Es ist sehr wichtig, das richtige Raumbezugssystem für Ihre Raster-Daten zu definieren. ArcGIS-Anwendungen, wie ArcMap, oder Datasets, wie Mosaik-Datasets, können "on-the-fly" neu projizieren. Dies ist zwar nützlich, doch bei jeder Transformation eines Raster-Datasets gibt es eine Änderung in den Zellen, da sie resampelt werden. Dies sollten Sie minimieren, um die bestmögliche Bild- und Datenqualität zu gewährleisten.
Wenn Sie ein Raumbezugssystem für ein Raster-Dataset definieren, definieren Sie die zum Speichern der Daten verwendete Projektion. Dies wirkt sich direkt auf die Zellen aus, da sie permanent resampelt werden, um dieser Projektion zu entsprechen. Wenn Sie ein Raumbezugssystem für einen Raster-Katalog oder ein Mosaik-Dataset definieren, definieren Sie im Allgemeinen nicht die zum Speichern der Daten verwendete Projektion, sondern die Projektion, die zum Verwalten der Daten und Erstellen der Footprints, Grenzen oder sonstigen Features verwendet wird.
Ein Raumbezug ist das Georeferenzierungs- und Koordinatensystem, das geographischen Daten, wie zum Beispiel Raster-Datasets, Raster-Katalogen und Mosaik-Datasets, zugewiesen wird. Die Begriffe "Koordinatensystem" und "Raumbezugssystem" können synonym verwendet werden. Wenn Sie in ArcGIS ein Raumbezugssystem verwenden, umfasst dies im Allgemeinen sowohl das geographische als auch das projizierte Koordinatensystem. Es gibt viele verschiedene Koordinatensysteme. Jedes Koordinatensystem wird durch folgende Faktoren definiert:
- Die Messwertumgebung, die entweder geographisch oder planimetrisch ist.
- Die Maßeinheit (meist Fuß oder Meter bei projizierten Koordinatensystemen oder Dezimalgrade bei geographischer Breite/Länge).
- Bei projizierten Koordinatensystemen die Definition der Kartenprojektion
- Durch andere Eigenschaften des Maßsystems, wie etwa durch einen Bezugssphäroid, ein Datum und Projektionsparameter, beispielsweise eine oder mehrere Standardparallelen, einen Mittelmeridian sowie mögliche Verschiebungen in X- und Y-Richtung
Es gibt zwei gebräuchliche Arten von Koordinatensystemen, die in geographischen Informationssystemen verwendet werden:
- Geographische Koordinatensysteme verwenden eine dreidimensionale sphäroidische Oberfläche zur Bestimmung von Positionen auf der Erdoberfläche (wobei die Koordinaten vom Erdmittelpunkt aus gemessen werden). Breitengrad und Längengrad definieren ein globales oder sphäroidisches Koordinatensystem.
- Projizierte Koordinatensysteme basieren auf einer flachen zweidimensionalen Oberfläche, wie bei einer gedruckten oder angezeigten Karte, was daher auch als Kartenprojektion bezeichnet wird. Bei Kartenprojektionen werden mathematische Formeln verwendet, um sphäroidische Koordinaten auf dem Globus in flache planare Koordinaten umzurechnen.
Bei manchen Raster-Daten kann zusätzlich zu einem horizontalen geographischen oder projizierten Koordinatensystem auch ein vertikales Koordinatensystem (oder Z-Koordinatensystem) vorhanden sein. Ein vertikales Koordinatensystem kann auf einem anderen Datum als das entsprechende horizontale Koordinatensystem basieren. Das vertikale Maß wird dann anhand eines ellipsoidförmigen oder schwerkraftbasierten Globus definiert und deshalb manchmal auch als orthometrische oder Geoid-Höhe bezeichnet. Normalerweise definiert ein vertikales Koordinatensystem auch die lineare Einheit, Richtung und vertikale Verschiebung gegenüber der definierten globalen Oberfläche.
Anders als bei einem geographischen Koordinatensystem sind bei einem projizierten Koordinatensystem die Längen, Winkel und Flächen in den zwei Dimensionen konstant. Allerdings entstehen bei allen Kartenprojektionen, die die Erdoberfläche als ebene Karte darstellen, Verzerrungen in Bezug auf Entfernung, Fläche, Form oder Richtung, da versucht wird, dreidimensionale Daten auf einer zweidimensionalen Ebene darzustellen. Wenn Sie einen Raumbezug für Speicherung und Resampling Ihrer Raster-Daten wählen, müssen Sie auch die Projektion wählen, bei der die Verzerrung des Typs, der Ihnen am wichtigsten ist, minimiert wird.
