יותר

כיצד לייצא שכבות מוקרנות עם קואורדינטות קרטזיאניות (x, y) יחסית ב- ArcGIS


יש לי כמה מערכי נתונים של GIS לפארק לאומי בדרום אפריקה (מפת גובה, נקודות מים, צפיפות פילים וכאלה). יש לי גישה לחבילה המלאה של ArcGIS Desktop Advanced, אבל אני בכלל לא מומחה GIS.

אני רוצה להשתמש בנתונים אלה כמקור מידע בתוך סימולציה מרובת סוכנים. לכן אני זקוק לקואורדינטות של המפה המתקבלת ב- ArcMap כדי להפוך ל- x יחסי, קואורדינטות עם מקור 0,0 במקום כלשהו במקום מעלות ושניות קשת (מכיוון שתכנות והדמיה עם אותם מערכות קואורדינטות זה לא ממש אינטואיטיבי בעיני ועבור כלים שאני משתמש בהם).

למעשה אני בסדר עם התמודדות עם פורמטים שונים של קבצים כמו ShapeFiles ונתוני raster .asc בסימולציה שלי (באמצעות SharpMap), אך אני זקוק לקואורדינטות של קבצים אלה להיות קואורדינטות יחסית, קרטזיות.

מישהו יכול להגיד לי איך לעשות את זה? כבר הלכתי לאיבוד בתיעוד ArcGIS.


WGS84 היא מערכת קואורדינטות, אך זו מערכת קואורדינטות גיאוגרפית, כלומר היא מכוונת לכדור (או אליפסואיד). שים לב שזה גם נתון, אז אם ה- מלא השם שאתה רואה תחת מאפייני מערכת הקואורדינטות הוא WGS84, זה GCS, אך ייתכן שתראה את WGS84 גם כ- חֵלֶק של שם מערכת קואורדינטות. אתה מעוניין במערכת קואורדינטות מוקרנת, ושם המקום הזה שטוח. UTM היא מערכת תחזיות כזו. בהתבסס על שם הפארק, כשמסתכלים על המפה שקושר אליה jonathanw, וחיפוש מהיר על "אזור שם שם פארק", נראה כי UTM אזור 36 דרום יעבוד בשבילך.

ArcGIS מסוגלת להקרין מחדש תוך כדי טיסה, אך אם ברצונך להשתמש בנתונים בתוכנות אחרות ואפילו בכמה כלים ב- ArcGIS עדיף לוודא שהכל נמצא בהקרנה הרצויה. לשם כך נועד הכלי Project. זה לוקח קובץ קלט ומעבד אותו מחדש לקובץ פלט חדש באמצעות מערכת קואורדינטות אחרת שציינת. תוכל למצוא אותו על ידי גלישה בין ארגזי הכלים בחלון הקטלוג או פשוט הקלדת Project בחלון החיפוש. שים לב שאתה רוצה את הכלי Project, לֹא הכלי Define Projection - זה כאשר ההקרנה לא מוגדרת כהלכה; זה לא שינוי כל ערכי קואורדינטות.

אם הנתונים הם שונים בין שתי מערכות הקואורדינטות בהן אתה משתמש, עליך להחיל טרנספורמציה. בדרך כלל תהיה אזהרה על כך. אך אם אתה משתמש באותו נתון, אינך צריך לדאוג לשינוי. אז תפעיל את הכלי Project, בחר את הקובץ הראשון שלך בתיבה העליונה, הקלד את שם קובץ הפלט או מחלקת התכונות בתיבה השלישית (אולי אתה פשוט תוקע את UTM36S בסוף הקובץ המקורי כדי לשמור על מה שהוא אשר ישר, וודא שהוא מאחסן אותו במיקום הנתיב הנכון - ייתכן שיהיה עליך לגלוש למקום הרצוי לך עם הכפתור מימין), ואז לחץ על הלחצן ליד התיבה פלט תיאום מערכת. בתיבת הדו-שיח המתקבלת תרצה להרחיב את ה-מערכות קואורדינטות מוקרנותתיקייה ולקדוח עדUTM> WGS 1984> חצי הכדור הדרומי> WGS 1984 UTM Zone 36S. מכיוון שזה אותו נתון כמו הנתונים המקוריים שלך, אינך צריך לדאוג לתיבת השינוי. לחץ על אישור ואז חזור על כל הקבצים האחרים שלך.


כיצד לייצא שכבות מוקרנות עם קואורדינטות קרטזיאניות (x, y) יחסית ב- ArcGIS - מערכות מידע גיאוגרפיות

לכל התוכן שניתן להוסיף ל- ArcGIS Explorer יש מערכת קואורדינטות המשמשת לשילובו עם הנתונים הגיאוגרפיים האחרים במסגרת הקואורדינטות המשותפת שהיא המפה. מערכות קואורדינטות מאפשרות לך לשלב מערכי נתונים בתוך מפות וכן לבצע פעולות אנליטיות משולבות שונות כגון כיסוי שכבות נתונים ממקורות שונים ומערכות תיאום.

מהי מערכת קואורדינטות?

מערכות קואורדינטות מאפשרות למערכי נתונים גיאוגרפיים להשתמש במיקומים נפוצים לשילוב. מערכת קואורדינטות היא מערכת הפניה המשמשת לייצוג מיקומי התכונות הגיאוגרפיות, הדימויים והתצפיות כגון מיקומי GPS במסגרת גיאוגרפית משותפת.

