[Python] Konvertierung von WGS84 in ein ebenes orthogonales Koordinatensystem

Einführung

Bei der Vermessung wird das Ergebnis nicht durch Breiten- und Längengrade ausgedrückt, sondern durch die Koordinatenwerte einer zweidimensionalen Ebene, die als orthogonales Koordinatensystem der Ebene bezeichnet wird. Dies ist ein Memo darüber, wie die gegenseitige Konvertierung durchgeführt wird.

Derzeit werden in Japan 19 orthogonale Koordinatensysteme verwendet. ("Leicht verständliches orthogonales Koordinatensystem der Ebene" vom National Land Research Institute)

Häufiges (?) Missverständnis: Anders als das in der Trägheitsnavigation verwendete Koordinatensystem!

Die Konvertierung des Koordinatensystems klingt einfach, ist es aber

• Konvertieren Sie die Polarkoordinaten (Breite, Länge, Ellipsenhöhe) der Ellipse von WGS84 in die Koordinatenwerte XYZ des orthogonalen Koordinatensystems des Erdmittelpunktkoordinatensystems (ECEF). --Drehen Sie die Werte im orthogonalen ECEF-Koordinatensystem so, dass sie der Tangentialebene in der entsprechenden Ellipse entsprechen

Es ist "anders" als die Geschichte. [Gauß-Kruger-Projektion](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%82%A6%E3%82%B9%E3%83%BB%E3%82%AF % E3% 83% AA% E3% 83% A5% E3% 83% BC% E3% 82% B2% E3% 83% AB% E5% 9B% B3% E6% B3% 95) Ich konnte jedoch nicht dorthin gelangen, da die Formel kompliziert war.

Zuerst habe ich es als einfache Rotationsberechnung wie oben missverstanden, und es war mir peinlich, zurück zu denken, als ich mit Leuten um mich herum sprach und sagte: "Es ist so eine einfache Berechnung."

Unterstützung durch das National Land Research Institute

Sie können die vom National Land Institute bereitgestellte für die Konvertierung verwenden. (Wie erwartet eine öffentliche Einrichtung!)

Zunächst können Sie die Koordinatenwerte zur Konvertierung direkt in den Browser eingeben.

https://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/surveycalc/bl2xyf.html

Es kann auch über die WEB-API verwendet werden. Hier finden Sie die Funktionen und Beschreibungen. Es gibt auch einen Hinweis, dass es ein Limit von 10 Mal in 10 Sekunden von derselben Adresse gibt, damit der Zugriff nicht konzentriert wird.

https://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/main.html

Dies ist ein Beispiel für das Extrahieren durch Angabe der Nummer des ebenen orthogonalen Koordinatensystems.

use_gsi_webapi.py

import requests
from numpy import round
lat, lon = 35.71, 139.74

url = "http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/surveycalc/bl2xy.pl?"
params={'latitude':round(lat, 8), 'longitude': round(lon, 8), "refFrame":2, "zone": 9, 'outputType':'json'}

res =　requests.get(url, params=params)
if res.status_code == requests.codes.ok:
    print(res.json())

Hier wird folgendes Wörterbuch zurückgegeben:

{'OutputData': {
  'publicX': '-32170.0990',
  'publicY': '-8445.1361',
  'gridConv': '0.054477778',
  'scaleFactor': '0.99990088'}}

EPSG

Japans ebene orthogonale Koordinatensystemnummern werden von Japan festgelegt, international jedoch als EPSG. International wird es von EPSG anstelle der Nummer des ebenen rechteckigen Koordinatensystems bezeichnet. (Zum Beispiel, wenn Sie Metashape verwenden, eine Foto-Vermessungssoftware.)

Obwohl es sich um eine Informationsquelle handelt, verstehe ich die Herkunft der Oberfamilie und der Verwaltungsorganisation nicht gut. Das Folgende fühlt sich wie Autorität an.

• Sie können die Erklärung unter epsg.io lesen. Zum Beispiel WGS84. -Sie können nach [EPSG Geodetic Parameter Registry] suchen (http://www.epsg-registry.org/)
• Die Seite Raumbezug verfügt auch über eine Listen- und Suchfunktion.

Verwenden Sie pyproj

Ich habe früher versucht, die WEB-API zu verwenden, dies kann jedoch auch über die Python-Bibliothek erfolgen. Ich erinnere mich nicht, dass es mir schwer gefallen ist, es zu installieren.

test_webapi.py

from pyproj import Transformer

lat, lon = 35.71, 139.74
wgs84_epsg, rect_epsg = 4326, 6677
tr = Transformer.from_proj(wgs84_epsg, rect_epsg)
x, y = tr.transform(lat, lon)
print(x, y)

Beim Ausführen erhalten Sie:

-32170.09900022997 -8445.136058616452

Ich kenne die gültigen Zahlen nicht, aber sie stimmen mit den Ergebnissen des Geographical Survey Institute überein. (4 Stellen nach dem Dezimalpunkt, 0,1 mm!)

Verwendung von CRS

Auf den Straßen wurde die Verwendung von CRS vorgestellt, aber als ich versuchte, es zu verwenden, ...

test_use_pyproj.py

import pyproj
wgs84=pyproj.CRS("EPSG:4326")
jgd2011_9 = pyproj.CRS("EPSG:6677")
lat, lon = 35.71, 139.74
print( pyproj.transform(wgs84, jgd2011_9, lat, lon) )

Ich erhalte eine Warnung, wenn ich es ausführe, aber ich erhalte das gleiche Ergebnis.

/usr/bin/ipython3:1: DeprecationWarning: This function is deprecated. See: https://pyproj4.github.io/pyproj/stable/gotchas.html#upgrading-to-pyproj-2-from-pyproj-1
(-32170.09900022997, -8445.136058616452)

Ich denke, das ist wahrscheinlich der alte Weg. Ich muss das Tutorial sorgfältig lesen! https://pyproj4.github.io/pyproj/stable/examples.html

Zusammenfassung / Verschiedene Gefühle

• Die Konvertierung zwischen WGS84 und dem ebenen orthogonalen Koordinatensystem kann mit der vom Geographical Institute bereitgestellten API erfolgen, aber es scheint, dass dies auch mit pyproj möglich ist. ――Pyproj ist multifunktional und hat einige interessante Funktionen wie 4D Tansform. Daher möchte ich untersuchen, ob noch Kapazitätsreserven vorhanden sind.

Usw. (2020/08/08)