Układ współrzędnych płaszczyzny stanu
Układ współrzędnych płaszczyzny stanu ( SPCS ) to zestaw 125 stref geograficznych lub układów współrzędnych zaprojektowanych dla określonych regionów Stanów Zjednoczonych. Każdy stan zawiera jedną lub więcej stref płaszczyzny stanowej, których granice zwykle pokrywają się z liniami hrabstw. W sąsiednich Stanach Zjednoczonych jest 108 stref, 10 kolejnych na Alasce, 5 na Hawajach, jedna dla Puerto Rico i Wysp Dziewiczych Stanów Zjednoczonych oraz jedna dla Guam. System jest szeroko stosowany do danych geograficznych przez władze stanowe i lokalne. Swoją popularność zawdzięcza co najmniej dwóm czynnikom. Po pierwsze, wykorzystuje prosty kartezjański układ współrzędnych do określania lokalizacji zamiast bardziej złożonego sferycznego układu współrzędnych ( geograficzny układ współrzędnych szerokości i długości geograficznej ). Korzystając z prostych współrzędnych XY kartezjańskiego układu współrzędnych, można zastosować metody „pomiarów płaskich”, przyspieszając i upraszczając obliczenia. Po drugie, system jest bardzo dokładny w każdej strefie (błąd poniżej 1:10 000). Poza określoną strefą płaszczyzny stanu dokładność gwałtownie spada, dlatego system nie jest przydatny do mapowania regionalnego lub krajowego.
Większość stref płaszczyzny stanu jest oparta na projekcji poprzecznej Mercatora lub konformalnej projekcji stożkowej Lamberta . Wybór między dwoma odwzorowaniami mapy opiera się na kształcie państwa i jego strefach. Stany, które są długie w kierunku wschód-zachód, są zwykle podzielone na strefy, które są również długie w kierunku wschód-zachód. Strefy te wykorzystują konforemną projekcję stożkową Lamberta , ponieważ dobrze zachowuje dokładność wzdłuż osi wschód-zachód, ze względu na stożek projekcji przecinający powierzchnię ziemi wzdłuż dwóch linii szerokości geograficznej. Strefy, które są długie w kierunku północ-południe, wykorzystują poprzeczne odwzorowanie Mercatora , ponieważ lepiej zachowuje dokładność wzdłuż osi północ-południe, ponieważ obwód cylindra projekcji jest zorientowany wzdłuż południka długości geograficznej. Zachodnia część Alaski, której maksymalny wymiar znajduje się na przekątnej, wykorzystuje projekcję Oblique Mercator, która minimalizuje łączny błąd w kierunkach X i Y.
Historia
W 1933 roku Departament Transportu Karoliny Północnej poprosił Coast and Geodetic Survey o pomoc w stworzeniu kompleksowej metody konwersji współrzędnych krzywoliniowych (szerokość i długość geograficzna) na przyjazny dla użytkownika, dwuwymiarowy kartezjański układ współrzędnych. Ta prośba rozwinęła się w State Plane Coordinate System (SPCS), który jest obecnie najczęściej używanym wyrażeniem informacji o współrzędnych w lokalnych i regionalnych aplikacjach geodezyjnych i kartograficznych w Stanach Zjednoczonych i na ich terytoriach. Od tego czasu był kilkakrotnie poprawiany. Kiedy zaczęto używać komputerów do mapowania i GIS , układ kartezjański systemu płaszczyzny stanu i uproszczone obliczenia przyspieszyły przetwarzanie przestrzenne i ułatwiły pracę z danymi przestrzennymi.
Mimo że moc obliczeniowa komputerów radykalnie wzrosła od początków GIS, zwiększył się również rozmiar zbiorów danych przestrzennych i złożoność zadań geoprzetwarzania wymaganych od komputerów. Zatem układ współrzędnych płaszczyzny stanu jest nadal użyteczny.
Pierwotnie układy współrzędnych płaszczyzny stanu były oparte na północnoamerykańskim układzie odniesienia z 1927 r. (NAD27). Później standardem stał się bardziej dokładny północnoamerykański układ odniesienia z 1983 r. (NAD83) ( dane geodezyjne to sposób, w jaki układ współrzędnych jest powiązany z fizyczną Ziemią). Niedawno podjęto wysiłki w celu zwiększenia dokładności układu odniesienia NAD83 przy użyciu technologii, która nie była dostępna w 1983 r. Wysiłki te są znane jako „High Accuracy Reference Network” (HARN) lub „High Precision GPS Network” (HPGN). Ponadto podstawową jednostką odległości są czasami stopy, a czasami metry. Tak więc w pełni opisany układ współrzędnych często wygląda mniej więcej tak: „Washington State Plane North, NAD83 HARN, US Survey feet”. Informacje te są potrzebne do dokładnego przekształcenia danych z jednego układu współrzędnych do drugiego.
Problemy
Główny problem z układem współrzędnych płaszczyzny stanu polega na tym, że każda strefa używa innego układu współrzędnych. Nie stanowi to większego problemu, o ile czyjeś potrzeby mieszczą się w granicach danej strefy płaszczyzny stanowej, jak ma to miejsce w przypadku większości samorządów powiatowych i miejskich. Jednak konieczność przekształcenia danych przestrzennych z jednego układu współrzędnych do drugiego może być uciążliwa. Czasami regionalny obszar zainteresowania — taki jak obszar metropolitalny obejmujący kilka hrabstw — przecina granicę strefy płaszczyzny stanu. Przykładem tego jest obszar metropolitalny Seattle . Hrabstwo King , które obejmuje miasto Seattle , używa układu współrzędnych „Washington State Plane North”, podczas gdy hrabstwo Pierce , które obejmuje miasto Tacoma , używa „Washington State Plane South”. Zatem każda agencja regionalna, która chce połączyć dane regionalne pochodzące od samorządów lokalnych, musi przynajmniej część danych przekształcić we wspólny układ współrzędnych.
Zobacz też
- ^ Doyle, David R. (styczeń 2004). „Zestaw narzędzi geodezyjnych NGS, część 7: Obliczanie współrzędnych płaszczyzny stanu” . Profesjonalny magazyn geodetów .