  • מסגרת המדידה שלה היא גיאוגרפית (בה נמדדים קואורדינטות כדוריות ממרכז כדור הארץ) או פלנימטרית (בה מוקרנים קואורדינטות כדור הארץ על משטח מישורי דו מימדי).
  • יחידת מדידה (בדרך כלל רגליים או מטרים עבור מערכות קואורדינטות מוקרנות או מעלות עשרוניות לרוחב אורך).
  • הגדרת השלכת המפה למערכות קואורדינטות מוקרנות.
  • מאפייני מערכת מדידה אחרים כגון ספרואיד של התייחסות, נתון ופרמטרים השלכתיים כמו מקבילה סטנדרטית אחת או יותר, מרידיאן מרכזי ושינויים אפשריים בכיווני x ו- y.
סוגי מערכות קואורדינטות
  • מערכת קואורדינטות גלובלית או כדורית כגון קו אורך. אלה מכונים לעתים קרובות מערכות קואורדינטות גיאוגרפיות.
  • מערכת קואורדינטות מוקרנת המבוססת על הקרנת מפות כגון מרקטור רוחבי, שטח שווה של אלברס או רובינסון, שכולן (יחד עם דגמים רבים אחרים של הקרנת מפות) מספקות מנגנונים שונים להקרנת מפות על פני כדור הארץ על גבי קרטזיה דו ממדית. מטוס תיאום. לפעמים קוראים למערכות קואורדינטות מוקרנות תחזיות מפה.
הפניה גיאוגרפית: הקצאת קואורדינטות מפה ומיקום מרחבי

לכל האלמנטים בשכבת מפה יש מיקום וגיאוגרפי ספציפי המאפשרים את מיקומם על פני כדור הארץ או בסמוך להם. היכולת לתאר במדויק מיקומים גיאוגרפיים היא קריטית הן במיפוי והן ב- GIS. תהליך זה נקרא הפניה גיאוגרפית.

תיאור המיקום והצורה הנכונים של התכונות דורש מסגרת להגדרת מיקומים בעולם האמיתי. מערכת קואורדינטות גיאוגרפית משמשת להקצאת מיקומים גיאוגרפיים לאובייקטים. מערכת קואורדינטות גלובלית של קו רוחב ואורך היא מסגרת כזו. מערכת נוספת היא מערכת קואורדינטות מישורית או קרטזית הנגזרת מהמסגרת הגלובלית.

מפות מייצגות מיקומים על פני כדור הארץ באמצעות רשתות, גרגירים וסימני טיק המסומנים במיקומי קרקע שונים (הן במדידות אורך רוחב והן במערכות קואורדינטות מוקרנות (כגון מדדי UTM). האלמנטים הגיאוגרפיים הכלולים בשכבות מפות שונות מצוירים. בסדר ספציפי (אחד על השני) בהיקף המפה הנתון.

מערכי נתונים של GIS מכילים מיקומי קואורדינטות בתוך מערכת קואורדינטות עולמית או קרטזית כדי להקליט מיקומים וצורות גיאוגרפיות.

קו רוחב ואורך

אחת השיטות לתיאור מיקומו של מיקום גיאוגרפי על פני כדור הארץ היא שימוש במדידות רוחב ואורך כדוריות. הם מדדי הזוויות (במעלות) ממרכז האדמה לנקודה על פני כדור הארץ. מערכת התייחסות זו מכונה לרוב מערכת קואורדינטות גיאוגרפית.

1. קו רוחב
2. אורך
3. 50 מעלות מזרח
4. 40 מעלות צפונה

זוויות רוחב נמדדות בכיוון צפון-דרום. קו המשווה נמצא בזווית 0. לעתים קרובות, בחצי הכדור הצפוני יש מדדי רוחב חיוביים ובחצי הכדור הדרומי יש מדדי רוחב שליליים. קו האורך מודד זוויות בכיוון מזרח-מערב. אמצעי אורך מבוססים באופן מסורתי על ראש המרידיאן, שהוא קו דמיוני העובר מהקוטב הצפוני דרך גריניץ ', אנגליה לקוטב הדרומי. זווית זו היא קו אורך 0. ממערב למרידיאן הראשי נרשם לרוב כקו אורך שלילי ומזרח נרשם כחיובי. לדוגמה, מיקומה של לוס אנג'לס, קליפורניה הוא בערך קו רוחב "פלוס 33 מעלות, 56 דקות" ואורך "מינוס 118 מעלות, 24 דקות."

1. קו המשווה
2. מרידיאן ראשוני
3. מקבילים: קווי רוחב
4. מרידיאנים: קווי אורך
5. רשת גרטיקולרית

למרות שאורך ורוחב יכולים לאתר מיקומים מדויקים על פני כדור הארץ, הם אינם יחידות מידה אחידות. רק לאורך קו המשווה, המרחק המיוצג על ידי דרגת אורך אחת משוער את המרחק המיוצג על ידי דרגת רוחב אחת. הסיבה לכך היא שקו המשווה הוא ההקבלה היחידה הגדולה כמו מרידיאן. (מעגלים עם אותו רדיוס כמו כדור הארץ נקראים מעגלים גדולים. קו המשווה וכל המרידיאנים הם מעגלים גדולים).

מעל ומתחת לקו המשווה, המעגלים המגדירים את מקבילות הרוחב הולכים וקטנים עד שהם הופכים לנקודה אחת בקוטב הצפון והדרומי שבו המרידיאנים מתכנסים. כאשר המרידיאנים מתכנסים לעבר הקטבים, המרחק המיוצג על ידי דרגת אורך אחת יורד לאפס. בספרואיד קלארק 1866, דרגת אורך אחת בקו המשווה שווה 111.321 ק"מ, ואילו בקו רוחב 60 ° היא רק 55.802 ק"מ. מכיוון שלדרגות קו רוחב ואורך אין אורך סטנדרטי, אינך יכול למדוד מרחקים או אזורים במדויק או להציג את הנתונים בקלות על גבי מפה שטוחה או מסך מחשב. ביצוע יישומי ניתוח ומיפוי GIS מחייב מסגרת קואורדינטות יציבה יותר, המסופקת על ידי מערכות קואורדינטות מוקרנות.

