Daten umfassen in der Regel ein Array von Zahlen. Dies ist bei räumlichen Daten ähnlich, sie enthalten jedoch auch numerische Informationen, anhand derer Sie sie auf der Erde positionieren können. Diese Zahlen sind Teil eines Koordinatensystems, das Ihnen ein Bezugssystem für Ihre Daten bietet, um Features auf der Erdoberfläche zu suchen, Ihre Daten relativ zu anderen Daten auszurichten, räumlich genaue Analysen durchzuführen, die Daten hinzuzufügen und zu bearbeiten und Karten zu erstellen.
Alle räumlichen Daten werden in einem Koordinatensystem erstellt, seien es Punkte, Linien, Polygone, Raster oder Annotationen. Die Koordinaten werden in vielen Einheiten angegeben, z. B. als Dezimalgrad, Fuß, Meter oder Kilometer, und zwar in jeder Maßeinheit, die als Koordinatensystem verwendet werden kann. Der erste Schritt, ein Koordinatensystem auszuwählen, das Ihre Daten in der richtigen Position in ArcGIS Pro in Beziehung zu Ihren anderen Daten anzeigt, besteht darin, dieses Maßsystem zu identifizieren.
Karten und Szenen in ArcGIS Pro müssen über ein horizontales Koordinatensystem verfügen. Ein vertikales Koordinatensystem ist optional. Bei bestimmten Workflows kann für eine Karte ein unbekanntes Koordinatensystem verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie unter Arbeiten mit Koordinatensystemen.
Koordinatensysteme
Sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Koordinatensystemen werden Daten definiert. Horizontale Koordinatensysteme verorten Daten auf der Oberfläche der Erde, während vertikale Koordinatensysteme die relative Höhe bzw. Tiefe von Daten angeben.
Horizontale Koordinatensysteme
Es gibt drei Typen von horizontalen Koordinatensystemen: geographisch, projiziert und lokal. Sie können ermitteln, welche Art von Koordinatensystem für Ihre Daten verwendet wird, indem Sie die Eigenschaften des Layers überprüfen.
Geographische Koordinatensysteme basieren auf einer dreidimensionalen ellipsoidförmigen oder sphäroidischen Oberfläche, und Positionen werden mithilfe von Winkelmessungen definiert, meist in Dezimalgrad (Längen- und Breitengrad als X- bzw. Y-Koordinaten). Die Position von Daten wird als positive oder negative Zahl ausgedrückt: positive X- und Y-Werte für nördlich vom Äquator und östlich vom Nullmeridian sowie negative Werte für südlich vom Äquator und westlich vom Nullmeridian.
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Bei projizierten Koordinatensystemen handelt es sich um planare Systeme, bei denen für die Koordinaten lineare Messungen anstelle von Winkeleinheiten verwendet werden. Ein projiziertes Koordinatensystem besteht aus einem geographischen Koordinatensystem und einer Kartenprojektion. Eine Kartenprojektion enthält die mathematischen Berechnungen, mit denen die geodätischen Winkelkoordinaten des geographischen Koordinatensystems in kartesische Koordinaten des planaren projizierten Koordinatensystems konvertiert werden.
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Ein lokales Koordinatensystem verwendet einen verschobenen Ursprung (0, 0 oder andere Werte) an einer beliebigen Position irgendwo auf der Erde. Lokale Koordinatensysteme werden häufig für die Erstellung von Karten mit großem Maßstab (kleine Raumausschnitte) verwendet. Der verschobene Ursprung kann auf eine bekannte reale Koordinate ausgerichtet sein, für die Datenerfassung können jedoch Peilungen und Entfernungen mit dem lokalen Koordinatensystem statt mit globalen Koordinaten gemessen werden. Lokale Koordinatensysteme werden in der Regel in Fuß oder Meter ausgedrückt.
Vertikale Koordinatensysteme
Vertikale Koordinatensysteme stellen eine Referenz für Z-Koordinaten bereit, nämlich Maßangaben für die Höhe oder Tiefe von Features. Sie werden stets in linearen Einheiten, z. B. Meter oder Fuß, gemessen. Durch ein vertikales Koordinatensystem wird eine höhere Positionsgenauigkeit bei der Analyse und Bearbeitung erreicht. Es wird aber nicht standardmäßig für neu angelegte Karten und Szenen verwendet, sondern muss ihnen extra zugewiesen werden.
