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Grille générique vers système de coordonnées

Grille générique vers système de coordonnées


On m'a donné un grand ensemble de données de positions X, Y des mouvements d'animaux dans un système de grille générique. Il utilise 0,0 comme origine, puis les unités de position sont en pieds à partir de l'origine. J'ai les coordonnées géo-référencées pour l'origine de la grille générique dans le monde réel et j'aimerais convertir l'intégralité de la grille dans le système de coordonnées. Une complication est que l'axe des x de la grille générique est à ~-38,4 degrés du plat équatorial. Ils ont utilisé une structure comme plan d'axe x. Des outils ou des techniques qui permettraient cela?

Fondamentalement, le fabricant d'un système de suivi des animaux nous a jeté cette grille générique X, Y et j'ai besoin de superposer des images géoréférencées.


Une projection oblique de Mercator pourrait résoudre votre problème. Voir ce Q&R pour plus de détails :

Vous utilisez un système de coordonnées personnalisé dans ArcGIS Desktop ?


Je pense que ce dont vous avez besoin, c'est de géo-référencer vos données. Voici un lien : http://docs.qgis.org/2.2/en/docs/user_manual/plugins/plugins_georeferencer.html et je suis sûr qu'ARCgis a quelque chose de similaire… comme Python+gdal et tout programme SIG légitime.

Le problème de base est que votre système de coordonnées est totalement non standard, donc faire un changement de projection ne vous apportera rien. Ce que vous devez faire est de choisir une projection, puis d'attribuer les coordonnées appropriées à plusieurs de vos points de grille (points de contrôle). Selon l'algorithme, cela peut prendre 2, 3 ou 4 points pour effectuer correctement une transformation. Si votre grille est petite, carrée et que les unités de mesure sont cohérentes, alors 2 points pourraient vous donner une transformation bon marché. 3 ou 4 points aideront à régler les problèmes de déformation ou de courbure sur de plus grandes distances ou des lignes de grille non parallèles.


FAQ : Que dois-je savoir sur GDA2020 et ArcGIS ?

L'Australie se dirige vers un nouveau système de coordonnées, Geocentric Datum of Australia 2020 (GDA2020), pour faciliter un système de référence plus robuste, précis et capable qui est plus étroitement aligné sur les systèmes de positionnement global comme le GNSS. Cela garantira que l'industrie australienne, la communauté de la recherche et le public peuvent s'aligner avec précision et leurs données. Le nouveau système de référence GDA2020 a été lancé par Geoscience Australia et le Comité intergouvernemental sur les levés et la cartographie (ICSM) le 15 décembre 2017. Le système de référence géodésique national actuel, Geocentric Datum of Australia 1994 (GDA94), n'est pas capable de répondre les attentes d'un GPS technique moderne connecté en Australie. Le gouvernement australien a engagé 225 millions de dollars pour fournir un positionnement précis de 5 à 10 centimètres et il s'agit d'une amélioration significative par rapport à la précision de 5 à 10 mètres actuellement atteinte à l'aide d'appareils compatibles GPS.

L'introduction de GDA2020 a apporté des exigences et des considérations supplémentaires pour les fournisseurs de logiciels et les utilisateurs. Esri et Esri Australia ont travaillé en étroite collaboration avec ICSM et Geoscience Australia pour garantir que les produits logiciels ArcGIS prennent en charge les nouvelles définitions. Avec la livraison d'ArcGIS Pro 2.2 et d'ArcGIS 10.6.1, Esri prend désormais entièrement en charge les fichiers de grille de transformation GDA2020 et GDA2020 National Transformation version 2 (NTv2) prêts à l'emploi.

Introduction de GDA2020 au logiciel ArcGIS

L'introduction d'un nouveau système de coordonnées a un impact sur tous les domaines du logiciel. La prise en charge d'Esri pour GDA2020 a été progressivement ajoutée au fur et à mesure de la publication du système de coordonnées et des méthodes de transformation associées.

  • ArcGIS 10.5 et ArcGIS Pro 2.0 ont introduit le système de coordonnées GDA2020. Il est devenu visible sous Système de coordonnées et a permis de collecter de nouvelles données au sein de cette référence spatiale. Cependant, les méthodes de transformation n'étaient pas disponibles à l'époque et les données existantes ne pouvaient pas être projetées dans GDA2020.
  • ArcGIS 10.6 et ArcGIS Pro 2.1 ont introduit la transformation mathématique de similarité à sept paramètres. L'ICSM a également développé deux grilles de transformation nationales 2D pour GDA1994-GDA2020 qui n'ont pas été publiées avec le logiciel. Ils peuvent être inclus manuellement en téléchargeant les fichiers de grille, en les renommant et en les plaçant dans le répertoire de produit approprié.
  • Avec ArcGIS 10.6.1 et ArcGIS Pro 2.2, Esri inclut désormais GDA2020 en tant que système de coordonnées et prend en charge les fichiers GDA2020 NTv2 via une installation distincte via My Esri > Mes organisations > Téléchargements > Données et contenu > Données des systèmes de coordonnées ArcGIS.

Transformation GDA1994-GDA2020

Une transformation géographique est une opération mathématique qui convertit les coordonnées d'un point dans un système de coordonnées géographiques en coordonnées du même point dans un autre système de coordonnées géographiques. Une méthode de transformation basée sur une grille peut être très précise pour modéliser de petits changements entre deux systèmes de coordonnées géographiques. Les fichiers de grille peuvent être raisonnablement volumineux. L'ICSM a publié deux grilles nationales de transformation 2D comme suit :

  • Conforme : une version en grille de la transformation de similarité à sept paramètres. La différence fondamentale entre les coordonnées GDA94 et GDA2020 principalement due au mouvement tectonique des plaques (environ 1,7 m NNE sur 26 ans) et
  • Conformal + Distortion : Intègre la transformation de similarité conforme à sept paramètres ainsi que la distorsion localisée et régionale révélée en incorporant des coordonnées sur les réseaux de contrôle des levés au sol à travers le pays.

