Gis 学习 OpenLayers 疑惑总结

分手后的思念是犯贱 2022-09-18 15:54 141阅读 0赞

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坐标系（coordinate system、CS）：由两个、三个甚至更多个坐标轴，单位标度等组成，使得可利用数学法则计算距离、角度或其他几何元素。如坐标轴相互垂直的笛卡尔（Cartesian）坐标系；坐标轴不必相互垂直的仿射（affine）坐标系；用经纬度、高程来确定点位置的椭球面（ellipsoidal）坐标系等。

坐标参照系（coordinate reference system、CRS）：通过基准面（datum）与真实世界或者说地球相关联的坐标系即坐标参照系。基准面是椭球体用来逼近某地区用的，因此各个国家都有各自的基准面。我们常用的基准面有：BEIJING1954，XIAN1980，WGS1984等。尽管两者有所不同，但由于人懒，在GIS中提及坐标系一般也指坐标参照系。坐标参照系有许多主要子类和辅助类，例如地理坐标系、投影坐标系、地心坐标系、时间坐标系等。

地心坐标系（geocentric cs、GEOCCS）：以地球中心为原点，直接用X、Y、Z来进行位置的描述，无需模拟地球球面，常用在GPS中。

地理坐标系（geographic cs、GEOGCS）：带Datum的椭球面坐标系，单位经度、纬度，高程用作第三维。参数：椭球体、基准面。

投影坐标系（projected cs、PROJCS）：平面坐标系，单位米、英尺等，它用X(Easting)、Y(Northing)来描述地球上某个点的位置。它对应于某个地理坐标系，在UML中表示属于1对多的关系，1个地理坐标系经过不同的投影方式可产生多个投影坐标系。参数：地理坐标系、投影方式。

![2011102323001460.jpg][]

Web墨卡托投影坐标系：

Web墨卡托投影

<table style="width:100%; line-height:25px"> 
 <tbody style="line-height:25px"> 
 <tr style="line-height:25px"> 
 <td style="line-height:25px"> Google Maps、Virtual Earth等网络地理所使用的地图投影，常被称作Web Mercator或Spherical Mercator，它与常规墨卡托投影的主要区别就是把地球模拟为球体而非椭球体。 什么是墨卡托投影？ 墨卡托(Mercator)投影，又名“等角正轴圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（Mercator）在1569年拟定，假设地球被围在一个中空的圆柱里，其赤道与圆柱相接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅标准纬线为零度（即赤道）的“墨卡托投影”绘制出的世界地图。从球到平面，有个转换公式，这里就不再罗列。 Google们为什么选择墨卡托投影？ 墨卡托投影的“等角”特性，保证了对象的形状的不变行，正方形的物体投影后不会变为长方形。“等角”也保证了方向和相互位置的正确性，因此在航海和航空中常常应用，而Google们在计算人们查询地物的方向时不会出错。 墨卡托投影的“圆柱”特性，保证了南北（纬线）和东西（经线）都是平行直线，并且相互垂直。而且经线间隔是相同的，纬线间隔从标准纬线（此处是赤道，也可能是其他纬线）向两级逐渐增大。 但是，“等角”不可避免的带来的面积的巨大变形，特别是两极地区，明显的如格陵兰岛比实际面积扩大了N倍。不过要是去两极地区探险或科考的同志们，一般有更详细的资料，不会来查看网络地图的，这个不要紧。 为什么是圆形球体，而非椭球体？ 这说来简单，仅仅是由于实现的方便，和计算上的简单，精度理论上差别0.33%之内，特别是比例尺越大，地物更详细的时候，差别基本可以忽略。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

以整个世界范围，赤道作为标准纬线，本初子午线作为中央经线，两者交点为坐标原点，向东向北为正，向西向南为负。

X轴：由于赤道半径为6378137米，则赤道周长为2\*PI\*r = 2\*20037508.3427892，因此X轴的取值范围：\[-20037508.3427892,20037508.3427892\]。

这就是底图为什么赋值是如下数据的原因

maxExtent: new OpenLayers.Bounds(-20037508.34f, -20037508.34f, 20037508.34f, 20037508.34f)

Y轴：由墨卡托投影的公式可知，同时上图也有示意，当纬度φ接近两极，即90°时，y值趋向于无穷。这是那些“懒惰的工程师”就把Y轴的取值范围也限定在\[-20037508.3427892,20037508.3427892\]之间，搞个正方形。

因此在投影坐标系（米）下的范围是：最小(-20037508.3427892, -20037508.3427892 )到最大 (20037508.3427892, 20037508.3427892)。

对应的地理坐标系:

经度：这边没问题，可取全球范围：\[-180,180\]。

纬度：上面已知，纬度不可能到达90°，懒人们为了正方形而取的-20037508.3427892，经过反计算，可得到纬度85.05112877980659。因此纬度取值范围是\[-85.05112877980659，85.05112877980659\]。其余的地区怎么办？没事，企鹅们不在乎。

