Sistemas de coordenadas y mapas de mosaicos en WebGIS
Este artículo presenta principalmente el conocimiento relevante de los sistemas de coordenadas y mapas de mosaicos, que son la base para el desarrollo de WebGIS.
Los sistemas de coordenadas se dividen en sistemas de coordenadas geográficas y sistemas de coordenadas proyectadas. Sus definiciones son las siguientes:
Sistema de coordenadas geográficas:
Utiliza A tridimensional. La esfera se utiliza para definir la ubicación de la superficie terrestre para implementar un sistema de coordenadas que hace referencia a puntos en la superficie terrestre a través de la longitud y la latitud. Incluye tres partes: unidad de medida de ángulos, meridiano principal y elipsoide de referencia.
Sistema de Coordenadas de Proyección:
Utiliza un sistema de coordenadas basado en valores X e Y para describir la ubicación de un determinado punto de la tierra. Está determinado por dos elementos: el sistema de coordenadas geográficas y el método de proyección.
La superficie de la Tierra es accidentada. Para representar con precisión la posición de la superficie terrestre, la gente introdujo el concepto de esferoide. Es decir, se utiliza un esferoide regular para aproximarse a la superficie terrestre real. Hay tres parámetros principales de un elipsoide giratorio: semieje mayor, semieje menor y achatamiento. La definición de estos tres parámetros determina de forma única un elipsoide giratorio.
Después de definir la forma del elipsoide, también es necesario determinar la posición del elipsoide. La superficie de un elipsoide difiere de la superficie de la Tierra real y esta diferencia varía en diferentes partes del mundo. Por tanto, el posicionamiento del elipsoide determina directamente el error entre las coordenadas geográficas y la posición real. El posicionamiento del elipsoide requiere determinar el datum geodésico para determinar la posición relativa del elipsoide y la tierra. Existen los siguientes dos tipos de datums geodésicos:
Una vez determinada la forma y posición del esferoide, se determina la base del sistema de coordenadas geográficas. A continuación, debe definir el método de representación de coordenadas geográficas de cualquier punto de la tierra.
Las coordenadas geográficas son coordenadas esféricas que representan puntos del terreno utilizando longitud y latitud. En geodesia, hay tres formas de referirse a la longitud y la latitud en el sistema de coordenadas geográficas: longitud y latitud astronómicas, longitud y latitud geodésica y longitud y latitud geocéntricas. El más utilizado es la longitud y latitud geodésica, que utiliza coordenadas geodésicas (L, B, h) para representar los tres elementos de la posición del punto del suelo en el elipsoide. Sus definiciones son las siguientes:
Esto completa la definición del sistema de coordenadas geográficas, y cualquier punto de la tierra puede obtener las coordenadas de latitud y longitud.
Las coordenadas de los objetos en la Tierra expresadas en la superficie del elipsoide causarán algunos problemas en el uso real. La mayoría de las veces queremos mostrar los objetos terrestres en una superficie plana. En este caso, necesitamos introducir el concepto de sistema de coordenadas proyectadas.
El método matemático para establecer la relación funcional entre puntos entre el elipsoide terrestre y el plano se llama proyección cartográfica.
La fórmula general de la proyección cartográfica es: x = F(λ, φ), y = G(λ, φ)
Después de determinar el método de proyección, la función F también es determinado y G, siempre que se conozcan la longitud y latitud (λ, φ) del punto del suelo, la posición del plano correspondiente (x, y) se puede encontrar en el plano de proyección.
Existen varios tipos de métodos de proyección:
Ambos métodos anteriores requieren proyección de banda. Es decir, los meridianos se seleccionan a ciertos intervalos como el meridiano central de proyección, y las áreas dentro de un cierto rango a ambos lados del meridiano central se proyectan de acuerdo con el meridiano central seleccionado. El propósito de esto es reducir la distorsión de la proyección y facilitar su uso en ingeniería.
Haga clic en el subtítulo para ver el método de proyección específico.
La selección de un sistema de coordenadas geográficas y un método de proyección de mapas determina de forma única un sistema de coordenadas proyectadas, de modo que las coordenadas planas se pueden utilizar para representar la ubicación de objetos en la Tierra.
En el campo de los mapas Web, el sistema de coordenadas más utilizado es WGS84 Web Mercator.