En raison de la taille de ces grilles, elles sont disponibles en tant qu'installation distincte via My Esri for ArcGIS 10.6.1 et ArcGIS Pro 2.2. Ils sont également disponibles directement sur le site ICSM GitHub.

Il existe trois méthodes de transformation disponibles entre GDA1994 et GDA2020 lorsque vous travaillez avec une version prise en charge et que les grilles de transformation NTv2 ont été appliquées :

  • GDA_1994_To_GDA2020_1 : Transformation de similarité à sept paramètres.
  • GDA_1994_To_GDA2020_NTv2_C : Grille conforme.
  • GDA_1994_To_GDA2020_NTv2_CD : grille conforme + distorsion.

Comme le logiciel n'est pas livré avec des fichiers de grille, seule la transformation de similarité à sept paramètres apparaîtra dans ArcGIS jusqu'à ce que les fichiers de grille soient chargés dans les répertoires du produit. Les utilisateurs doivent s'assurer qu'une méthode de transformation appropriée est appliquée à la carte ou au bloc de données lors de l'affichage des données GDA94 dans un bloc de données GDA2020 ou vice versa. Les méthodes de transformation du système de coordonnées géographiques sont illustrées dans les images ci-dessous :

Le SIG Web par défaut affiche les données dans WGS 1984 Web Mercator (sphère auxiliaire) avec des données souvent re-projetées à la volée sur la projection Web pour s'aligner sur le fond de carte et s'adapter à la projection globale. GDA94 et WGS84 sont généralement interchangeables avec peu d'effet sur la précision de la position. Malheureusement, avec la modernisation du système de référence australien en GDA2020, il n'y a pas de relation définitive entre GDA2020 et WGS84. Il en résulte que toute transformation entre GDA2020 et WGS84 a une erreur de 3 mètres ou plus.

Les données de l'environnement cartographique Web peuvent être affichées par rapport aux fonds de carte Esri, aux scènes Web et à d'autres données WGS84. Dans la plupart des cas, ce ne sera pas un problème car les données de fond de carte génériques sont dérivées de nombreuses sources avec des précisions de position variables.

Du point de vue des données utilisateur, Esri Australie recommande ce qui suit :

  • Transformez toutes les données en GDA2020 et republiez-les sur un SIG Web dans GDA2020 ou un système de coordonnées projetées basé sur GDA2020.
  • Lors de la publication vers WGS84, utilisez le chemin de projection GDA2020 vers GDA94. Les données seront publiées avec une précision GDA94 et des transformations de coordonnées entre WGS84 et GDA94 peuvent être effectuées.
  • Créez des fonds de carte (imagerie, rue et topographique) dans GDA2020.
  • Ne mélangez pas les données de GDA94 et GDA2020 dans le SIG Web car il y aura une erreur d'alignement de 1,8 mètre.
  • Si une conversion de coordonnées est requise dans le SIG Web de WGS84 à GDA2020, utilisez le chemin de transformation de WGS84 à GDA94 à GDA2020.

Révisions de la classe générique de ModelGrid SpatialReference #368

TLDR: si vous vous souciez de SpatialReference ou de la façon dont Flopy gère l'importation, l'exportation et le traçage des informations géographiques, veuillez commenter et fournir votre contribution ! Plus précisément, donnez votre avis sur l'objectif et les paradigmes de conception de SpatialReference , ou toute autre implémentation qui permettrait de mieux résoudre les problèmes ci-dessous si vous n'êtes pas d'accord avec ce qui est proposé.

@langevin-usgs et @jdhughes-usgs ont chargé @spaulins-usgs, @jlarsen-usgs et moi de refactoriser les capacités de traçage, d'exportation et de référence spatiale de la disquette afin qu'elles se comportent de manière cohérente entre les classes MODFLOW-6 et pré-MODFLOW-6, et sont également unifiés/étendus pour gérer les grilles non structurées. Jusqu'à présent, le développement vers ces objectifs s'est centré sur une classe ModelGrid générique, avec des sous-classes pour les grilles non structurées et structurées. La famille de classes ModelGrid est censée fournir des informations sur la grille du modèle qui sont indépendantes de la version MODFLOW ou de la spécification d'entrée de grille (par exemple, les cellules de toute grille peuvent être décrites par des sommets extérieurs).

Un problème clé lié à la fois à l'exportation et au traçage est la façon dont les transformations sont gérées entre les coordonnées de calcul du modèle et les coordonnées géographiques ou « du monde réel ». Actuellement, cette fonctionnalité est réalisée pour les grilles structurées par la classe SpatialReference. L'exemple de bloc-notes référencé ci-dessous fournit un bref aperçu des fonctionnalités de base et de la motivation derrière SpatialReference. Alors que @ jtwhite79 et moi (et peut-être d'autres) avons trouvé SR très utile pour les modèles de pré- et post-traitement, il y a également eu un certain nombre de critiques, notamment :

  • trop d'attributs
  • les noms d'attribut prêtent à confusion et ne savent pas clairement lesquels contiennent les coordonnées du modèle par rapport aux coordonnées géographiques
  • personne ne sait s'en servir
  • trop spécifique aux grilles structurées
  • les méthodes telles que export_array() devraient être dans le module d'exportation à la place

Une approche proposée (qui est quelque peu implémentée sur l'astuce de la branche principale pour cet effort) consiste à déplacer une grande partie des fonctionnalités de SR dans la classe ModelGrid et à ce que SR n'effectue que des transformations. Certains problèmes avec cette approche sont qu'elle n'élimine pas la confusion du nom d'attribut, nécessite plus d'entrées de l'utilisateur (instanciation à la fois de la classe SR et des classes ModelGrid pour la fonctionnalité autonome), et elle n'est pas rétrocompatible.

Une autre approche est démontrée dans ce cahier, qui tente également d'articuler les idées principales derrière SpatialReference . Dans cette révision, la nouvelle classe ModelGrid stocke les informations de coordonnées dans les coordonnées de calcul du modèle, et SpatialReference transforme et stocke les mêmes attributs clés dans les coordonnées géographiques. La séparation du modèle et des informations de coordonnées géographiques en deux classes avec la même interface d'attribut atténuera, espérons-le, une partie de la confusion des noms d'attribut.