Vertikale Koordinatensysteme sind entweder schwerkraftabhängig oder ellipsoidförmig. Schwerkraftabhängige vertikale Koordinatensysteme werden am häufigsten verwendet. Sie referenzieren eine Berechnung der mittleren Meeresspiegelhöhe (bzw. werden in manchen Fällen aus der Lage eines einzelnen Punktes abgeleitet.) Ellipsoidförmige Koordinatensysteme beziehen sich auf eine mathematisch abgeleitete kugelförmige oder ellipsoide Oberfläche. Da diese mithilfe eines mathematischen Modells berechnet werden, sind ellipsoidförmige Koordinatensysteme einfacher aufgebaut als schwerkraftabhängige vertikale Koordinatensysteme, doch kann es darin insbesondere in Anwendungen mit sehr großen Maßstäben zu erheblichen Ungenauigkeiten kommen. Beispielsweise kann es bei der Verwendung eines ellipsoidförmigen vertikalen Koordinatensystems vorkommen, dass ein Wasserlauf auf einer Karte mit großem Maßstab scheinbar in eine andere Richtung fließt. Wenn Sie ein ellipsoidförmiges vertikales Koordinatensystem verwenden, sollten Sie sicherstellen, dass es mit dem horizontalen geographischen Koordinatensystem übereinstimmt. Wenn die Höhe eines Z-Wertes beispielsweise in NAD 1983 definiert ist, dann muss das geographische Koordinatensystem oder das geographische Koordinatensystem innerhalb eines projizierten Koordinatensystems auch in NAD 1983 definiert sein, nicht in WGS84.
Vertikale Koordinatensysteme in einer globalen Szene müssen mit einer Ausnahme ellipsoidförmig sein. Sie können schwerkraftabhängig sein, wenn sie die gesamte Erdkugel umfassen. Beispiele für globale vertikale schwerkraftabhängige Koordinatensysteme sind EGM2008 Geoid und EGM96 Geoid.
Vorsicht:
Beachten Sie, dass das ellipsoidförmige vertikale Koordinatensystem nicht berücksichtigt wird, wenn eine Szene dargestellt wird. Dies könnte sich beim Extrudieren von Features bemerkbar machen.
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Kartenprojektionen
Ein Mittel zum Anzeigen des Koordinatensystems und Ihrer Daten auf einer flachen Oberfläche, z. B. ein Blatt Papier oder ein Bildschirm, wird als Kartenprojektion bezeichnet. Mathematische Berechnungen werden in der Kartenprojektion verwendet, um das auf der geschwungenen Erdoberfläche verwendete Koordinatensystem in ein auf einer flachen Oberfläche verwendetes Koordinatensystem zu konvertieren. Da eine geschwungene Oberfläche nicht ohne Verzerrungen in eine flache Oberfläche transponiert werden kann, gibt es verschiedene Kartenprojektionen, die unterschiedlichen Kompromissen gerecht werden. Einige Kartenprojektionen behalten die Fläche bei, während andere die lokalen Winkel beibehalten. Einige behalten bestimmte Entfernungen oder Richtungen bei. Die Auswahl der Kartenprojektion für das projizierte Koordinatensystem wird von der Ausdehnung, Position und Eigenschaft (Fläche, Entfernung oder Form), die Sie beibehalten möchten, beeinflusst. ArcGIS verfügt über ca. 6.000 Koordinatensysteme, unter denen das für Ihre Daten geeignete zu finden sein sollte. Andernfalls können Sie aus über 100 Kartenprojektionen ein benutzerdefiniertes projiziertes Koordinatensystem für die Anzeige Ihrer Daten erstellen.
ArcGIS Pro führt eine On-the-fly-Neuprojektion durch, sodass alle zu einer Karte hinzugefügten Daten die Koordinatensystemdefinition des zuerst hinzugefügten Layers übernehmen. Solange das Koordinatensystem des zuerst hinzugefügten Layers richtig definiert ist, werden alle anderen Daten mit korrektem Koordinatensystem und korrekten Projektinformationen on-the-fly neu in das Koordinatensystem der Karte projiziert. Diese Methode vereinfacht das Erkunden und Zuordnen von Daten, sollte jedoch nicht für Analysen oder zur Bearbeitung verwendet werden, da sie aufgrund von falsch ausgerichteten Daten zwischen Layern zu Ungenauigkeiten führen kann. Außerdem wird durch die On-the-fly-Projektion von Daten deren Darstellung verlangsamt. Falls Sie Analysen durchführen oder Daten bearbeiten möchten, sollten Sie sie zunächst in ein konsistentes Koordinatensystem projizieren, das von all Ihren Layern verwendet wird. Dabei wird eine neue Version Ihrer Daten erstellt.
Näheres hierzu finden Sie in der Liste aller in ArcGIS Pro unterstützen Kartenprojektionen.
Transformationen
Nachdem Sie das Koordinatensystem definiert haben, das Ihren Daten entspricht, können Sie die Daten auch weiterhin in anderen Koordinatensystemen verwenden. Hier sind Transformationen hilfreich. Bei Transformationen werden Daten zwischen unterschiedlichen geographischen Koordinatensystemen oder zwischen unterschiedlichen vertikalen Koordinatensystem konvertiert. Wenn Ihre Daten nicht ausgerichtet werden, treten in jeder Analyse und Zuordnung, die Sie für die nicht ausgerichteten Daten ausführen, Probleme und Ungenauigkeiten auf.
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