ArcGIS 길이 및 면적 계산 시나리오 [닫기]


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ArcGIS의 다양한 시나리오에서 길이와 면적이 계산되는 방식을 파악하려고합니다. 기능 클래스 필드에서 답을 찾을 수없는 이유를 모르겠지만, 이해하지 못하고 역사가 있다는 것을 알지 못하면 정확한 답을 찾을 수 없습니다. 물음표를 채우도록 도와 줄 수 있습니까? 또는 내가 왜이 모든 것에 대해 잘못 가고 있는지 말해주십시오. )

GCS = 지리 좌표계 PCS = 투영 좌표계
모든 링크는 10.1 도움말 문서-

  1. 피처 클래스 shape_length 및 shape_area 필드
    a. GCS-?
    비. PCS-단순 평면 사용
    c. 쉐이프 파일을 제외하고 항상 자동 업데이트됩니까? 예

  2. ArcMap 측정 도구
    a. GCS-기본 측지선, 대안은 Loxodrome 및 Great Elliptic이지만 평면은 아닙니다. 면적 계산이 불가능합니다!
    비. PCS-기본 평면, 대안 지오 데식, Loxodrome 및 그레이트 타원
    http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.1/index.html#//00s500000022000000

  3. 속성 테이블 계산기
    a. GCS-자료 없음
    b. PCS-평면
    http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.1/index.html#//005s00000027000000

  4. 필드 계산 도구 (데이터 관리 도구 상자)
    a. GCS-측지 선형, 이용 가능하지만 의심스러운
    b. PCS-평면
    http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.1/index.html#//00170000004m000000

  5. 버퍼링 도구 (및 기타 도구)
    a. GCS-측지선
    b. PCS-평면형 또는 GCS 출력 지정 http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.1/index.html#//000800000019000000

  6. 자바 스크립트 API 클라이언트 측
    a. GCS-측지 면적 및 길이 함수
    b. PCS-웹 메르카토르에서 지리적 위치로 변환 (또는 지오메트리 서비스 사용) http://help.arcgis.com/en/webapi/javascript/arcgis/help/jsapi/namespace_geometry.htm

  7. Flex API 클라이언트 측
    a. GCS-측지 면적 및 길이 함수, "길이 [또는 면적]은 맞춤형 원통형 등 면적 투영법을 사용하여 계산됩니다". 이것은 자바 스크립트 API에서 언급되지 않았습니다!
    비. PCS-웹 메르카토르에서 지리적으로 변환 가능 http://resources.arcgis.com/en/help/flex-api/apiref/com/esri/ags/utils/GeometryUtil.html

  8. ArcGIS Server REST API-형상 서비스
    a. GCS-측지선
    b. PCS-평면
    http://help.arcgis.com/en/webapi/javascript/arcgis/help/jsapi/geometryservice.htm

또 다른 질문은 측지선 측정이 정확히 무엇입니까? 나는 그것이 spheroid (haversine?)의 3D trig formula를 의미한다고 생각했습니다. 그리고 면적 계산에 사용하기에는 너무 느리므로 동일한 면적 투영이 사용되는 이유는 무엇입니까?

길이와 면적을 결정할 때 또 다른 질문은 동일한 기준점을 사용하는 지오 데식 계산보다 등가 면적 투영이 더 정확합니까? 왜 간단히?


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마지막 질문에 대해서는 다각형 영역 계산을위한 가장 정확한 좌표계 란 무엇입니까? 를 참조하십시오 . . 두 번째로 타원체에 대해 동일한 면적 투영법이 있기 때문에 타원체 특정 코드를 작성하는 것보다 그러한 투영법으로 영역을 계산하는 것이 훨씬 쉽습니다. 투영은 모든 거리를 충실하게 재현하지 않기 때문에 거리 계산에 적합하지 않습니다 . 따라서 직접적인 구면 및 타원체 거리 공식은 종종 좋은 GIS에서 구현됩니다.
whuber