Da unterschiedliche Projektionen Verzerrungen unterschiedlichen Typs verursachen, sind sie für bestimmte Zwecke vorgesehen. Die eine Kartenprojektion könnte für Daten mit großem Maßstab in einer begrenzten Fläche verwendet werden, während eine andere für eine Weltkarte mit kleinem Maßstab verwendet wird. Einige Projektionen sind so angelegt, dass die Verzerrungen einer oder zweier Dateneigenschaften (Entfernung, Fläche, Form oder Richtung) minimiert werden. So kann eine Projektion beispielsweise die Fläche eines Features bewahren, das Shape jedoch verfälschen. Zum Beispiel ist die Mercator-Projektion eine Zylinderprojektion, bei der am genauesten die Daten entlang des Mittelmeridians (Äquator) projiziert werden. Mit zunehmendem Abstand nach Norden oder Süden nimmt allerdings die Verzerrung ständig zu (etwa 80° Nord oder Süd). Deshalb können Sie, wenn Sie Daten über die Welt projizieren möchten, die Robinson-Projektion oder Dezimalgrade verwenden. Wenn Sie ein Mosaik-Dataset erstellen, das eine globale Ausdehnung hat oder mit Web-Services kombiniert wird, können Sie die Projektion "WGS 1984 Web Mercator Auxiliary" verwenden.
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Weitere Informationen zur Kartenprojektion
Mit diesen Beschränkungen können Sie umgehen, indem Sie Kartenprojektionen verwenden, die hinsichtlich Verwendung, geographischer Position und Ausdehnung passen.
Wenn Sie ein Raumbezugssystem für Ihre Raster-Daten definieren, sollten Sie ein Raumbezugssystem definieren, das den gesamten Dateninhalt abdecken kann. Sie können beispielsweise World Mercator für ein Mosaik-Dataset verwenden. Dies ist eine angemessene Standardeinstellung für eine kleine Fläche, die nicht sehr weit in die nördlichen oder südlichen Breitengrade reicht. Je nach der Position Ihrer Daten könnten aber andere Projektionen besser geeignet sein. Zum Beispiel erhalten Sie beim Kartieren des Festlandes der Vereinigten Staaten bessere Ergebnisse, wenn Sie die flächentreue Albers-Kegelprojektion verwenden. Bei vielen Ländern gibt es eigene Projektionen und sogar spezielle Projektionen für ihre Hoheitsgebiete oder Staaten, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen. Zum Beispiel verwenden die Vereinigten Staaten mindestens eine Projektion für jeden Bundesstaat und je nach Größe des Bundesstaates oft sogar mehrere.
Wenn Sie ein Dataset aus vielen Raster-Datasets erstellen möchten, werden sie unter Umständen feststellen, dass Ihre Raster-Datasets mehrere Projektionen umfassen. Zum Beispiel könnten diese Datasets in mehreren UTM-Zonen liegen. Am besten sollte das neue Dataset (Raster-Dataset, Mosaik-Dataset oder Raster-Katalog) mit einem Raumbezugssystem definiert werden, das die vorhandenen UTM-Zonen überspannen kann, anstatt sich auf lediglich eine UTM-Zone, zum Beispiel die mittlere Zone, zu konzentrieren, da mit zunehmender Entfernung vom zentralen Längengrad dieser UTM-Zone auch die Verzerrung zunimmt.
Wenn Sie ein Mosaik-Dataset oder einen Raster-Katalog aus gekachelten Raster-Daten erstellen, wie zum Beispiel Orthofotos oder die topografischen USGS-Karten, sollten Sie für das Mosaik-Dataset bzw. den Raster-Katalog dieselbe Projektion verwenden, die auch von den gespeicherten Daten verwendet wird. Wenn dies nicht möglich ist, da verschiedene Projektionen verwendet werden, sollten Sie versuchen, eine Projektion basierend auf demselben Datum zu verwenden. Die topografischen USGS-Karten wurden zum Beispiel ursprünglich mit NAD27 erstellt. Wenn Sie eine Projektion mit diesem Datum verwenden, werden die Kacheln entlang der Kanten ausgerichtet und die Ecken überschneiden sich. Wenn Sie jedoch eine Projektion basierend auf NAD83 verwenden, werden Sie feststellen, dass die Ecken und Kanten nicht mehr perfekt ausgerichtet sind.
Im Abschnitt Raumbezug im Dialogfeld Eigenschaften des Raster-Datasets, Mosaik-Datasets oder Raster-Katalogs werden die Kartenprojektion des Datasets und eine Liste der Parameter der Projektion angezeigt.
Wenn ein Raster-Dataset kein Koordinatensystem enthält, können Sie ein Koordinatensystem zuweisen, indem Sie auf die Schaltfläche Bearbeiten im Dialogfeld Eigenschaften: Raster-Dataset klicken. Wenn Sie dann auf die Schaltfläche Bearbeiten klicken, werden weitere Details über das vorhandene Koordinatensystem, sofern es definiert ist, angezeigt.
Beim Konvertieren zwischen zwei Projektionen können sich auch die Form und Fläche, die eine Zelle auf der Erdoberfläche darstellt, ändern. Jede Projektion behandelt die Beziehung zwischen einer dreidimensionalen und einer zweidimensionalen Welt anders. Deshalb sollten Sie vor jeder Auswahl einer Projektion deren Eigenschaften und Voraussetzungen genau kennen.
Eine Projektion für einen Raster-Katalog oder ein Mosaik-Dataset wird beim Erstellen des Raster-Katalogs bzw. Mosaik-Datasets definiert und kann nicht geändert werden. Wenn Sie die Projektion ändern müssen, müssen Sie das Mosaik-Dataset bzw. den Raster-Katalog neu erstellen.