为什么有些坐标系将x轴定义为北向,而另一些坐标系定义为东向?


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北方和东方的定义很容易理解,但是只有与xy坐标可互换使用时才变得困难,xy坐标对轴的方向具有不同的定义。在数学中,y始终是垂直的,x始终是水平的,因此从逻辑上讲,我会假设“ up” ==“ northing” ==“ y”和“ along” ==“ easting” ==“ x”。

为什么在GIS中不是这种情况?


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在GIS中,“ up” ==“ northing” ==“ y” and“ along” ==“ easting” ==“ x”的情况不是这样吗?
PolyGeo

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您能举一个X为北的坐标系的例子吗?
radouxju 2014年

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Spatialreference.org同意在EPSG:2393中Easting为Y。请参见spacereference.org/ref/epsg/2393/html`AXIS [“ Y”,EAST],AXIS [“ X”,NORTH]]`其他Gauss-Krüger系统以类似的方式定义它,例如,德国空间参考.org
ref /

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在Linux上安装了GDAL的任何人都可以通过读取/ share / gdal /中的ordinate_axis.csv文件来了解轴名称,方向和缩写的巨大变化,X不仅可以表示东方或北方,还可以表示西方,南部或东北。X也可能是坐标的第二项,因此是(Y,X)而不是(X,Y)。结论:轴的名称和方向仅仅是人类的定义和约定。
user30184 2014年

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我想我已经意识到最好不要以X / Y来提及坐标,并且将来会使用Northings / Eastings。
罗伯特·巴克利

Answers:


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有许多不同的约定。首先考虑XYZ可能会有所帮助,不一定将XYZ视为具有任何隐含的地理方向,而将其简单地视为笛卡尔系统中的第一,第二,第三坐标或轴即可。另外,我们还要介绍定向测量B。

数学中,使用了所谓的惯用右手系统:

  • X从左到右增加,“跨页面”
  • Y从下到上增加,“在页面上方”
  • Z从朝向观察者的角度增加,“远离页面”
  • B从正X轴逆时针绕Z轴增加

地理学中有时会使用所谓的左手系统。

就美国和加拿大的测量师而言:

  • X从南到北递增,称为“北”
  • Y从西向东增加,称为“东移”
  • Z从下到上增加,称为“高程”
  • B从正X轴绕Z轴顺时针增大

请注意,北偏东高程排序与导航中使用的传统纬度-经度-海拔高度排序兼容。

至于南非测量师(通过安德烈的回答,但我可能需要对术语进行更正):

  • X从北向南递增(被称为“ southing”?)
  • Y从东向西增加(称为“西向”?)
  • Z从下到上增加,称为“高程”
  • B从正X轴(南)沿顺时针方向绕Z轴增大(对吗?)

其他 地理学情况下,(我称之为)混合系统被使用。

对于夏威夷和菲律宾的测量师:

  • X从南到北递增,称为“北”
  • Y从西向东增加,称为“东移”
  • Z从下到上增加,称为“高程”
  • B从 X轴(南)顺时针方向绕Z轴增加

在GIS中,我们通常遵循UTM约定,英国测量师也是如此:

  • X从西向东递增,称为“东移”
  • Y从南到北递增,称为“北”
  • Z从下到上增加,称为“高程”
  • B从正X轴绕Z轴顺时针增大

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(+1:这是一个有用的概述。)数学明确地不对抽象的轴的“方向”做任何假设。坐标的方向是通过对轴指定顺序来确定的,但这也与人们选择以图形方式呈现轴的方式无关。参见,例如,Edwin Moise,微积分第19 页及以下。
ub

但是,在INSPIRE中推荐的基于ETRS89的UTM区域使用的是北向东命令epsg-registry.org/…不幸的是,spatialreference.org的使用方式有误spacespacereference.org/ref/epsg/3044/html
user30184

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X在东方和Y在北方的通常坐标方向在中欧和亚洲都适用,在这两个地方都具有正值。

南非人则相反,从赤道向南计算X,向西计算Y,以获得右手坐标系。

http://www.ngi.gov.za/index.php/technical-information/geodesy-and-gps/datum-s-and-coordinate-systems