מיצוי תחזיות באמצעות קואורדינטות קרטזיות

מערכות קואורדינטות מוקרנות הן כל מערכת קואורדינטות המיועדת למשטח ישר, כגון מפה מודפסת או מסך מחשב.

מערכות קואורדינטות 2D ו- 3D קרטזיות מספקות את המנגנון לתיאור המיקום הגאוגרפי והצורה של תכונות המשתמשות בערכי x ו- y (וכפי שתקראו בהמשך, באמצעות עמודות ושורות בסרגלים).

מערכת הקואורדינטות הקרטזית משתמשת בשני צירים: אחד אופקי (x), המייצג מזרח-מערב ואחד אנכי (y), המייצג צפון-דרום. הנקודה בה הצירים מצטלבים נקראת מקור. מיקומים של אובייקטים גיאוגרפיים מוגדרים ביחס למקור, תוך שימוש בסימון (x, y), כאשר x מתייחס למרחק לאורך הציר האופקי, ו- y מתייחס למרחק לאורך הציר האנכי. המקור מוגדר כ (0,0).

באיור שלהלן, הסימון (4, 3) רושם נקודה שהיא ארבע יחידות מעל x ושלוש יחידות מעלה ב- y מהמקור.

1. ציר x
2. ציר y
יותר ויותר, מערכות קואורדינטות מוקרנות משתמשות גם בערך Z כדי למדוד גובה מעל או מתחת לפני הים הממוצע.

באיור למטה, הסימון (2, 3, 4) רושם נקודה שגובהה שתי יחידות ב- x ושלוש יחידות ב- y מהמקור וגובהה הוא 4 יחידות מעל פני האדמה (כגון 4 מטרים מעל הים הממוצע רָמָה).

1. ציר x
2. ציר y
3. ציר z

מאפיינים ועיוות בתחזיות המפה

מכיוון שהאדמה כדורית, אתגר שניצבים בפני קרטוגרפים ואנשי מקצוע ב- GIS הוא כיצד לייצג את העולם האמיתי באמצעות מערכת קואורדינטות שטוחה או מישורית. כדי להבין את הדילמה שלהם, שקול כיצד היית משטח חצי מכדורסל שאי אפשר לעשות בלי לעוות את צורתו או ליצור אזורים של אי רציפות. תהליך ההשטחה של כדור הארץ נקרא השלכה, ומכאן המונח השלכת מפות.

1. משטח האדמה הרבה הזה צריך להתאים למשטח המפה הזה.
2.. לכן, הרבה משטח כדור הארץ צריך להיות מיוצג קטן יותר מאשר הסולם הנומינלי.
3. מטוס הקרנה

מערכת קואורדינטות מוקרנת מוגדרת על משטח שטוח דו ממדי. ניתן להגדיר קואורדינטות מוקרנות הן לדו-ממד (x, y) והן לתלת-ממד (x, y, z) בהן המידות x, y מייצגות את המיקום על פני כדור הארץ ו- z מייצג גובה מעל או מתחת לפני הים.

להלן מספר דוגמאות לשיטות שונות להפקת תחזיות מפות מישוריות.

1. מישור הקרנה
2. קווים סמויים
3. קווים סמויים הם החלק היחיד במישור ההקרנה ללא עיוות.
4. עיוות הקרנה בתוך קווים סיקנטיים הופך את התכונות למעט קטנות יותר.
5. עיוות הקרנה מחוץ לקווי סנט מגדיל את התכונות מעט יותר.

שלא כמו מערכת קואורדינטות גיאוגרפית, למערכת קואורדינטות מוקרנת יש אורכים, זוויות ושטחים קבועים על פני שני הממדים. עם זאת, כל הקרנות המפה המייצגות את פני האדמה כמפה שטוחה, יוצרות עיוותים באיזשהו היבט של מרחק, שטח, צורה או כיוון.

משתמשים מתמודדים עם מגבלות אלה באמצעות תחזיות מפות המתאימות לשימושים המיועדים שלהם, למיקום הגיאוגרפי ולהיקף שלהם. תוכנת GIS יכולה גם להפוך מידע בין מערכות קואורדינטות כדי לתמוך באינטגרציה ובתהליכי עבודה קריטיים.

תחזיות מפות רבות נועדו למטרות ספציפיות. הקרנת מפה אחת עשויה לשמש לשימור צורה ואילו אחרת עשויה לשמש לשימור השטח (קונפורמי לעומת שטח שווה).

מאפיינים אלה - השלכת המפה (יחד עם Spheroid ו- Datum), הופכים לפרמטרים חשובים בהגדרת מערכת הקואורדינטות לכל מערך GIS ולכל מפה. על ידי הקלטת תיאורים מפורטים של מאפיינים אלה עבור כל מערך נתונים של GIS, מחשבים יכולים להקרין מחדש ולהפוך את המיקומים הגיאוגרפיים של אלמנטים של מערך נתונים בזמן אמת לכל מערכת תיאום מתאימה. כתוצאה מכך, ניתן לשלב ולשלב מידע ממספר שכבות GIS. זו יכולת GIS בסיסית. מיקום מדויק מהווה בסיס כמעט לכל פעולות ה- GIS. סייר ArcGIS משתמש בהקרנת מפת הקוביות ובספרואיד WGS 1984.

מערכות קואורדינטות (גיאוגרפיות או מוקרנות) מספקות מסגרת להגדרת מיקומים בעולם האמיתי. ב- ArcGIS Explorer, מערכת הקואורדינטות משמשת כשיטה לשילוב אוטומטי של המיקומים הגיאוגרפיים מערכי נתונים שונים במסגרת קואורדינטות משותפת לתצוגה וניתוח.

סייר ArcGIS משלב באופן אוטומטי מערכי נתונים שמערכות הקואורדינטות שלהם ידועות

כל מערכי הנתונים הגיאוגרפיים המשמשים ב- ArcGIS Explorer מניחים שיש להם מערכת קואורדינטות מוגדרת היטב המאפשרת למקם אותם ביחס לפני האדמה.