Notez qu'en réponse aux critiques des noms d'attributs, je propose quelques changements de nom (qui peuvent ou non être utiles) :

ancien nom nouveau nom ce que c'est
xcentergrid xcentres tableau de coordonnées x pour les centres de cellule du modèle
ycentergrid ycentres tableau de coordonnées y pour les centres de cellule du modèle
xgrid bords tableau de coordonnées x pour les coins des cellules du modèle
ygrid verges tableau de coordonnées y pour les coins des cellules du modèle
get_gridlines() quadrillage liste des séquences de tuples qui décrivent les bords des cellules (pour le traçage)

Si nous devions changer les noms, je pense qu'au moins un avertissement de dépréciation de la version 1 (similaire à d'autres packages python) serait la meilleure solution.

Comme indiqué dans le cahier ci-dessus, je propose également de conserver la fonctionnalité d'exportation dans SR (telle que export_array ), et même d'étendre SR pour inclure des méthodes d'échantillonnage d'informations géographiques dans la grille du modèle.

Merci de commenter si vous avez un avis.

Le texte a été mis à jour avec succès, mais ces erreurs se sont produites :

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Le problème a été créé avec succès, mais nous ne sommes pas en mesure de mettre à jour le commentaire pour le moment.

Jtblanc79 a commenté le 26 juil. 2018

Merci @aleaf. Je peux vivre avec les légères révisions des noms d'attributs, mais je suggère que nous laissions les avertissements d'obsolescence (et la compatibilité descendante associée) au moins xcentergrid et ycentergrid pendant un certain temps pour laisser le temps à tout le monde de mettre à niveau.

RE ce bloc-notes que vous avez lié, je pense qu'il a l'air bien, mais je vous déconseille d'ajouter des deps SIG supplémentaires à la disquette. . C'est le plan, non ?

J'aime toujours la possibilité de stocker les informations de référence spatiale dans les fichiers d'entrée de modèle existants afin de ne pas nécessiter de fichiers supplémentaires. Je pense que nous pourrions facilement lire ces informations sans nécessiter une charge complète du modèle.

Mwtoews a commenté le 8 août 2018

Merci @aleaf, j'ai enfin eu la chance de passer par SpatialReference_demo.ipynb et de jeter un œil à flopy.grid

  • sample() : super pratique (l'inspiration dans #367 était de fournir des coefficients de transformation affine de géotransformation, ce qui est pratique à cette fin), mais une bonne implémentation peut dépasser les objectifs légers décrits ci-dessus. S'il s'agit d'une grille régulière, les liaisons gdal/rasterio fonctionneront pour la plupart des méthodes (la plus proche, bilinéaire, cubique, moyenne, médiane, mode, etc.). Mais pour les grilles non uniformes, gdal/rasterio ne peut pas être utilisé, et il peut être nécessaire d'écrire du code pour réimplémenter certaines de ces méthodes.
  • En regardant intersect() , le mot "intersect" a une signification particulière à la fois pour la théorie des ensembles et le SIG, qui sont différents de la façon dont il est utilisé dans la démo. Un meilleur nom pour cette fonctionnalité est join() (ou sjoin() ). Mais comme sample() , cette méthode peut devenir très complexe, par ex. rechercher le plus proche du centre de gravité de la cellule ou de l'extérieur de la cellule. Ou avec plusieurs jointures par entité, agrégeons-nous la moyenne, la médiane, le mode, etc. des attributs joints. Il existe de nombreuses façons différentes pour un utilisateur de combiner des données spatiales.
  • Je préférerais déplacer export_array vers un module d'exportation, avec un avertissement de dépréciation pour la fonctionnalité actuelle. Et supprimez également l'interpolation de spline pour les exportations Arc Ascii avec des grilles pivotées.
  • Si nous renommons des éléments, peut-être passer de proj4_str à proj_str . Depuis l'année dernière, PROJ.4 fait référence au projet, tandis que PROJ est la bibliothèque c'est-à-dire les versions au-delà de 4. (C'est à la version 4 pendant 25 ans que tout le monde semble avoir supposé que le numéro de version faisait partie du nom.)
  • En ce qui concerne les noms d'attributs/paramètres qui fonctionnent sur les systèmes de référence de coordonnées cartésiennes locales et les systèmes de références de coordonnées projetées, [1] la situation actuelle n'est pas trop mauvaise. Par exemple, généralement "x" signifie le long des abscisses pour projeté, ou le long des lignes pour le cartésien local, et cela semble bien. transform() échange la signification de x en fonction de inverse=True ou False, et c'est aussi très bien.

[1] J'évite d'utiliser des "coordonnées géographiques", car ce terme implique souvent que les degrés de latitude/longitude des unités de longueur en degrés ne conviennent pas aux modèles modflow.

Espaulins-usgs commenté le 30 août 2018

@aleaf Je m'excuse de ne pas avoir répondu plus tôt. J'avais l'intention de répondre à votre description réfléchie des révisions possibles de SpatialReference, mais j'ai été absent pendant une grande partie du mois d'août. Ma principale préoccupation avec SpatialReference est d'essayer de comprendre comment cela peut fonctionner avec les différents types de grille de modèle de MF6. Mes points de vue sur SpatialReference sont donc susceptibles de différer de ceux qui ont largement utilisé SpatialReference de disquette et ne veulent pas voir sa rétrocompatibilité rompue. Cela dit, je pense qu'il existe un bon code dans SpatialReference et la plupart de ce que je propose concerne le déplacement et la refactorisation de ce code pour qu'il fonctionne de manière transparente avec les modèles MF6 (qui peuvent avoir plusieurs grilles et plusieurs types de grille). Je comprends les préoccupations concernant la compatibilité descendante et je comprends qu'un cas raisonnable doit être fait pour justifier la refactorisation du code.