Google Maps, Virtual Earth, Bing Maps, Baidu Maps, Mapabc, ArcGIS Online, etc. utilizan este sistema de coordenadas. Como sistema de coordenadas proyectadas, se requieren dos elementos básicos, uno es el sistema de coordenadas geográficas y el otro es el método de proyección. Veámoslos por separado:
Como puede verse en el nombre, el sistema de coordenadas geográficas utilizado por el sistema de coordenadas Web Mercator WGS84 es el sistema de coordenadas WGS84. el sistema de coordenadas está ubicado en el centro de masa de la Tierra. Sus parámetros básicos son los siguientes:
Como puede verse por el nombre, el método de proyección del sistema de coordenadas Web Mercator WGS84 está relacionado con. la proyección de Mercator, pero este método de proyección no es la proyección de Mercator estándar. La diferencia entre ellos es que WGS84 Web Mercator trata la elipse de la Tierra como una esfera al proyectar, lo que hará que la proyección de Mercator, que originalmente era una proyección equiangular, ya no sea equiangular, sino aproximadamente equiangular.
Utilizando el ecuador como latitud estándar y el primer meridiano como meridiano central, se obtienen el eje X y el eje Y respectivamente. El punto de intersección de los dos se establece como el origen, y la latitud es positiva hacia el norte y negativa hacia el sur, y la longitud es positiva hacia el este y negativa hacia el oeste.
El rango correspondiente a la latitud y longitud es:
Al hablar del sistema de coordenadas, debemos mencionar EPSG. El nombre completo en inglés de EPSG es European Petroleum Survey Group y su nombre en chino. El nombre es European Petroleum Survey Group. Esta organización se estableció en 1986 y se fusionó con IOGP (Asociación Internacional de Productores de Petróleo y Gas) en 2005. Su nombre chino es Asociación Internacional de Productores de Petróleo y Gas. Los números EPSG casi todos los sistemas de coordenadas de uso común unifican la representación de los sistemas de coordenadas, por lo que a menudo vemos el uso de números EPSG para referirnos a un determinado sistema de coordenadas.
Los siguientes son los números EPSG y las unidades de varios sistemas de coordenadas de uso común:
En cuanto a por qué WGS84 Web Mercator tiene dos números, todavía hay una historia al respecto. aquí para verlo.
Para obtener todos los números de EPSG e información detallada, visite el sitio web oficial de EPSG.
Los servicios de mapas de Internet suelen utilizar el método de creación de mapas en mosaico para acelerar el acceso de los usuarios y reducir la cantidad de transmisión de datos. Específicamente, el mapa en mosaico es para dividir el mapa proyectado en diferentes escalas (capas). El número de sectores del mapa obtenidos en cada escala es diferente, el rango de representación es diferente y el nivel de detalle es diferente, pero el tamaño de la imagen. es el mismo (generalmente 256 * 256) y, en última instancia, forma una "pirámide de mosaicos". Según el rango de área que navega el usuario, el nivel de segmento que se devolverá se determina automáticamente, lo que no solo satisface las necesidades de consulta del usuario, sino que también garantiza. la eficiencia de la transmisión de mapas.
En términos de la elección del sistema de coordenadas de proyección, los principales proveedores de servicios de mapas actuales básicamente eligen el sistema de coordenadas WGS84 Web Mercator. Sin embargo, existen grandes diferencias entre los diferentes fabricantes. a cómo dividir y numerar el mapa proyectado.
Tomando la esquina superior izquierda del mapa como origen, el eje X apunta hacia la derecha y el eje Y apunta hacia abajo, comenzando desde 0. El rango de valores de Z es [0, 18], en el nivel z. El número de mosaicos en las direcciones x e y es: 2 z, es decir, el rango de valores de x e y es [0, 2 z -1]
WMTS es especial, y TileMatrix en WMTS corresponde a .z, TileRow corresponde a y y TileCol corresponde a x. El método de numeración es el mismo que el de Google y OSM. p> Tome la esquina inferior izquierda del mapa como origen, el eje X apunta hacia la derecha y el eje Y apunta hacia arriba, comenzando desde 0.
Cuando z = 1, los números de estos dos mosaicos se muestran a continuación.
Las reglas de codificación de Microsoft Bing Map Z son las mismas que las de Google. Los Tiles en el mismo nivel no están representados por las dimensiones XY, sino solo por un número entero, que obedece a las reglas de codificación de quadtree (QuadTree). ).
Los mosaicos de Baidu Map se definen de una manera única. El origen es donde tanto la longitud como la latitud son 0. X es positivo hacia la izquierda y negativo hacia la derecha; El método de segmentación no es como los tres métodos anteriores de dividir cada nivel en dos partes iguales, sino que define la resolución del mapa de cada nivel para determinar el número de filas y filas que deben dividirse en cada nivel. La expresión de la resolución del mapa es: 2 18-z, que significa la longitud real correspondiente a cada píxel. De esto, el número de filas y columnas que se deben dividir en cada nivel es: 2πR/(256*2 18-z), donde R es el radio de la Tierra en metros.
Referencia: /lxxlxx888/article/details/51897838
Este artículo registra el conocimiento de los sistemas de coordenadas y mapas de mosaicos relacionados con WebGIS e ilustra su relación directa. Espero que esto ayude a los desarrolladores de WebGIS.