אם מערכי הנתונים שלך כוללים מערכת קואורדינטות מוגדרת היטב, אז ArcGIS Explorer יכול לשלב באופן אוטומטי את מערכי הנתונים שלך עם אחרים על ידי הקרנת הנתונים שלך בזמן על המפה.

אם למערכי הנתונים שלך אין התייחסות מרחבית, לא ניתן לשלב אותם. עליך להגדיר אחת לפני שתוכל להשתמש בנתונים שלך ביעילות ב- ArcGIS Explorer.

מהי התייחסות מרחבית ב- ArcGIS Explorer?

הפניה מרחבית ב- ArcGIS Explorer היא סדרת פרמטרים המגדירים את מערכת הקואורדינטות ומאפיינים מרחביים אחרים עבור כל מערך נתונים בבסיס הגיאוגרפי. זה אופייני שכל מערכי הנתונים עבור אותו אזור (ובאותו בסיס גיאוגרפי) משתמשים בהגדרת התייחסות מרחבית נפוצה.

הפניה מרחבית ש- ArcGIS Explorer יכול להשתמש בה כוללת הגדרות עבור:

  • מערכת הקואורדינטות
  • דיוק הקואורדינטות שבו מאוחסנות הקואורדינטות (המכונה לעתים קרובות "רזולוציית הקואורדינטות")
  • סובלנות עיבוד (כגון סובלנות אשכול)
  • היקף המרחב או המפה המכוסה על ידי מערך הנתונים (המכונה לעתים קרובות "התחום המרחבי")

אתה או מישהו בארגון שלך יכולים ליצור הפניה מרחבית לנתונים קיימים ב- ArcGIS.


תחביר

הקבצים בפורמט OSGB, או התיקיות המכילות קבצים בפורמט OSGB, שיובאו לחבילת שכבת הסצנה המשולבת. פרמטר זה מאפשר בחירה של מספר קבצים בפורמט OSGB או בחירה של מספר תיקיות המכילות קבצים בפורמט OSGB.

חבילת שכבת סצנת הרשת המשולבת שתיווצר.

תכונת הנקודה או קובץ ה- .3mx, .xml או העולם (.wld3) שישמש למיקום מרכז דגם ה- OSGB. אם יש מספר נקודות במחלקת התכונות, רק הראשונה תשמש להפניה גיאוגרפית של הנתונים.

מציין את הקבצים שיעובדו עבור מערך הקלט.

  • * - כל הקבצים הבינאריים, ללא קשר לסיומת שלהם, יעובדו כדי לקבוע אם הם בפורמט OSGB.
  • osgb ​​- רק קבצים עם סיומת .osgb יעובדו.
  • ציין את הנתיב לקובץ .prj.
  • התייחס למערך נתונים עם מערכת הקואורדינטות הרצויה.
  • השתמש באובייקט arcpy.SpatialReference.

גודל המרקם המרבי בפיקסלים לכל צומת שכבת סצנה.


כיצד לייצא שכבות מוקרנות עם קואורדינטות קרטזיאניות (x, y) יחסית ב- ArcGIS - מערכות מידע גיאוגרפיות

רשת היא סוג גיאומטריה תלת ממדי כללי בצד הלקוח המורכב מקודקודים עם תכונות. הקודקודים כוללים מיקום גיאוגרפי, נורמליות המשפיעות על תאורה / הצללה וקואורדינטות UV בהן ניתן להשתמש כדי למפות תמונות לרשת. קודקודים משולבים לפרימיטיבים תלת-ממדיים כדי לעבד את הרשת בסצנה (כרגע רק פרימיטיביים משולשים נתמכים).

בגיאומטריות הרשת יכול להיות חומר מהותי שקובע כיצד הוא מוצג. בדומה לאובייקטים תלת-ממדיים בשכבות סצנה, גיאומטריות רשת מסומלות בסמל MeshSymbol3D המכיל FillSymbol3DLayer.

כדי לתמוך במספר חומרים (כפי שקורה לעיתים קרובות למודלים תלת ממדיים מורכבים), רשתות עשויות להגדיר רכיבים המגדירים חומר לאזור ספציפי ברשת. בנוסף לתמיכה בחומרים מרובים, רכיבים יכולים לעשות שימוש חוזר בקודקודים שאחרת היו משוכפלים ליצירת משולשים.


שיטות

משימה 1 - נתונים שלא הוקרנו

הקובץ הגיאוגרפי המסחרי המכיל נתונים שלא הוקרנו עבור אתר המחקר של עמק הנחל, הורד מדף האינטרנט WATS 6920 Lab 2. הנתונים יובאו ל- ArcMap 10.1 ותוכנו בחלל הקרטזיאני באמצעות תצוגת הפריסה של ArcMap.

משימות 2 ו -3 - נתונים מוקרנים ומומרים

על מנת להפוך את הנתונים למערכת קואורדינטות מוקרנת, סופק לנו "מערך נתונים" שני המכיל נתונים מוקרנים לשלושה אמות מידה שהיו משותפים לנתונים שלא הוקרנו. זה מאפשר לבצע טרנספורמציה (במקרה זה, טרנספורמציה אפינית) של הנתונים שלא הוקרנו, מכיוון שמערך הנתונים השני מספק התייחסות גיאוגרפית. במילים אחרות, על ידי מידע על המיקומים בעולם האמיתי של כמה מהנקודות שלא הוקרנו, אנו יכולים לקבוע את מיקום "העולם האמיתי" של הנתונים הנותרים.

הנתונים הומרו לתחזית UTM אזור 12 N באמצעות כלי הטרנספורמציה CHaMP (להלן "CCT").