Début août, @langevin-usgs, @jdhughes-usgs, @aleaf, @jlarsen-usgs et moi avons discuté de la question SpatialReference. Bien qu'il n'y ait pas eu de consensus, il y avait un certain intérêt à avoir une classe SpatialReference plus simple qui fait principalement ce que son nom implique. Voici mon argument pour cela et mon implémentation proposée (j'en ai déjà implémenté une grande partie).

Les problèmes que je vois avec le SpatialReference actuel.

Actuellement, l'objectif principal de SpatialReference est contre-intuitif par rapport à ce que son nom implique. Cela augmente la courbe d'apprentissage pour les nouveaux utilisateurs. Une grande partie de SpatialReference implique actuellement de travailler avec une grille de modèle. Dans la description de @aleaf de l'objectif de SpatialReference, sa première puce est "la représentation légère (ne prend pas quelques minutes à charger) de la grille du modèle en coordonnées géographiques pour relier le modèle à des données externes". Le nom SpatialReference n'implique rien à voir avec une grille de modèle, il implique le stockage d'informations de référence géographiques (ce que vous trouvez dans la chaîne proj4). De plus, notre implémentation actuelle de SpatialReference est incompatible avec la façon dont presque toutes les autres bibliothèques python implémentent SpatialReference. Arcpy et d'autres bibliothèques populaires ont des classes SpatialReference qui sont principalement utilisées pour stocker des informations de référence géographiques. L'analogie la plus proche à laquelle je puisse penser avec la grille de modèle de MODFLOW est le fichier de formes d'ArcGIS. SpatialReference d'Arcpy ne contient aucune propriété/méthode liée aux fichiers de formes. Notre SpatialReference ne doit pas contenir de propriétés/méthodes liées aux grilles de modèles.

Actuellement, des parties du code SpatialReference sont implémentées pour prendre en charge spécifiquement la grille de modèle structurée. Par exemple, les paramètres facultatifs dans init de SpatialReference incluent delr et delc, qui sont spécifiques à une grille structurée. Ces variables sont omniprésentes dans le code SpatialReference, j'ai trouvé 32 instances de delc dans SpatialReference. Si nous continuons à prendre en charge cela, je suppose que nous devrons ajouter plus de paramètres facultatifs pour prendre également en charge les autres types de grille. Cela deviendra très désordonné très rapidement. Notez qu'il existe d'autres endroits où SpatialReference suppose une grille structurée, comme la méthode from_gridspec. MF6 a trois types de grille, et il y en aura peut-être plus à l'avenir. Au fur et à mesure que la prise en charge de différents types de grilles est ajoutée à SpatialReference, cela deviendra plus compliqué et plus contre-intuitif.

Voici comment proposer de résoudre ce problème.

J'ai implémenté une classe SpatialReference qui contient principalement les attributs proj4, epsg et crs, et des méthodes spécifiques à ces attributs. La plupart des autres attributs et méthodes ont été déplacés ailleurs, la plupart étant déplacés vers les classes ModelGrid décrites ci-dessous.

Une classe de base ModelGrid a été implémentée avec initialement deux sous-classes, StructuredModelGrid et VertexModelGrid. Tout ce qui est spécifique à la grille d'un modèle mais non spécifique au type de grille a été déplacé de l'ancienne SpatialReference vers la classe de base ModelGrid, y compris origin_loc, origin_x, origin_y, lenuni, rotation et transform (l'utilisateur peut obtenir xll, yll, xul, yul de informations sur l'origine).

La sous-classe StructuredModelGrid contient des attributs/méthodes de l'ancienne classe SpatialReference qui sont spécifiques à la grille de modèle structuré, notamment delc, delr, from_gridspec, l'obtention des centres de cellule, des sommets de cellule et des bords de cellule. Il contient également d'autres attributs/méthodes spécifiques à une grille structurée, notamment top, botm et idomain. Notez qu'il n'est plus nécessaire de stocker delc et delr à la fois dans SpatialReference et StructuredModelGrid. Au lieu de cela, l'information se trouve uniquement dans la classe avec un nom qui implique intuitivement qu'elle y appartient.

La sous-classe VertexModelGrid est similaire à la sous-classe StructuredModelGrid, mais contient des attributs spécifiques à cette grille de modèle et des méthodes telles que l'obtention des centres de cellule, des sommets de cellule et des bords de cellule.

Les classes ModelGrid peuvent être construites avec ou sans informations de coordonnées géographiques (référence spatiale, rotation, origine). Si les informations de coordonnées géographiques sont incluses dans la classe de grille du modèle (transmises dans le constructeur), la classe ModelGrid utilise ce système de coordonnées, sinon elle utilise les coordonnées du modèle. J'ai également ajouté un indicateur d'attribut qui vous permet de désactiver l'utilisation des informations de référence de coordonnées même lorsqu'elles sont incluses. Si vous voulez des informations relatives à la grille du modèle (centres des cellules, bords, lignes de la grille, etc.), vous les obtenez toujours à partir de la classe de grille du modèle. Je pense que c'est plus intuitif que d'obtenir des informations sur la grille de modèle à partir de la classe de grille de modèle et de la classe de référence spatiale.

Notez qu'à bien des égards, l'interface de cette implémentation est très similaire à ce que propose @aleaf. Je propose principalement que le code SpatialReference spécifique à la grille de modèle soit déplacé de SpatialReference dans les classes de grille de modèle appropriées. J'ai créé un cahier qui imite la première partie du cahier d'Andy, qui vous montre à quel point tout est similaire.


Systèmes de coordonnées

Tout comme toutes les cartes ont une échelle de carte, toutes les cartes ont également des emplacements. Systèmes de coordonnées Cadres utilisés pour déterminer la position à la surface de la terre. sont des cadres qui sont utilisés pour définir des positions uniques. Par exemple, en géométrie, nous utilisons X (horizontal) et oui coordonnées (verticales) pour définir des points sur un plan à deux dimensions. Le système de coordonnées le plus couramment utilisé pour définir des emplacements sur la terre en trois dimensions est appelé système de coordonnées géographiques (GCS) Le système de coordonnées en trois dimensions couramment utilisé pour définir des emplacements sur la surface de la terre. , et il est basé sur une sphère ou un sphéroïde. Un sphéroïde (alias ellipsoïde) est simplement une sphère légèrement plus large que haute et se rapproche davantage de la vraie forme de la terre. Les sphères sont couramment utilisées comme modèles de la terre pour plus de simplicité.