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1.b, 3.b 및 4.b는 투영 좌표계를 사용 하므로 평면형입니다. 1.c는 지오 데이터베이스 (개인 / 파일 / SDE)를 사용할 때 항상 자동 업데이트됩니다.
Jens

2
질문을 나누는 것이 가장 좋을 것 같습니다. 그렇게하면 각각에 대한 최상의 답변을 얻을 수 있습니다. 그런 식으로 답변에 투표하는 것이 더 쉬울 것입니다.
RK

1
여기에 약 10 개의 질문이 있다고 생각합니다. 각 질문은 한 번에 하나씩 제시된 경우 (별도의 질문으로) 신속하게 답변되었을 것입니다. 한 번에 많은 질문이 나오면 Q & A 스타일의 응답이 어려워집니다.
PolyGeo

1
입니다 하지 CW에 대한 좋은 후보. 더욱이, 그것은 너무 광범위하지는 않다. ArcGIS가 면적 및 길이 계산을 수행하기 위해 제공하는 다양한 방법을주의 깊게 열거했기 때문에 그렇게 보인다. 여전히 매우 명확하게 초점을 맞춘 하나의 질문입니다.
whuber

답변:


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귀하의 질문은 본질적으로 넓은 지역에서 길이와 면적의 정확하고 효율적인 계산에 관한 것입니다. 실제 세부 사항 (이 경우 ArcGIS 관련)은 이미 귀하와 다른 사람들이 작성하고 있습니다. 그들은 또한 다음과 같은 일반적인 결론을 지적하는 것 같습니다.

  • 길이는 측지 (지리) 좌표를 통해 가장 잘 계산됩니다.
  • 면적은 동일 면적 투영 평면 좌표를 통해 가장 잘 계산됩니다. [편집 : 그러나 경계의 복잡성 또는이를 설명하는 데 필요한 정점의 수 역시 한 가지 요인입니다. @cffk의 답변 참조]

다음은 몇 가지 설명입니다.

측지가 있다

수학적으로 정의 된 표면에서 두 점 사이의 가장 짧은 선 (평면의 직선 또는 구의 큰 원호)

http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn?s=geodesic%20line (FYI, 타원체에서 측지선은 일반적으로 약간 S 자 모양입니다.)

측지선 (타원체의 길이) 계산은 잘 알려진 피타고라스 방정식을 사용하는 것과 비교하여 상대적으로 어렵지만 가능하고 정확합니다. 그러나 타원체 의 면적 계산에 비해 상대적으로 쉽습니다 .

지도 투영은 일반적으로 선형 스케일을 유지하지 않으므로 투영 좌표는 일반적으로 길이 계산에 적합하지 않습니다. (예외는 있지만 투영의 위치 또는 진행 방향에 따라 달라집니다.) area의 경우 , 면적 스케일을 정확하게 유지하는 투영 등급이 있습니다 : 등 면적 투영. 평면에서 면적을 계산하는 것은 매우 간단하며 등 면적 투영법을 사용하면 정확합니다.

측지선이나지도 투영에 도움이 될만한 좋은 자료가 많이 있습니다. 예를 들어, 기하학적 측지 : Maarten Hooijberg의 정보 및 컴퓨터 기술 사용 .


측지선을 S 자형으로 특징 짓는 것은 그것이 최단 경로가 아니라는 것을 암시하기 때문에 오해의 소지가 있습니다. 지오 데식을 두 개의 일반 섹션 사이에 끼워진 S 자 곡선으로 묘사 한 다양한 그림을 알고 있습니다. 그러나 나는 이것이 정확하지 않다고 생각합니다.
cffk

두 개의 일반 섹션 중 어느 것도 측지선이 아닌 경우 측지선이 이들 사이에 끼워 져서 양쪽 끝에 적절하게 일치하지 않아야합니까?
Martin F

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면적 측정에 관한 질문에 대답합니다. 모서리가 측지선 인 다각형의 면적을 측정하려면 다음 두 가지 중에서 선택할 수 있습니다.