因此，地理坐标系（经纬度）对应的范围是：最小(-180,-85.05112877980659)，最大(180, 85.05112877980659)

OpenLayers.Map 初始化时候赋值地理坐标系

this.maxExtent = new OpenLayers.Bounds(-180, -90, 180, 90);

二、相关坐标计算

![2011102323010524.jpg][]

1 OpenLayers  resolution 设置值的来源

Ground Resolution，地面分辨率，类似Spatial Resolution（空间分辨率），我们这里主要关注用象元(pixel size)表示的形式：一个像素(pixel)代表的地面尺寸(米); Level为0时256\*256 赤道周长/256=156543.03 ，Level为1时，图片大小为512\*512（4个Tile），那么赤道空间分辨率为：赤道周长/512=78271.51695312。Level为2时，赤道的空间分辨率为 赤道周长/1024，其他纬度为 纬度圈长度1024。很明显，Ground Resolution取决于两个参数，缩放级别Level和纬度latitude ，Level决定像素的多少，latitude决定地面距离的长短。地面分辨率的公式为，单位：米/像素：

ground resolution = (cos(latitude \* pi/180) \* 2 \* pi \* 6378137 meters) / (256 \* 2level pixels)

![2011102323012986.jpg][]

2．OpenLayers Map Scale计算，即地图比例尺，图上距离比实地距离，两者单位一般都是米。在Ground Resolution的计算中，由Level可得到图片的像素大小，那么需要把其转换为以米为单位的距离，涉及到DPI（dot per inch），暂时可理解为类似的PPI（pixelper inch），即每英寸代表多少个像素。256 \* 2level / DPI 即得到相应的英寸inch，再把英寸inch除以0.0254转换为米。实地距离仍旧是：cos(latitude \* pi/180) \* 2 \* pi \* 6378137 meters; 因此比例尺的公式为，一般都化为1：XXX，无单位：

map scale = 256 \* 2level / screen dpi / 0.0254 / (cos(latitude \* pi/180) \* 2 \* pi \* 6378137)

= 1 : (cos(latitude \* pi/180) \* 2 \* pi \* 6378137 \* screen dpi) / (256 \* 2level \* 0.0254)

其实，Map Scale 和 Ground Resolution存在对应关系，毕竟都和实地距离相关联，两者关系：map scale = 1 : ground resolution \* screen dpi / 0.0254 meters/inch

同一张地图图片，在不同的电脑上，显示出来的比例尺可能是不一样的。所以用比例尺Scale去获取图片是不准确的。

这个现象的解决办法很容易，即用分辨率去取图片。不管你如何调整屏幕分辨率，这张图片的（空间）分辨率是不变的。这个错误现象产生的原因也很容易想到，好多年前，并没有电脑等屏幕，都是纸质地图，图上距离与实地距离之比就是比例尺，一点问题都没有。然而有了电脑等屏幕后，屏幕上的像素是可以调整的，也即DPI或PPI是变化的，就造成了比例尺的不确定性。但只要图片固定，每一个像素代表多少实地距离，也即分辨率是不变的，这也是为什么遥感影像的精度用（空间）分辨率来衡量的原因。

LonLat lonLat = xy.transform(new Projection("EPSG:4326"), map.getProjectionObject());

// "Converts given lat/lon in WGS84 Datum to XY in Spherical Mercator EPSG:900913"

![2011102323015439.jpg][]

EPSG:4326常常被认为是地图投影中最简单的投影方式。然而这句话本身就是不准确的，EPSG:4326只是一个地理坐标系(GEOGCS)，而非投影坐标系(PROJCS)。OGC:WKT的表达方式如下：

GEOGCS\["WGS 84",

DATUM\["WGS\_1984",

SPHEROID\["WGS 84",6378137,298.257223563,

AUTHORITY\["EPSG","7030"\]\],

AUTHORITY\["EPSG","6326"\]\],

PRIMEM\["Greenwich",0,

AUTHORITY\["EPSG","8901"\]\],

UNIT\["degree",0.01745329251994328,

AUTHORITY\["EPSG","9122"\]\],

AUTHORITY\["EPSG","4326"\]\]

那么我们想当然的认为其等同于的投影，有个专有名词"Plate Carree"，亦即没有投影的投影，球面坐标的经纬度直接投影为平面坐标的XY，即x = longitude，y = latitude。这种投影EPSG暂时没有固定的SRID，有个近似（单位是米而非经纬度）的EPSG:54001。因此准确的这种全球投影应该是长方形，宽（360°）是高（180°）的2倍

[Gis _ OpenLayers]: http://www.cnblogs.com/piaocz/archive/2011/10/23/2221811.html
[2011102323001460.jpg]: /images/20220828/77e70879782d4ee5bb3e6e968cf6dad4.png
[2011102323010524.jpg]: /images/20220828/31fbad93af4c43c4b506afdbe27cc553.png
[2011102323012986.jpg]: /images/20220828/73d6988a579245379e8e069d652fb5e2.png
[2011102323015439.jpg]: /images/20220828/db143c47c8f74830ac0f046c2449e5ce.png