L'unité de mesure dans le GCS est le degré, et les emplacements sont définis par leur latitude et longitude respectives dans le GCS. La latitude est mesurée par rapport à l'équateur à zéro degré, avec des maxima de quatre-vingt-dix degrés nord au pôle nord ou quatre-vingt-dix degrés sud au pôle sud. La longitude est mesurée par rapport au premier méridien à zéro degré, avec des maxima de 180 degrés ouest ou 180 degrés est.

Notez que la latitude et la longitude peuvent être exprimées en degrés-minutes-secondes (DMS) ou en degrés décimaux (DD). Lorsque vous utilisez des degrés décimaux, les latitudes au-dessus de l'équateur et les longitudes à l'est du premier méridien sont positives, et les latitudes au-dessous de l'équateur et les longitudes à l'ouest du premier méridien sont négatives (voir le tableau suivant pour des exemples).

Emplacement nominal Localisation absolue (DMS) Localisation absolue (DD)
Los Angeles, États-Unis 34° 3′ Nord, 118° 15′ Ouest +34.05, –118.25
Mumbai, Inde 18° 58′ Nord, 72° 49′ Est +18.975, +72.8258
Sydney, Australie 33° 51′ Sud, 151° 12′ Est –33.859, 151.211
Sao Paulo, Brésil 23° 33′ Sud, 46° 38′ Ouest –23.550, –46.634

La conversion de DMS en DD est un exercice relativement simple. Par exemple, puisqu'il y a soixante minutes dans un degré, on peut convertir 118° 15 minutes en 118,25 (118 + 15/60). Notez qu'une recherche en ligne du terme "conversion de coordonnées" renverra plusieurs outils de conversion de coordonnées.

Lorsque nous voulons cartographier des choses comme des montagnes, des rivières, des rues et des bâtiments, nous devons définir comment les lignes de latitude et de longitude seront orientées et positionnées sur la sphère. Un système de référence sert à cet effet et spécifie exactement l'orientation et les origines des lignes de latitude et de longitude par rapport au centre de la terre ou du sphéroïde.

Selon le besoin, la situation et l'emplacement, vous avez le choix entre plusieurs références. Par exemple, les références locales essaient de faire correspondre étroitement le sphéroïde à la surface de la terre dans une zone locale et renvoient des coordonnées locales précises. Un système de référence local couramment utilisé aux États-Unis est appelé NAD83 (c'est-à-dire le système de référence nord-américain de 1983). Pour les emplacements aux États-Unis et au Canada, le NAD83 renvoie des positions relativement précises, mais la précision de la position se détériore en dehors de l'Amérique du Nord.

Le système de référence mondial WGS84 (c'est-à-dire le système géodésique mondial de 1984) utilise le centre de la terre comme origine du GCS et est utilisé pour définir des emplacements à travers le monde. Étant donné que le système géodésique utilise le centre de la Terre comme origine, les mesures de localisation ont tendance à être plus cohérentes quel que soit l'endroit où elles sont obtenues sur la Terre, bien qu'elles puissent être moins précises que celles renvoyées par un système géodésique local. Notez que la commutation entre les références modifiera les coordonnées (c'est-à-dire la latitude et la longitude) pour tous les emplacements d'intérêt.


Guide de l'utilisateur du système de coordonnées du Maryland

Les utilisateurs de cartes ont souvent besoin de se référer à l'emplacement d'un point sur la carte (ou au sol). Le moyen le plus simple et le plus objectif de spécifier l'emplacement d'un point est peut-être en termes de deux coordonnées, généralement en référence à une position standard ou fixe dans la direction est-ouest et une position dans la direction nord-sud.

Divers types de systèmes de coordonnées sont utilisés pour désigner un emplacement d'une manière numérique. Le plus courant est peut-être l'utilisation de la latitude et de la longitude, mais la latitude et la longitude posent des complications lorsque des calculs sont impliqués. Un remède à de telles complications est le développement de State Plane Coordinate Systems, ou SPCS. Chaque État des États-Unis a son propre SPCS.

Ces dernières années, le système latitude-longitude et les systèmes de coordonnées d'État ont subi des changements. Ce bref résumé vise à aider l'utilisateur de la carte qui peut avoir utilisé le système de coordonnées du Maryland dans le passé à comprendre les changements qui se sont produits.

Le système de référence nord-américain

Le « datum nord-américain » est un plan (ou plus précisément une surface) sur lequel les positions horizontales aux États-Unis, au Canada, au Mexique et en Amérique centrale sont relevées et référencées avec précision. Pendant plus d'un demi-siècle, les cartes aux États-Unis étaient basées sur le système de référence nord-américain de 1927, ou NAD27. Cependant, les progrès des satellites spatiaux et de la technologie terrestre ont conduit à un ensemble "nouveau et amélioré" de "points de contrôle horizontaux". Après plusieurs années de travail, le National Geodetic Survey (qui fait partie de la National Oceanic and Atmospheric Administration) a annoncé qu'il avait développé un nouveau système de référence nord-américain, connu sous le nom de NAD83 (bien qu'il n'ait pas été prévu de l'appliquer avant 1986). Le NAD83 est basé sur l'ajustement de 250 000 points, dont 600 stations satellites Doppler. Les données de 1983 ont supprimé les distorsions associées au NAD27. De plus, le NAD83 s'adapte plus précisément à la taille, à la forme et à l'emplacement du centre de masse de la Terre.

