión aérea inaceptable
  3. el Yukon abarca 4 zonas UTM ...

... y el simple hecho de que nuestros usuarios desean poder:

  1. integrar una variedad de datos espaciales,
  2. crear mapas que abarquen múltiples zonas UTM

... pero no te preocupes por las coordenadas reales, hemos abandonado UTM por Albers.

El instrumento para establecer esta norma fue "Norma para el uso de proyecciones de mapas en Columbia Británica para inventarios de recursos, culturales y patrimoniales, Ministerio de Medio Ambiente, Tierras y Parques y Ministerio de Bosques para el Comité de Inventario de Recursos del Grupo de Trabajo de Datos Digitales" (enlace) (cómo eso por un título difícil de manejar? :)

wilkie mate
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Ese es un título impresionante y difícil de manejar.
relet
Su afirmación de que "todos los sistemas de coordenadas son arbitrarios" parece ir en contra de la mayoría de la literatura moderna sobre proyecciones, que muestra cómo se puede seleccionar una proyección para lograr una compensación óptima entre los efectos de las distorsiones para los análisis previstos. . También parece sugerir que casi cualquier proyección sería adecuada para cualquier trabajo, lo cual, por decirlo suavemente, es una postura poco convencional. ¿Acaso he malinterpretado lo que estás diciendo aquí?
whuber
@whuber: la palabra "arbitrario" aquí pretende transmitir la idea de que nosotros, los humanos, estamos imponiendo un constructo mental a la realidad allá afuera. Si estuviéramos utilizando, por ejemplo, un sistema de números de base 12, el sistema de coordenadas sería completamente diferente y, sin embargo, también podría describir el mundo. De ninguna manera quiero decir que no importa qué sistema se use. De hecho, la elección de coord-sys es a menudo la decisión más fundamental que se debe tomar.
Matt Wilkie
El punto central en esto es que consultar la misma ubicación en Albers y UTM produce números diferentes, pero la ubicación en relación con otros es tan similar que hace que la diferencia no tenga sentido. Del mismo modo, los cálculos de área y distancia comparados entre Albers y UTM son lo suficientemente cercanos como para que las diferencias puedan considerarse ruido estadístico a esta escala. (Comúnmente tratamos con características en los cientos y miles de kilómetros: parques, zonas de administración de juegos, etc.)
matt wilkie
Gracias por la aclaración. Su visión amplia de los sistemas de coordenadas, aunque correcta, parece pasar por alto el hecho de que muchos cálculos son posibles solo en ciertos sistemas de coordenadas o son mucho más eficientes en ciertos sistemas. Como tal, a pesar de que ciertos sistemas pueden posicionar puntos con la precisión adecuada, no describen cómo queremos razonar sobre el mundo igualmente bien, de ninguna manera. ( Por ejemplo, la base 12 no hace ninguna diferencia, pero la proyectada frente a la geográfica sí). Eso quizás explica por qué no es paradójico que elegir un sistema de coordenadas sea una decisión importante.
whuber
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Respondí a una pregunta no relacionada :) en el foro qgis anteriormente ...

Depende de qué CRS esté utilizando. Todos los sistemas de coordenadas deforman la realidad de una forma u otra. deforman la representación gráfica para que la medición se localice y sea más precisa para un área "más pequeña", o deforman la medición para que nos guste lo que vemos. Al igual que en los Estados Unidos48, Albers es una "imagen" común de los Estados Unidos con una bonita curva en la frontera canadiense, y Maine, más grande que Texas, curva muy bien centrada en algún lugar del medio oeste. Sin embargo, hay un área relativamente pequeña (en el centro) donde las mediciones se pueden hacer con precisión. UTM y Stateplane están hechos para que los EE. UU. Puedan localizar y permitir mediciones precisas. Sí, la medición geodésica siempre será diferente a la longitud del objeto a menos que construya el objeto con medidas 3d. No estoy familiarizado con los métodos de medición de qgis, pero querrá utilizar una medición geodésica como la correcta. Se acercará más (comprenda que el sistema de coordenadas que está utilizando utiliza una aproximación de la elipse de la tierra donde se encuentra, y que podría tener un poco de + o - incorporado) para ser la misma medida que el mundo real. Espero que esto ayude. No olvides que lat long no es un sistema de coordenadas, es un sistema angular (por lo tanto, unidades de grados)

21/10/2010 Frederick Löbig

  • Ocultar texto citado - Hola lista,

Cuando calculo la longitud de una polilínea con la calculadora de campo, el valor es diferente del medido con la herramienta de medición. Creo que este es un problema con la diferencia geodésica entre la longitud real y la longitud plana proyectada.

Mi pregunta ahora es: ¿Cuál de los dos valores es el exacto?

Saludos, Freddy

Al usar el sitio web de ESPG, debería poder ubicar un sistema local que le brinde calidad gráfica y facilidad de uso de medición. Referencia espacial

EPSG dot Org

Otra discusión sobre lat, lon debería seguir ahora ... Lat Lon wiki

He dado el ejemplo de que tomas una pelota de baloncesto y sostienes una clavija (palo) apuntando directamente al centro (de la pelota de baloncesto). cuando imagina que el palo cruza a través del centro de la tierra y a través de la intersección de la mediana del ecuador / greenwich que sería lat 0, lon 0. Mover el pasador hacia el este o el oeste aumenta el ángulo de 0,0, ya sea en números positivos o en el caso del hemisferio occidental por - o números negativos -100 lon, 52 lat. esto es 100 grados medidos desde el centro de la tierra al oeste de la mediana de Greenwich y 52 grados al norte del ecuador (mediana). Toma una pelota de baloncesto y una caña y hazlo tú mismo. Es realmente útil entender lat lon.

texto alternativo

Brad Nesom
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