捷克共和国和斯洛伐克使用的Krovak投影也使用了西南方向的坐标系,该坐标系基于芬兰的一个虚构点(由于我不太清楚的原因):

http://www.vugtk.cz/odis/sborniky/sb2005/Sbornik_50_let_VUGTK/Part_1-Scientific_Contribution/16-Veverka.pdf


Krovak投影坐标是我也无法理解的当地测地标准I(作为捷克地理学家)。选择爱沙尼亚的虚点(塔林附近的AFAIK)以使总投影失真最小。
1月Šimbera2014年

编辑:我认为,使用横向卡西尼-索德纳投影时,轴方向可能会跟踪到具有稳定地籍的奥匈帝国时期。
1月Šimbera2014年

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谈论X和Y直角坐标系的北向和东向有点滥用。大多数投影坐标系的X和Y轴都不平行于平行线和子午线。有时大约是这种情况,但是有时您甚至无法定义方向(例如,采用极性方位角投影)。

根据@ user31467和@Robert Buckley的示例,在横向投影的情况下,X和Y是“反转的”(以便Y轴跟随圆柱的轴)


UTM-WGS84区域也是横向投影,但轴顺序为东北。但是,UTM中的轴名称不是X和Y,而是EAST和NORTH。
user30184 2014年

是的,我只是观察到两个示例都是横向的,但我并不是说所有横向都是“倒置的”
radouxju 2014年

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我知道这个线程已经过时了,但是我想提出另一种观点,这也许可以说明为什么为什么使用北向,东向来支持x,y。

首先,x,y是直角坐标系的直角坐标系,并且是ORDERED PAIR(x,y或x然后是y。X(是“十字”,实际上是横贯页面为东西轴),Y是北方南轴,Y在东北和西南象限增加,在东南和西南下降,X在东北和西南象限增加,在西北和西南下降。

Northings和Eastings只是x和y相反,这意味着它们不是有序对...它们实际上是(y,x)。

那我们为什么要这样做呢?好吧,我想这与测量师有很大关系,必须在直角坐标和极坐标(r,θ)或(距离,角度)之间转换。请记住,这是一个直角坐标系,因此它是一个右三角,我们可以使用Sin,Cos,Tan来找到坐标之间的边长,两点之间的线是斜边,而一侧则是Y ,X的另一个变化。因此,哪一侧是相邻的,哪一侧是相对的...好吧,因为在测量线中,是基于从北轴或南轴测量的方位,始终为零,而东西轴始终为90年代(轴承永远不会更大)大于90度),则Y或北向的变化始终是参考角(方位角)的相邻边。例如,从北为零到向东40度,测量的是东北40度的方位角。对于东向40度,从南轴向东40度测量为零。

但这并不能解释为什么为什么先北移,然后东移,或者先是Y,然后是X。那么,如果继续,从极坐标(距离,角度)转换为直角坐标总是可以得到相对坐标,而不是绝对坐标。换句话说,它给了我们增量或X的变化,Y的变化,而不是绝对坐标值。与数学中的“单位圆”相比,这很重要,但不比对轴承定义的理解重要。极坐标(距离,角度)基于三角学中的单位圆。在三角学中的单位圆中,0度为“到期”并且以逆时针方向增加。例如,向北应为90度,向西应为180度,向南应270度。如果您熟悉autocad,就知道这一点。但... 方位角基于北或南为零,并相对于东或西顺时针或逆时针增大。许多较旧的计算器具有将极坐标转换为直角坐标的功能,但它们是基于数学和科学的,使用的是trig的单位圆。因此,当使用角度的Sin乘以线的距离(sinθ乘以斜边长度)会导致X的变化,而不是Y的变化。您必须了解单位圆所指的角度是相对于参考方位角的互补角(至少对于东北角)使用单按钮功能,现场测量师可以将极坐标转换为矩形,反之亦然,而不必先使用sin然后再进行余弦计算。由于计算器将直角坐标转换为Y,因此X,我可以想象在将Y的更改应用于X坐标等过程中会犯许多错误。对于测量师来说,开始使用(Northings,Eastings)而不是有序对可能更容易,以减少由于不记得在计算器中先放置Y值然后再放置X值而导致的错误数量。

那是我的观点,其依据完全不外乎是让我自己的学生在计算器中犯错,并对X,Y和N,E感到困惑。

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