רקע כללי

תוכנית ניטור בתי הגידול של קולומביה (CHaMP) ותוכנית המעקב המשולבת ומעקב אפקטיביות (ISEMP) יזמו יישום מאמצי סטנדרטיזציה לניטור בתי גידול דגים ברחבי אגן נהר קולומביה 1. נתוני סקר התחנות הכוללים שלא הוקרנו נאספו בשנת 2010 כחלק מהערכת בית גידול נחל של סלמונים ברחבי האגן. אנשי דיג NOAA אספו נתוני בית גידול זרם מאתר המחקר באמצעות מערכת קואורדינטות משוערת ברשת קרטזית 2. המדידות שננקטו כללו טמפרטורות אוויר וזרם בגבהים נמדדים ברחבי האתר, כמויות פריקת נחלים, מבנה מעבר, חסרי חוליות סחף, נוכחות / היעדר פסולת עצית ועומק / רוחב תעלה 3.

אתר למידה

אתר המחקר של עמק נחל בר נמצא על אדמות ציבוריות במחוז למחי איידהו (אזור 12N E282365 N4962409) 3.


כיצד לייצא שכבות מוקרנות עם קואורדינטות קרטזיאניות (x, y) יחסית ב- ArcGIS - מערכות מידע גיאוגרפיות

ניתן להציג מפות בדרכים רבות ושונות. הופעתה של מפה תלויה במערכת הקואורדינטות שלה ובהקרנתה. מערכות קואורדינטות הן צמד או שלישיית מספרים, בהתייחס לנקודת מוצא, המשמשים להגדרת המיקום המרחבי והיקפם של אובייקטים גיאוגרפיים (Bolstad 2008). מערכות קואורדינטות קרטזיות הן (x, y, z) קואורדינטות על גבי רשת שטוחה, ואילו קואורדינטות כדוריות או גיאוגרפיות משתמשות במדידות זוויתיות ורדיוס (לא מוקרן על משטח ישר). מערכת קואורדינטות משוערת היא מערכת מדויקת יחסית לעצמה, שאין לה התייחסות מרחבית ידועה. כדי להשתמש בקואורדינטות גיאוגרפיות, יש להקרין או לשנות את הנקודות על גבי כדור מעוקל לקואורדינטות על משטח ישר. יש צורך להפוך נתונים בין מערכות קואורדינטות בכדי לתת הקשר למפה שלך. שכבות שונות, המציגות מידע מרחבי, כולן חייבות להיות באותה מערכת קואורדינטות. הקרנה למערכת קואורדינטות רלוונטית מציבה לכן את המפה בסביבה של ממש.

תחזיות שונות מתאימות בנקודות שונות של כדור הארץ, בגלל פגמים בצורת העולם. מערכת קואורדינטות מוקרנת יכולה להיות חרוטית, גלילית או מישורית, תלוי באופן האופן שבו מועברים הקואורדינטות התלת מימדיות למשטח דו מימדי שטוח. לכן, על ידי הקרנת פני האדמה כמפה שטוחה, יתכנו עיוותים של מרחק, שטח, צורה וכיוון.

כדי לקבוע איזו מערכת קואורדינטות נקודות הנתונים מציגות ב- ArcGIS, ניתן לראות את המאפיינים של קובץ השכבה. הדרך הקלה ביותר להחליט אם הנתונים מתווים במקום הנכון היא להוריד מפת שכבת בסיס. ArcGIS תמיר שכבות נוספות לאותה מערכת קואורדינטות כמו השכבה הראשית.

למעבדה זו המטרה הייתה להבין טוב יותר מערכות תיאום ואת השינויים ביניהן. מנתוני קואורדינטות נתונים של סקר בית גידול זרם, הפכנו נתונים אלה ממערכת קואורדינטות משוערת (על גבי רשת קרטזית) למערכת קואורדינטות של העולם האמיתי (NAD 83 UTM Zone 12 N), שניתן לשכב עם שכבות נתונים קיימות ב- GIS . התחלנו עם נתוני סקר תחנות כולל לא צפוי של אתר המחקר Bear Valley Creek, אתר קו פרשת המים למחי של תוכנית ניטור בתי הגידול של קולומביה (ראה מידע נוסף כאן). מטרת תוכנית ניטור זו היא לייצר ולהטמיע מערך סטנדרטי של שיטות ניטור בתי גידול דגים ברחבי אגן נהר קולומביה (CHaMP 2013). סקרים אלה חשובים כדי להעריך את מצבם של פורלים ואת בית הגידול שלהם בנהרות ובנחלים הקטנים יותר ברחבי האגן. בנוסף, 6 C של מפה טובה (צבעוני, יצירתי, עקבי, קונטקסט, משכנע ונכון) הם עדיין מוקד של מעבדה זו.

שיטות (שיטות מפורטות וסרטוני הדרכה באתר gis.joewheaton.org)

העלילת נתונים לא מוקרנים

באמצעות בסיס גיאוגרפי של קבצים עבור אתר המחקר Bear Valley Creek, נתוני הסקר הגולמי נפתחו ב- ArcMap 10.1 להצגת הנתונים. נעשה שימוש רק בארבע שכבות של הנתונים, ונוצרה אגדה (תצוגת פריסה - הוספה) לציון סוגי הנתונים השונים. כיסוי רשת מדוד נוסף על ידי לחיצה ימנית על מסגרת- & gt Properties- & gt Grid- & gt Grid New. היעדר יחידות מדגים מערכת קואורדינטות משוערת זו עם התייחסות מרחבית לא ידועה. המדדים תויגו על ידי מעבר לתוויות שכבות & gtProperties- & gt. כדי להדגים שהנתונים אינם מוקרנים במערכת קואורדינטות קרטזית משוערת, הרשת וסרגל הסולם הם ללא יחידות, ואין חץ צפוני מכיוון שחסר לנו הקשר כדי לקבוע כיוון מרחבי זה. המפה הסופית יוצאה כתמונה ומוצגת למטה.