  1. 투영 된 모서리가 측지선을 충실하게 따르도록 각 모서리에 충분한 추가 정점을 삽입하여 다각형을 동일한 영역 투영으로 투영하고 투영 된 공간의 영역을 측정합니다.
  2. 측지 다각형의 면적에 대한 공식을 사용하십시오.

두 번째 방법은 다각형 가장자리가 매우 짧지 않으면 일반적으로 더 빠르고 정확합니다. 불행히도 arcgis는이 방법을 구현하지 않습니다 (그러나해야합니다!). 그러나 GeographicLibproj (버전 4.9.0 이상)가 수행합니다. 자세한 내용은 측지선 다각형 영역의 Wikipedia 기사 를 참조하십시오.


+1 그러나 주거 지역의 소구역과 같은 작은 다각형에 적용될 때 측지선 계산의 정확성에 대해 걱정합니다. 최종 지역에 도달하기 위해 넓은 지역을 더하고 빼기 때문에 엄청난 취소와 손실이 있습니다. 정도. 좌표가 실제로 배정 밀도 인 경우에는 이것이 문제가되지 않았지만, 계산을 위해 통합 그리드로 좌표를 이산하는 GIS (ArcGIS 포함)를 사용하면 거의 모든 고유 정밀도를 지우고 가비지 결과를 생성 할 수 있습니다.
whuber

시작 좌표에 오류가있는 경우 수행 할 수있는 작업이 없습니다. 그러나 배정도를 사용한 측지 면적 공식의 전체 정확도는 정점 당 최악의 0.1m ^ 2입니다. 일반적인 오류는 훨씬 적습니다. 폴란드의 여러 지방 경계를 신중하게 점검했습니다. 예를 들어 크라코프의 다각형에는 8416 개의 정점이 있습니다 (가장 긴 가장자리 = 405m, 가장 짧은 가장자리 = 0.02m). 실제 영역 (WGS84) = 326798565.428446 m ^ 2, 계산 영역 (GeographicLib의 Planimeter 유틸리티) = 326798565.4285 m ^ 2.
cffk

오른쪽 : 배정 밀도는 약 52 비트의 정밀도를 가지며 Gauss-Bonnet (각 초과) 계산에서 20을 넘지 않기 때문에 좋습니다. 그러나 부호있는 정수는 최대 32 비트의 정밀도를 가지며 (분석 영역이 초기화되는 방법에 따라 종종 조금 더 적습니다) 따라서 20 개를 잃으면 눈에 띄게 될 수 있습니다. 좌표 자체의 오류의 영향이 아니라 계산의 정밀도 손실에 대해 이야기하고 있습니다.
whuber

왜 이와 같은 계산 중에 실제 수량을 부호있는 정수로 나타내 려는지 잘 모르겠습니다. (정확도 손실에 대한 20 자리의 추정치는 어디에서 왔습니까?) 현실적인 다각형의 오류를 추정하는 것이 어렵다는 데 동의합니다. 위에서 인용 한 크라코프의 경우, 나는 무차별 대입으로 실제 면적을 계산했습니다 (시리즈에서 20 개의 항을 유지하는 면적 공식을 평가하고 75 자리의 산술을 사용함). 또한 폴란드의 다른 지방과 국가 (68000 정점), 면적 = 312e9 m ^ 2, 오류 = 0.001 m ^ 2에 대한 비슷한 데이터가 있습니다.
cffk

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확인. 그러나 정수 그리드에서 좌표를 나타내는 것이 왜 배정도 대신 정수를 사용하여 해당 좌표에서 계산을 수행 해야하는지 왜 여전히 알지 못합니다. 따라서 좌표를 그리드로 정량화하는 정확도를 높이는 것으로 보입니다. 그러나 면적 계산 중 계열 잘림 및 반올림으로 인한 추가 오류는 매우 작게 만들 수 있습니다 (위 예 참조).
cffk
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