Tableau 1. Exemples représentatifs dans le Maryland du décalage (en mètres) de la latitude et de la longitude
suite au passage du NAD27 au NAD83. (1 mètre = 3,2808 pieds)

L'un des résultats du remplacement du NAD27 par le NAD83 était que les coordonnées de latitude et de longitude pour toute position donnée en Amérique du Nord ont légèrement changé (tableau 1). Bien que ces décalages puissent sembler très faibles pour la plupart des gens, ils sont importants dans diverses applications techniques, telles que la navigation et le GPS (systèmes de positionnement global).

Le système de coordonnées du Maryland

Un deuxième résultat de l'adoption du NAD83 est que tous les États ont également adopté de nouveaux systèmes de coordonnées d'État basés sur le NAD83 au lieu du NAD27. Le système de coordonnées original du Maryland a été adopté par l'autorité du chapitre 628 des Actes de l'Assemblée générale du Maryland de 1939. Il avait sa définition légale en termes de projection cartographique spécifiée, une latitude et une longitude de référence arbitraires pour positionner la grille sur les cartes du Maryland. , et le NAD27 accepté.

Au cours de la session de 1987 de l'Assemblée générale du Maryland, une loi a été adoptée qui a établi un nouveau système de coordonnées pour le Maryland compatible avec le NAD83. Étant donné que la position et l'orientation du système de coordonnées du Maryland sont définies en termes de latitude et de longitude, il était logique de modifier le système de coordonnées du Maryland afin qu'il conserve, en principe, la même définition légale que le précédent système de coordonnées du Maryland de 1939. Le nouveau système de coordonnées du Maryland la loi est entrée en vigueur le 1er juillet 1987, mais elle prévoyait une période de transition de cinq ans, au cours de laquelle l'une ou les deux, la grille de 1939 ou la grille de 1987 pouvaient être utilisées. Après le 1er juillet 1992, seul le système de coordonnées du Maryland de 1987 pouvait être utilisé.

Les principales différences entre les systèmes de coordonnées du Maryland de 1939 et 1987 sont mises en évidence dans le tableau 2. Si une image vaut mille mots, peut-être que les représentations de la figure 1 des systèmes de coordonnées du Maryland de 1939 et 1987 aideront à clarifier les informations du tableau 2.

Dans les versions 1939 et 1987 du système de coordonnées du Maryland (Figure 1), l'emplacement d'un point est désigné par les distances réelles de deux lignes imaginaires, l'une orientée est-ouest et l'autre nord-sud passant par le point d'origine. Le système de 1939 utilisait des pieds, le système de 1987 est métrique (bien que la conversion en pieds soit autorisée). L'origine du système de coordonnées du Maryland a été fixée à un point au sud-ouest de l'État de sorte que toutes les coordonnées se trouvent à l'est et au nord de l'origine imaginaire. La distance dans la direction est est appelée abscisse. La distance au nord de l'origine est appelée ordonnée. Ainsi, tout point peut être identifié par deux valeurs, ou distances, à partir de l'origine - une abscisse et une ordonnée. Au sens mathématique des graphiques, toutes les coordonnées du Maryland se trouvent dans le 1er quadrant, ce qui signifie que l'abscisse ("x values") et les Nordings ("y values") sont des nombres positifs.

Tableau 2. Comparaison des aspects techniques des définitions légales des systèmes de coordonnées du Maryland de 1939 et 1987.
Aspect 1939 Système de coordonnées 1987 Système de coordonnées
Projection de carte Projection conforme de Lambert du sphéroïde de Clarke de 1866 Projection conforme conique de Lambert du référentiel géodésique de 1980
Système de référence nord-américain NAD27 NAD83
Latitude d'origine (au 77e méridien) 37°50' Latitude nord 37°40 Latitude nord
Méridien central 77°00 longitude ouest 77°00' longitude ouest
Parallèle standard 1 38°18 Latitude nord 38°18' Latitude nord
Parallèle standard 2 39°27 Latitude nord 39°27' Latitude nord
Fausse abscisse (au 77e méridien) 800 000 pieds 400 000 mètres
Faux nord (à la latitude d'origine) 0 pied 0 mètres
Latitude/Longitude à l'origine artificielle (0,0) 37°48' 00.06798" N/
79°46' 07.35361" W
37°34' 38.14264" N/
81°31' 45.07877" O

Figure 1. Cartes du système de coordonnées du Maryland de 1939 (en haut) et de 1987 (en bas), représentées sur des grilles de 100 000 pieds et 50 000 mètres, respectivement. (Les nombres sur les grilles doivent être multipliés par 1 000 pour obtenir les valeurs complètes d'abscisse ou d'ordonnée.) Le "méridien central" (77° de longitude ouest) est indiqué par la ligne en gras la "latitude d'origine" est marquée par l'intersection du méridien central et de la base ligne. Notez que l'abscisse de 0 mètre de la grille de 1987 ne peut pas être affichée sur cette page à cette échelle.

Dans la grille du Maryland, les lignes nord-sud sont parallèles les unes aux autres, les lignes est-ouest sont parallèles les unes aux autres et les deux sont mutuellement perpendiculaires. Cependant, dans la projection cartographique en cause (conique conforme de Lambert), les lignes de longitude (méridiens) ne sont pas parallèles entre elles, mais divergent vers l'équateur. Et les lignes de latitude (parallèles), bien que parallèles les unes aux autres, apparaissent comme des lignes largement courbes convexes vers l'équateur. La relation entre latitude/longitude et la grille du Maryland est clairement définie dans la loi. Seul le 77e méridien (ligne de longitude) est parallèle à une ligne de quadrillage nord-sud. Et comme spécifié dans la loi de 1987, la "latitude d'origine" ou ligne de base, de la grille d'État est perpendiculaire au 77e méridien, et cette ligne de base est parallèle à une "ligne de latitude" uniquement à la latitude 37°40 Nord où elle croise le 77e méridien.