לנתוני הסקר הגולמי שלנו במערכת הקואורדינטות המשוערות היו 3 נקודות נתוני אמת מידה, אשר נסקרו באמצעות GPS באזור UTM 12N, ועם מיקום תחנה כולל. נקודות אלה שימשו עם כלי הטרנספורמציה של CHaMP (CTT ו- ArcGIS 10.1 AddIn) כדי להפוך את הנתונים שלא הוקרנו לקואורדינטות מוקרנות. מסמך ArcMap חדש (ריק) נפתח, CTT נפתח ונתוני ביצועים שהוזנו ל- CTT כשתתבקש. השינוי הטוב ביותר נבחר על בסיס שילוב של בדיקה חזותית ומזעור שגיאות שיוריות. ראה כאן סרטון הדרכה להליכה במדרגות.

שתף נתונים שהופכו

השכבות, ללא מפת בסיס, נשמרו בקובץ KMZ כמפה, במקום שכבה בודדת. לאחר מכן נפתח קובץ זה והוצג ב- Google Map (פורמט מפה אינטראקטיבי).

נתוני סקר תחנות לא צפוי

איור 1. מפת אתר המחקר הלא צפויה של Bear Valley Creek ידועה כממוקמת באיידהו, אך ללא הקשר של מרחק, אזור או כיוון.

נתונים אלה נמצאים במערכת קואורדינטות קרטזית. אנו יודעים זאת כהודעת אזהרה שצצה בעת הוספת השכבה ל- ArcMap: “במקורות הנתונים הבאים שהוספת חסרים מידע על התייחסות מרחבית. ניתן לצייר נתונים אלה ב- ArcMap, אך לא ניתן להקרין אותם ". נתונים אלה הושגו באמצעות סקר תחנות כולל עם נקודת מוצא שנבחרה באופן אקראי ברשת קרטזית. שלושה אמות מידה נסקרו הן בסקרי התחנות הכוללים והן בקואורדינטות המוקרנות בעולם האמיתי (UTM אזור 12 N) עם GPS, כך שנוכל לשנות את הנתונים. מערכת הקואורדינטות המשוערת, ללא התייחסות מרחבית ידועה, מוגבלת מכיוון שאין הקשר. הקרנת הקואורדינטות המשוערות למערכת קואורדינטות רלוונטית מציבה לכן את המפה בסביבה של ממש.

נתוני סקר תחנות סך הכל

איור 2. מפה לאחר חלל קואורדינטות קרטוזיאניות שלא הוקרן שהונחו והופך לקואורדינטות המוקרנות בעולם האמיתי (NAD 83 UTM Zone 12 N) שנקבע באגן למחי, איידהו.

השתמשנו בטרנספורמציית זיקה פשוטה המרחבת, מעבירה, מסתובבת ומתאימה את הנתונים כדי להמיר קואורדינטות משוערות לחלל UTM. טרנספורמציה זו נבחרה מכיוון שהיא הבחירה המומלצת לרוב התמורות (Wheaton et al. 2012). להלן שגיאות שיורית הקשורות לשינוי. בחרתי להשתמש במבחן 3 כנקודת הציר וב- GPS 2 כמסבב הסיבוב עקב חישובי השגיאה הנמוכים ביותר וייצוג חזותי של הנחל בצורה הטובה ביותר (ראה להלן). לא נעשה שימוש במודלים של טרנספורמציה אחרים, כגון דמיון וטרנספורמציות השלכתית מכיוון שהם לא הגדירו את הצירים או הציגו מוטות, או התבססו על דרישה של נוסחה מורכבת יותר לקישורי תזוזה ממה שהיה לנו, בהתאמה.

חישובי שגיאות שיורית:

ההקרנה הצליחה, מכיוון שקווי שבירה קשים הותוו בהקשר למיטת הזרם כאשר תמונות שכבת בסיס נוספו למערך הנתונים (ראה מפה לעיל). גם שגיאות שיורית היו קטנות למדי (בטווח של 0.03 מ '). על ידי בחינת ההקרנה בהקשר ושגיאה שיורית, אנו יכולים לקבוע אם הנתונים נמצאים במיקום הנכון ויש להם השלכה נכונה.

איור 3. מפה אינטראקטיבית של שטח קואורדינטות קרטזיאני שהונחה שלא הוקרן והופכה לקואורדינטות של העולם האמיתי (NAD 83 UTM Zone 12 N). התקרב מעט כדי לקבל תמונות בסיס.

חשוב ביותר לדעת מתי וכיצד ניתן להפוך נתונים באמצעות העברה או העברת נתונים במערכת קואורדינטות. יש להמיר נתונים שאין להם סימוכין עם קואורדינטות העולם האמיתי, או כאשר מערכת הקואורדינטות אינה מתאימה למיקום או לסולם הנתונים. ArcGIS יקרין מחדש ויהפוך את המיקומים הגיאוגרפיים של רכיבי מערך הנתונים בזמן אמת, למערכת קואורדינטות 'מתאימה', אך שים לב כי ייתכן שלא תמיד זה יהיה נכון. ברירת המחדל היא להקרין נתונים למערכת הקואורדינטות שזוהתה על ידי שכבת הנתונים הראשונה. שינוי נתונים יאפשר לכם לבנות נכון מפות, לתפעל, לנתח ולשתף תוצאות בצורה יעילה יותר.

Bolstad, P. 2008. יסודות GIS: טקסט ראשון על מערכות מידע גיאוגרפיות. מהדורה שלישית. הוצאת אידר, אגם הדוב הלבן, מינסוטה.


