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84web

發布時間: 2023-07-17 15:23:29

❶ WebGIS中的坐標系和瓦片地圖

本文主要介紹坐標系和瓦片地圖的相關知識, 他們是進行WebGIS開發的基礎。

坐標系分為地理坐標系和投影坐標系,他們的定義如下:
地理坐標系 (Geographic Coordinate System):
    是使用三維球面來定義地球表面位置,以實現通過經緯度對地球表面點位引用的坐標系。包括角度測量單位、本初子午線和參考橢球體三部分。

投影坐標系 (Projection Coordinate System):
    是使用基於X,Y值的坐標系統來描述地球上某個點所處的位置。它由地理坐標系和投影方法兩個要素所決定。

    地球表面是崎嶇不平的,人們為了精確表示地球表面的位置,引入了 旋轉橢球體 的概念。即用一個規則的旋轉橢球體去逼近真實的地球表面。一個旋轉橢球體的參數主要有以下三個:長半軸、短半軸、扁率。定義了這三個參數,也就唯一確定了一個旋轉橢球體。

    定義了橢球體的形狀後,還需要確定橢球體的位置。橢球體表面與真實地球表面存在差異,並且在世界的不同地區,這種差異也不盡相同。因此橢球體的定位直接決定了地理坐標與真實位置的誤差。橢球體定位就是需要確定 大地基準面 ,從而確定橢球體與地球的相對位置。有以下兩類大地基準面:

    確定了旋轉橢球體的 形狀 位置 ,那麼地理坐標系的基礎就確定了。接下來需要定義地球上任意一點的地理坐標表示方法。

    地理坐標,就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。在大地測量學中,對於地理坐標系統中的經緯度有三種提法:天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度。其中使用較多的是大地經緯度,其使用大地坐標(L,B,h)表示地面點在橢球面上的位置三個要素,他們的定義如下:

圖示:

    這樣就完成了地理坐標系的定義,地球上任意一點都能獲得經緯度坐標了。

    在橢球面上表示的地球上物體的坐標,會給實際使用帶來一些麻煩。更多的時候我們希望將地物展現在平面上,這時就需要引入投影坐標系的概念。

    在地球橢球面和平面之間建立點與點之間函數關系的數學方法,稱為 地圖投影
    地圖投影的一般公式為:x = F(λ,φ), y = G(λ,φ)
    確定了投影方法後,也就確定了函數F和G,只要知道地面點的經緯度(λ,φ),便可以在投影平面上找到相對應的平面位置(x,y)。

投影方法有以下幾類:

    以上兩種方法都要進行分帶投影。即按一定的間隔選取經線作為投影的中央經線,中央經線兩側一定范圍內的地區按所選中央經線進行投影。這樣做的目的是減小投影變形,方便在工程中使用。

具體的投影方法請點擊小標題查看。

    選擇一個地理坐標系,以及一個地圖投影方法,就唯一確定了一個投影坐標系,從而可以使用平面坐標表示地球上物體的位置了。

    在Web地圖領域,使用最為廣泛的坐標系統就是 WGS84 Web Mercator 。谷歌地圖、Virtual Earth、Bing Maps、網路地圖、Mapabc、ArcGIS Online等都是採用這種坐標系。作為一個投影坐標系,需要兩個基本的要素,一個是地理坐標系,還有一個是投影方法。我們分別來看:

    從名字可以看出,WGS84 Web Mercator坐標系採用的地理坐標系是WGS84坐標系,它屬於地心坐標系,坐標系的原點位於地球質心,其基本參數如下:

    從名字上可以看出,WGS84 Web Mercator坐標系的投影方法和Mercator(墨卡托)投影有關,但是這個投影方法和不是標準的墨卡托投影。他們之間的區別在於,WGS84 Web Mercator在投影時將地球橢球當做圓球看待,這會導致本來是等角投影的墨卡托投影變得不再等角了,而是近似等角,也就是出現角度變形。

    以赤道為標准緯線,以本初子午線為中央經線,分別得到X軸和Y軸。兩者的交點設為原點,規定緯度向北為正,向南為負;經度向東為正,向西為負。

對應於經緯度的范圍就是:

    討論坐標系不得不提到EPSG,EPSG的英文全稱是European Petroleum Survey Group,中文名稱為歐洲石油調查組織。這個組織成立於1986年,2005年並入IOGP(International Association of Oil & Gas Procers),中文名稱為國際油氣生產者協會。EPSG對幾乎所有常用的坐標系統都進行了編號,統一了坐標系的表示,於是我們經常會看到使用EPSG編號來指代某一坐標系。

以下是幾個常用坐標系的EPSG編號和單位:

    至於為何WGS84 Web Mercator有兩個編號,這裡面還是有一段故事的,可以去 這里 查看。

    查詢全部的EPSG編號和詳細信息請訪問 EPSG官網 。

    互聯網地圖服務,常常通過採用構建瓦片地圖的方式,加快用戶的訪問,減少數據傳輸量。具體而言,瓦片地圖就是對投影後的地圖在不同尺度(層)下進行切片,每個尺度得到的地圖切片數量不同、表示範圍不同、詳細程度不同,但是圖片的尺寸相同(一般為256*256),最終構成一個「瓦片金字塔「」。根據用戶所瀏覽的區域范圍,自動確定所要返回的切片層級,在滿足用戶查詢需求的同時,保證了地圖傳輸的效率。

    在投影坐標系的選擇上,目前主流的地圖服務提供商基本都選擇的是WGS84 Web Mercator坐標系。但是在如何對投影後的地圖進行切片並編號時,不同廠商之間存在較大的差異。

    以地圖左上角為原點,X軸向右,Y軸向下,從0開始分別進行編號。Z的取值范圍為[0, 18],在第z級別,x,y方向的瓦片個數均為:2 z 個,即x,y取值范圍是[0 , 2 z -1]。

    WMTS較為特殊,WMTS中的TileMatrix對應於z,TileRow對應於y,TileCol對應於x。編號方式和谷歌與OSM相同。

    以地圖左下角為原點,X軸向右,Y軸向上,從0開始分別進行編號。Z的編碼規則與谷歌地圖相同。

z=1時,這兩種瓦片的編號如下圖所示。

    微軟Bing地圖Z的編碼規則與谷歌相同,同一層級的瓦片不用XY兩個維度表示,而只用一個整數表示,該整數服從四叉樹編碼規則(QuadTree)。

    網路地圖的瓦片定義的方式比較獨特,原點的位置在經緯度都為0的地方,X向左為正,向右為負;Y向上為正,向下為負。切分的方式不像上述3種方法在每一級進行二等分,而是通過定義每一級的 地圖解析度 ,確定每一級應該劃分的行列數。地圖解析度的表達式為:2 18-z ,其含義是每個像素所對應的實際長度。由此,可得每一級應該劃分的行列數為:2πR/(256*2 18-z ),其中R為地球的半徑,單位是米。

參考: https://blog.csdn.net/lxxlxx888/article/details/51897838

    本文記錄了與WebGIS相關的坐標系和瓦片地圖的知識,說明了他們直接的相互關系。希望WebGIS開發者有所幫助。

腳本語言在WEB開發時的作用主要是什麼

作用很多,比如:調用一些函數,一些動作。