Conversion des coordonnées de la grille du système de coordonnées du Maryland de 1939 au 1987

If you need to determine the 1987 grid coordinates for some point in Maryland, how you proceed depends on several things. For example, if you know the 1939 grid coordinates for a point, the conversion to the 1987 grid coordinates is quite simple (if rounding to the nearest 10 feet is acceptable). The conversion from a 1939 coordinate (in feet) to a 1987 coordinate (in feet) is expressed by:

Easting value (1939 grid) + 512,420 feet = Easting value (1987 grid)
Northing value (1939 grid) + 60,750 feet = Northing value (1987 grid).

If metric units are desired, divide the Easting and Northing values in feet by 3.28 feet/meter.

Example: Given the 1939 grid Easting of some point as 428,690 feet, then the 1987 grid Easting is:
428,690 + 512,420 feet = 941,110 feet
or in metric: 941,110 ft. ÷ 3.28 ft./meter = 286,850 meters.

To determine a coordinate by yourself, it helps to have a map that depicts the State grid, at least as "tick marks" around the margin of the map. If, on the other hand, the map you are using does not show either the 1987 or the 1939 State grid, you will most likely need assistance.

Likewise, conversions from some system other than the 1939 grid present difficulties. For example, converting latitude/longitude coordinates to State grid coordinates is mathematically complicated. One also must know whether the latitude/longitude coordinates are based on NAD27 or NAD83. That type of computation is most easily handled by special computer programs designed specifically for converting among various map coordinate systems.

Several State agencies may be able to help with grid conversion problems. Among them are:

Maryland Geological Survey State Highway Administration Maryland Department of Planning
2300 St. Paul Street
Baltimore, MD 21218-5210
phone (410) 554-5500
State Geodetic Advisor, Mailstop 101
707 N. Calvert Street
Baltimore, MD 21201
phone (410)545-8963
301 W. Preston Street
Baltimore, MD 21201-2365
phone (410) 225-4450

If the conversion involves one or a very few points, these three agencies may be able to perform the conversions for you at no cost. The conversions are performed by computer with special grid-conversion software.


Earth's Coordinate System

The first step in converting the information contained in the real–world onto a ‘piece of paper’ was to devise a system where everything could be uniquely located in the world.

Very early maps (which usually showed small local or regional areas) used a grid technique which relied on simply measuring the distance and direction between points of interest and then plotting these onto the ‘piece of paper’. This method assumed that the Earth was flat.

With the general agreement that the Earth was, in fact, round, a different methodology needed to be developed. The system that has been developed over many centuries is called latitude et longitude.

The location and measurement of latitude and longitude essentially involves complex mathematics (especially geometry) and a series of international agreements ⁄ conventions for recording locations on the surface of the Earth.

Latitude

The first convention to be developed was latitude. This is based on long term astronomical observations about how the sun is perceived to move across the surface of the Earth.

These observations also developed the conventions that the sun:

  • rises in the east and sets in the west
  • is in the south during a European winter and in the north in a European summer.

It was agreed that a line around the centre of the Earth would be called the Equator. This would be numbered as zero degrees (0°) of latitude. From the Equator a series of parallel lines were recognised with the most northern and southern points being called the North Pole and South Pole. These would be numbered as 90 degrees North and South respectively (90°N and 90°S).

Four significant lines of latitude were also agreed upon. Ceux-ci sont:

  • 0° - The Equator
  • 23.5°N and S - The Tropics (called Cancer in the north and Capricorn in the south)
    • between these two, at some time of the year, the sun is directly overhead
    • beyond each of these the sun is never directly overhead
    • beyond the Poles and the Polar Circles 24 hours of daylight (midnight sun) is possible in summer and 24 hours without any daylight is possible in winter.

    Because lines of latitude are like slices through the Earth they have different lengths. For example:

    • the Equator is 40,075 kilometres long
    • the Antarctic Circle is 17,662 kilometres long
    • the South Pole is 0 kilometres long.

    For obvious reasons, lines of latitude are called parallèles.

    Longitude

    Defining longitude was much more difficult, as it is could not be based on observations of movement of the sun. It was, in part, influenced by the discovery of Magnetic North, but ultimately longitude is mostly based on abstract mathematical / geometric concepts.

    The convention eventually agreed upon was to have a series of radiating lines which run vertically around the Earth. They connected at both ends – i.e. at the North Pole and the South Pole. As a result of this, a series of ‘slices’ much like slices of an orange are created. These are pointed at their ends and broadest in the middle.

    It was agreed that a primary line of longitude should be identified and that this should be zero degrees (0°) of longitude.

    For a considerable period of time the issue of which line of longitude was to be the primary line could not be agreed. For obvious religious reasons, early European maps often used Jerusalem as the primary line of longitude. Because of its status as a centre of learning other early map makers, such as Ptolemy, had used Alexandria in Egypt. More commonly though, for patriotic reasons, many countries chose one of their cities. A few European examples are Copenhagen, Madrid, Paris and Saint Petersburg while in the United States of America Washington and Philadelphia had been chosen.

    Eventually, in October 1884, at the International Meridian Conference, it was agreed that the line of longitude that runs through the Royal Observatory, Greenwich in United Kingdom, was to be adopted as the standard primary line of longitude.

    Radiating to the east and to the west would be 180° of longitude. These would meet at the opposite side of the Earth and form a joint 180° line of longitude (with 180°E and 180°W being the same line).

    Lines of longitude are called meridians.

    Add the Two Together

    Combine latitude and longitude together and we have a system to record the location of any feature on the surface of the Earth uniquely.

    Explaining Some Jargon – Hemispheres

    The creation of the concept of latitude and longitude resulted in the creation of the concept of Earth’s hemispheres. Ceux-ci sont:

    Southern Hemisphere — that half of the Earth which is south of the Equator.

    Northern Hemisphere — that half of the Earth which is north of the Equator.

    Eastern Hemisphere — that half of the Earth which is east of the 0° line of longitude (Greenwich Meridian).

    Noter with this definition continental Europe is in the Eastern Hemisphere.

    Western Hemisphere — that half of the Earth which is west of the 0° line of longitude (Greenwich Meridian).