תיאום מערכות הפניה

אם יש נושא אחד שנזנח כשעובדים עם נתונים מרחביים, זו מערכת קואורדינטות הייחוס. באופן כללי, אנו מנסים להקדיש כמה שפחות זמן לנושא ולעתים קרובות בגלל שזה לא מאוד ברור ומניחים שאספנו את הנתונים שלנו במערכת סופר-קואורדינטות או שהספק / הספק שלנו עשה. העבודה בשבילנו (אחרת זו אשמתו!). למרות זאת, לפעמים אנחנו לא יכולים לזכור איזו מערכת קואורדינטות שימשה לאיסוף הנתונים, או שאנחנו פשוט מקבלים נתונים ללא מערכת קואורדינטות משויכת. בואו ונוסיף לכך למשל את הקרנת ה- on-the-fly ב- QGIS שמעניקה לנו את הרושם שהשכבות שלנו ממוקמות היטב (אחרי הכל, QGIS מצליח לפתוח אותן!). ואז מגיע המניפולציה, הגיאו-עיבוד למיניהם וניתוח הנתונים הללו. ואז הצרות מתחילות כי אנחנו מבינים שזה עדיין בלגן בהקרנת השכבות.

להיות ברור במערכות הקואורדינטות לפני ניהול פרויקט עם נתונים מרחביים מאפשר לך להימנע מבעיות רבות!

גיאואיד

כדי להיות מסוגל לאתר תצפיות על כדור הארץ, עליך לדעת תחילה כיצד נראה כדור הארץ ולהציג אותו, אחרת לא יהיה לך סיכוי קטן לאתר עליו דבר. יכול להיות שכבר שמעתם על הגיאואיד, צורת השקע, המעוותת והלא סקסית ביותר של כדור הארץ (איור 1).

איור 1. גאואיד: משטח שיווי משקל התייחסות של שדה הכבידה של כדור הארץ

הגיאואיד הוא הצורה שתהיה למשטח האוקיאנוס בהשפעה הבלעדית של כוח המשיכה וסיבוב כדור הארץ. ואת הצורה השקעית הזו היינו צריכים לראות בלוויין אם לא היו תופעות גאות ורוח (באיור 1, הווריאציות קצת מחמירות, אנחנו לא צריכים לראות שוקת כה עמוקה, אבל זה עוזר להבין טוב יותר מה קורה). הגיאואיד הוא אחד המשטחים הנחשב כנקודת התייחסות לגובה המקביל לגובה פני הים הממוצע. לדוגמא, כשאנחנו אומרים שפסגת הגבעה היא 130 מטר מעל פני הים, אנו מחשיבים אותה כ 130 מטר מעל הגיאואיד (או משטח אחר, אם איננו משתמשים בגיאואיד כנקודת התייחסות).

אליפסואידים

למרות העובדה שהגיאואיד הוא ייצוג טוב מאוד של כדור הארץ, כשאתה רוצה להתחיל לדגמן את כדור הארץ עם משוואות מתמטיות, זה הופך להיות מאוד מסובך כי יש עדיין הרבה בליטות ושקעים, אז בהצלחה גם אם אתה & # 8217 ממש טוב במתמטיקה. כדי להגביל את הבעיה, אחת הפעולות שבוצעו הייתה קירוב הגיאואיד על ידי אליפסואידים (איור 2) מאחר וכמתמטיקאים טובים אנו מסוגלים לאפיין היטב את צורות האליפסואידים (אורכי הציר הראשי וחצי ציר ראשי I & # אני אתן לך לחזור לשיעורי המתמטיקה הישנים שלך!). יכולנו גם לייצג את הגיאואיד על ידי מעגל (משוואת המעגל פשוטה אפילו יותר!) אך כדור הארץ נוטה להיות שטוח בקוטבים, מה שהוביל לשימוש באליפסואידים במקום.

איור 2. קירוב אליפסואידי לגיאואיד

כאשר אנו בוחרים אליפסואיד מסוים בכדי לקרוב לגיאואיד, אנו אומרים כי אנו בוחרים אליפסואיד & # 8220 & # 8220; פשוט משום שקואורדינטות התצפיות שלנו ייקבעו על סמך האליפסואיד הנבחר. ויש מספר גדול של אליפסואידים שניתן להשתמש בהם מכיוון שיש אליפסואידים המשוערים את הגיאואיד טוב יותר במקומות מסוימים על פני כדור הארץ מאשר באחרים (איור 3). באיור 3 לדוגמא, אנו יכולים לראות כי אליפסואיד מס '1 רלוונטי יותר בצד שמאל של הדמות (זה חופף טוב יותר עם הגיאואיד) ואילו אליפסואיד מס' 2 רלוונטי יותר בצד ימין של הדמות.

איור 3. גיאואיד ואליפסואידים. אורכים a ו- b משמשים לאפיון אליפסואיד.

לאחר שבחרנו את הגיאואיד והאליפסואיד שלנו, סוף סוף יש לנו את הייצוג שלנו של כדור הארץ, ואנחנו יכולים להתחיל לדבר על קואורדינטות! לאחר מכן אנו מדברים על מערכת גיאודטית (או גיאוגרפית): מערכת עם גיאואיד, אליפסואיד וקואורדינטות קשורות.

קואורדינטות קרטזיות

במערכת גיאודטית שקואורדינטותיה מוצגות במתכונת קרטזית, הקואורדינטות של כל תצפית על פני כדור הארץ ניתנות במסגרת X, Y, Z שמקורה במרכז כדור הארץ. מישור ה- XY נמצא במישור קו המשווה, וציר ה- X חוצה את מרידיאן המוצא (ברוב המדינות מרידיאן זה הוא מרידיאן גריניץ '). ציר Z הוא הציר ממרכז כדור הארץ לקטבים. במתכונת הקרטזית, אנחנו לא מדברים על קואורדינטות בקו האורך או בקו הרוחב, אנחנו רק מדברים על קואורדינטות במישור XYZ שאתה רואה על האיור.

