空间参考系统是什么

SRS的组成部分：椭球体 基准 投影

椭球体

符合一个点曲率的椭球体对于另一个点而言可能就不准确了 ，不同大陆的人希望其选用的椭球体能更好的反映本区域地球的曲率，而不是选用一个适用于所有人的椭球体，这就产生了如今大量再用的椭球体。

世界上已经确定了两个常用的椭球体：世界大地测量系统（WGS 84）和大地测量参考系统（GRS 80）

其中WGS 84是标准系统，他是所有GPS导航系统的基础。

基准

椭球体只是模拟地球的整体形态。选择一个椭球体后，为了在真实世界中使用它，需要进行锚定。每个椭球体都有两个极点。这是轴到达表面的地方。这些椭球体极点必须永久标记在地球的实际点上。这就是基准发挥作用的地方。即使两个参考系统使用相同的椭球体，它们在地球上仍然可能有不同的锚点或基准。

要将椭球体锚定到地球上的某个点，需要两种类型的基准：水平基准用于指定在地球平面上固定椭球体的位置，垂直基准则用于指定高度。

坐标参考系统

坐标参考系统只是构成SRS的一个必要成分，而不是SRS本身。要在参考椭球体上确定一个点，需要一个坐标系。

参考椭球体上最常用的坐标参考系统是地理坐标系。

投影

投影的概念一般是指把椭球体地球挤压在一个平面上。投影有固有的失真。因为大地测量球体和三维球体是椭球体，根据定义，他们并不是平面。

在创建投影时，要试着平衡4个相互冲突的特性，对每个特性的重视程度将决定对坐标系的选择，并最终决定空间参考系统：

  • 测量

  • 形状——它表示的角度准确程度如何？

  • 方向——北方真的是北方吗？

  • 支持的区域范围

一般的考量是，如果跨越的是一个大的区域，则要么放弃测量精度，要么痛苦的维护多个SRS及它们之间的转换机制。区域越大，测量就越不准确，甚至不可用。如果视图优化形状，同时覆盖一个较大的范围，测量可能会产生误差，甚至错的离谱。

有多种不同类型的投影可用来优化不同的内容。以下是常见的几种：

  • 圆柱投影——这种投影的获取方法如同将一张纸围绕地球卷起来，在他的表面留下地球的印记，然后把纸展平。最常见的采用这种投影的是墨卡托投影，其围绕地球的圆柱体的底部与赤道平行。这种投影导致极地地区出现很大的失真，离赤道越近，测量精度越高，因为那里的近似平面是最精确的。

  • 圆锥投影——这种投影有点像圆柱投影，只不过是把一个圆锥体绕在地球上，把地球印在圆锥体上，然后把圆锥体展开。

  • 方位角投影——这种投影将球面投影到与球体相切的平面。

在这些投影中，还必须考虑围绕地球卷起来的纸张的方向。可能性有3种：

  • 倾斜——与赤道既不平行也不垂直，而是其他角度。

  • 赤道——垂直于赤道平面

  • 横向——与赤道平行

这些类别的组成构成平面坐标系的主要分类：

兰伯特方位等积（Lambert Azimuthal Equal Area (LAEA)）——这种投影非常利于测量，他可以覆盖一些大的区域，但不太利于保持形状。LAEA通常不善于保持方向和角度。

兰伯特等角圆锥（Lambert Conformal Conic (LCC)）——相比于保持面积，它们更能保持形状，通常适用于测量他们所服务的区域，但他们扭曲了极点。投影通常以两条纬线作为圆锥的部分边界。两条纬线越接近，测量精度越高。LCC最适用于东西方向的中纬度地区。他们通常用于航空图、美国州平面坐标系以及国家和区域绘图。

通用横轴墨卡托（Universal Trans Mercator (UTM)）——这种投影通常有利于保持测量、形状和方向，但他们只能跨越6个纬度带。如果使用这样一个投影覆盖整个地球，需要使用并维护大约60个SRS ID，而且不能在极点地区使用它们。

墨卡托（Mercator ）——这种投影有助于在全球范围内保持形状和方向，但他们不利于测量，而且会在两级附近的范围看起来很大。如果所处的位置不当，从这种投影得到的测量结果简直是离谱的。最常见的使用中的墨卡托投影是世界墨卡托或球面墨卡托投影的变体。

国家网格系统（National grid systems）——这种投影通常是UTM或LAEA的变体，用于定义限定的区域。

州平面（State plane）——美国的空间参考系统。他们通常为特定的州而设计，而且大多数源自UTM。

大地测量（Geodetic）——PostGIS可以将WGS 84 lon/lat（4326）存储为geometry数据类型，但通常情况下需要将其转换为另一个SRS或将其存储为可用的geography数据类型。

选择存储系统的空间参考系统

使用EPSG:4326的利弊

最常用的SRS是WGS 84 lon/lat。使用原因：

它覆盖全球，是共享数据最常见的SRS。

大多数商业制图工具包的API只接受WGS 84 lon/lat的数据映射。

不使用的原因：

它不利于测量。

相交、交点和联合之类的概念通常适用于小的几何图形，但对于大的几何图形，如大陆或长短层线，这些概念就会失效。

形状会很差。

EPSG:4326地理数据类型

如果用WGS 84空间参考系统存储数据，则应考虑使用geography数据类型，相比于EPSG：4326的geometry数据类型，geography数据类型的有点在于它非常适合测量，因为它是未投影的，且以米为单位进行投影的，其优点如下：

  • 它几乎是立即可用的。

  • 他在距离和面积测量方面的表现与UTM一样好，甚至更好。

  • 对于相交计算，特别是对于地震断层线和航线这样的大型几何图形，使用geography数据类型的话结果会更准确。

  • 大多数网络地图图层，都希望数据以WGS 84坐标的形式提供，因为地理类型可以很好地发挥作用。

geography缺点

  • 除了点到点的距离和相交检查，geography比geometry慢的对。

  • geography的处理函数有限

  • 虽然可以将数据强制转换为geometry，再将其转换回来，然后借助geometry处理函数，但ST_Transform操作并不是无损操作。ST_Transform引入了浮点误差，如果进行大量的几何处理，这些误差可能会迅速积累。

  • 如果处理的事区域数据，WGS 84的测量精度通常不如区域SRS。

  • 支持geography的工具不多。