    Explaining Some Jargon – North Pole

    There are two North Poles:

    The first is the Geographic (or True) North Pole:

    • It is the point on the Earth which is calculated as the northerly point which is furthest away from the Equator
    • It defined as 90°N
    • It is located in the middle of the Arctic Ocean

    The second is the Magnetic North Pole

    • It is the point that a magnetic compass points to.
    • It is presently located in Canadian Territorial waters, west of Greenland. It is slowly moving in a north-westerly direction across the Arctic Ocean. It is estimated that it is moving at a speed of about 40 kilometres per year and over the last century the Magnetic Pole has moved a remarkable 1100 kilometres.
    • This magnetic attraction and movement is a result of the magnetic forces within the Earth.

    The GisGeography website has a good explanation on how the Earth's magnetic field works and information about the North Magnetic Pole: http://gisgeography.com/magnetic-north-vs-geographic-true-pole/ .

    Finally, there are also two South Poles – Geographic and Magnetic. The Magnetic South Pole is magnetic, but this is very weak and hard to identify even if you are near it, as a result magnetic compasses rarely point to the South Magnetic Pole. Read more about the South Poles on the Australian Antarctic Division's website http://www.antarctica.gov.au/about-antarctica/fact-files/geography/poles-and-directions

    Explaining Some Jargon – Great Circles

    Any circular line which runs around the Earth at its fattest point is called a Great Circle. This circle has to be centred over the centre of the Earth. Note the following:

    • Tous Lines of Longitude ‘run through both Poles’ and each is therefore half of a Great Circle
    • For Lines of Latitude only the Equator is a Great Circle
    • Other Great Circles can be positioned at any angle over the Earth – the only limit on how it can be placed is that they must have the centre of the Earth as their centre

    Why the fuss about Great Circles? The answer is that for any two points on the surface of the Earth, the shortest distance between those points is always along a Great Circle. When you look at a map a Great Circle is usually not a straight line. This is because of distortions that are created when the surface of the Earth is projected onto a ‘flat piece of paper’.

    Explaining Some Jargon – Time Zones

    Until the 1890’s time keeping was a local affair. Most people regulated their day by the movement of the Sun – sunrise, noon/midday and sunset. Only the rich could afford clocks and in many places the town hall clocks or the church bells were the only source of official/consistent time.

    In the late-1800’s with the development of long distance railways a problem emerged – they needed to run to a schedule and inconsistent times caused significant problems. In 1878, Canadian Sir Sanford Fleming, proposed a system of worldwide time zones based on lines of longitude. Using zones of longitude which were 15° wide he was able to divide the Earth into 24 time zones (one for each hour of the day).

    The 0° line of longitude (Greenwich Meridian) was chosen as the start point of the system and the 180° line of longitude was the end point. To the east time progressively became later in a day and to the west time progressively became earlier in a day. This resulted in the creation of an interesting phenomenon at the 180° line of longitude – the International Date Line.

    By the mid-1900’s this had become an agreed international system, although some countries, in order to minimise time variations, have opted to choose a particular time for their whole country – regardless of where the longitudinal lines run.


    Convert coordinates from Geographic (latitude, longitude) to Universal Transverse Mercator (UTM) coordinate system

    Coordinate system that enables every location on the Earth to be specified by a set of numbers or letters. The coordinates are often chosen such that one of the numbers represents vertical position, and two or three of the numbers represent horizontal position. A common choice of coordinates is latitude, longitude and elevation.

    Latitude

    Latitude (φ) is a geographic coordinate that specifies the north-south position of a point on the Earth's surface. Latitude is an angle which ranges from 0° at the Equator to 90° (North or South) at the poles.

    Longitude

    Longitude (λ) is a geographic coordinate that specifies the east-west position of a point on the Earth's surface. It is an angular measurement, usually expressed in degrees.

    Datum (ellipsoid)

    Ellipsoids describe the shape of the earth used to calculate the UTM grid. Available ellipsoids:


    What is TWCC?

    TWCC, "The World Coordinate Converter", is an Open Source tool to convert geodetic coordinates in a wide range of reference systems.

    Several coordinate conversion tools already exist, however, here is what makes the strength of TWCC:

    • This tool is intuitive and easy to use.
    • The possibility to add user-defined systems and the use of an interactive map make it flexible.
    • No download or special installation is required, you just need to have an Internet connection.
    • TWCC is compatible with most environments (Mac, Linux, Windows. ).
    • TWCC is completely FREE and licensed under Affero GNU: AGPL

    TWCC was created by Clément Ronzon following research and development carried out for GrottoCenter.org.

    Special thanks to: Roland Aigner, Alessandro Avaro, Leszek Pawlowicz, Lê Viết Thanh, Ahmed Qatar.

    For any questions or suggestions please contact us.

    You can donate to support this initiative.

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    We rely on the generous support of TWCC users to continue maintaining and improving this free web site.
    Your money can make a difference and support the fund today.


    Projected CRS - Robinson

    We can view the same data above, in another CRS - Robinson . Robinson is a projected CRS . Notice that the country boundaries on the map - have a different shape compared to the map that we created above in the CRS :
    Geographic lat/long WGS84.

    Now what happens if you try to add the same Lat / Long coordinate locations that we used above, to our map, with the CRS of Robinsons ?

    Notice above that when we try to add lat/long coordinates in degrees, to a map in a different CRS , that the points are not in the correct location. We need to first convert the points to the new projection - a process often referred to as reprojection.


    NGS FAQ
    FAQs for questions about the National Geodetic Survey.

    NGS Software
    NOAA’s NGS has several datum and projection software applications available for free downloading.

    Picture Gallery of Map Projections
    Clickable web site that lets you see how the different map projections look based on a normal, transverse, oblique or normal-wide view.

    TatukGIS Datum and Projection Calculator
    Free download from TatukGIS. This application reprojects the coordinates of a point from one system to another.

    UTM Grid Zones
    Map of the world overlayed with UTM grids. Find out the UTM grid your area is located in. Tutorials to help you understand the various projection and coordinate systems. Also find conversion tools to convert datasets from one system to another.


    Voir la vidéo: Formation SIG: Comment manipuler lappareil GPS