איור 4. מערכת קואורדינטות קרטזית

קואורדינטות גיאודטיות וגיאוצנטריות

במערכת גיאודטית ניתן להציג קואורדינטות גם בצורה גיאודטית או גיאוצנטרית, כך שנתחיל לדבר על קו אורך ורוחב! במערכת גיאודטית עם קואורדינטות גיאוצנטריות, קו הרוחב של נקודה על פני כדור הארץ הוא הזווית שבין (i) מישור קו המשווה ו- (ii) הציר ממרכז כדור הארץ לנקודת התצפית (איור 5). קואורדינטות נקראות גיאוצנטריות מכיוון שרוחב נמדד יחסית למרכז כדור הארץ. In a geodetic coordinate system, the latitude of a point on the Earth’s surface is the angle between (i) the plane of the equator and (ii) the axis perpendicular to the reference ellipsoid passing through the observation point (Figure 5). The only difference from coordinate systems in geographic and geocentric formats is their definition of latitude. For both systems, the longitude of a point is defined as the given angle between the meridian of origin and the meridian passing through that point. Figure 6 may be more explicit in clarifying how the elements of latitude and longitude are represented.

Figure 5. Definition of latitude for a geocentric and geodetic coordinate system

Figure 6. Longitude vs. Latitude

Note that equations exist for moving from a Cartesian coordinate system to a geographic and/or geocentric coordinate system.

Non-projected and projected coordinates

Where we must be very clear is on the fact that coordinates in a geocentric or geodetic format are expressed as angles! Therefore, it is not possible to calculate the distance between two points on the earth’s surface in geodetic/geocentric coordinate systems. To do this, it is necessary to project these coordinates (in degrees) onto a flat map to get metric coordinates! I invite you to go and watch the short video of the Vox channel which explains this in an extremely clear and limpid way.

Just as there is a large selection of reference ellipsoids, there is also a large selection of supports on which geodetic/geocentric coordinates can be projected (Figure 7). Imagine positioning your representation of the Earth in a cylindrical holder (Figure 7a). Project all of your coordinates onto this cylindrical support, cut out your cylindrical support, and you obtain a flat surface on which you have your planar (metric) coordinates. Depending on the support used, you will have flat maps that will be more or less relevant depending on where you are on the Earth. And it is only once you have projected your coordinates that you will be able to calculate notions of distance between points on your map. So be careful when you talk about longitude or latitude if you are in a geodetic/geocentric or planar coordinate system!

Figure 7. Projected coordinate systems

WGS84 and Lambert 93

Let’s take two examples to try to recontextualize this:

  • WGS84: You’ve probably seen or heard of this reference coordinate system before. But have you ever wondered what it corresponds to? Well, WGS84 is a world geodetic system! So the data is not projected! It is a geodetic system with geocentric or geodetic coordinates based on the EGM96 geoid, the reference ellipsoid IAG GRS80, and the original meridian is the Greenwich meridian. Note that most projected UTM (Universal Transverse Mercator) coordinate systems are based on the WGS84 geodetic coordinate system.
  • Lambert 93 : In France, we often hear that the data is in Lambert 93 but, once again, did you ever wonder what it was? Lambert 93 is a conical projection (see Figure 7)! It is related to the RGF93 geodetic system – a system based on the reference ellipsoid IAG GRS80, and the reference meridian is the 3rd meridian east of the original Greenwich meridian. Therefore, we would have to refer to the RGF93-Lambert 93 coordinate system if we wanted to be accurate. Until 2001, in France, the NTF (Nouvelle Triangulation Francaise) geodetic system was used. This geodetic system was based on a different ellipsoid, that of Clarke 1880 IGN. Note also that other conformal conic projections are also used to limit certain linear alteration phenomena of the Lambert 93 projection (especially near the borders of France – which are therefore far from the barycentre of France).

To avoid confusion between the different coordinate systems used, a unique code has been associated with each system by the European Petroleum Survey Group (EPSG). The EPSG code for the WGS84 geodetic system is 4326. The EPSG code for the RGF93-Lambert 93 coordinate system is 2154.

Once you are clear on the coordinate system associated with your data, you can quite easily re-project your data into another coordinate system if necessary using specific mathematical equations (already existing in geographic information systems such as QGIS or R/Python functions). And you can then focus on the accuracy of the location of your data in the coordinate system in which you acquired them. For example, you will have a different accuracy depending on the GNSS, DGPS or RTK support used, but this is not the subject of this post (maybe of a future one!).


How can I get xyz coordinates of atoms of a unit cell structure from CIF format files?

I'm trying to run DFT or other 1st principle simulation of Pyrope ( $ce$ and Grossular $ce<(Ca3Al2[SiO4]3)>$ unit cell structure. So, I'm looking for unit cell xyz periodic box structure of Pyrope and Grossular.

I found some data from several places (here, here and here)

CIF format files from those databases do not give me proper atomic coordinates of unit cell. I downloaded CIF files for Pyrope from those databases, and converted with Open Babel, and even visualized with VEGA ZZ.

However, it displays only 4 atoms in the periodic box, while Pyrope or Grossular should have 20 atoms in the periodic box based on their formula (Pyrope ( $ce$ and Grossular $ce<(Ca3Al2[SiO4]3)>$ ).

This means either CIF of database is wrong, or I am. Or the software is unable to read CIF properly. I think I'm doing something wrong, but I'm not sure what is wrong with my CIF conversion.

If anyone knows how to retrieve the unitcell structure of crystals from CIF from those databases, please help me.


Selecting a Map Projection

Now that all of your data has been defined, you can transform all the feature classes into a common projection. Unlike the process of defining data, where there is only one projection you can use (the one specified in the metadata), when projecting data, you can select whichever projection best suites your particular study area and research question measurement types. Since your data focuses on the Houston region, the State Plane Texas South Central projection would be suitable.