Просмотр кода страницы Перевод долготы-широты в метры и подходы по работе в MapInfo

== Порядок обработки данных ==
1. Открываем таблицу Excel. Приводим ее к виду набора однородных данных – заголовки должны быть у всех столбцов, имеющих данные, и располагаться в первой строке. Столбцы без данных должны быть удалены.
2. Сохраним файл с простым именем, например D20120503.xls. С вот таким заголовком:
{| class="wikitable"
|-
! Время !! Высота над УМ !! Датчик скорости !! Координата-1 !! Координата-2 !! Обороты двигателя !! Конечная 
|-
| 2012-05-03 07:31:40 || 521 || 18 || 51.822845 || 107.679138 || 1482 || мелькомбинат 
|-
| 2012-05-03 07:32:27 || 525 || 22 || 51.81982 || 107.682434 || 1208.4 ||  
|-
|}
3. Загрузим данные в MapInfo (галочку – создать копию ставим обязательно):

[[Файл:Bsf a001 03.gif|563px|рис.1]]

Примечание: для обработки данных использована ГИС MapInfo версии 9.5, однако описанные алгоритмы работают в версиях от 7.8 (а должны и ранее). Исключения могут быть связаны только с форматом файла Excel, в котором созданы исходные данные, и который умеете читать "напрямую" программа Мапифно.

4. Используем заголовки для наименования столбцов:

[[Файл:Bsf a001 04.gif|рис.2]]

5. Подтвердим выбранные самой MapInfo типы данных:

[[Файл:Bsf a001 05.gif|рис.3]]

6. Откроем таблицу для просмотра в виде списка, т.к. пока у нас есть только атрибутика, но нет геометрии:

[[Файл:Bsf a001 06.gif|рис.4]]

7. Выполним фильтрацию данных, т.к. в некоторых строках есть некорректные данные, т.е. точки с отрицательной высотой над уровнем моря, отрицательными координатами или отрицательной скоростью:

[[Файл:Bsf a001 07.gif|рис.5]]

Такие данные не позволили бы нам произвести расчет в Excel даже если бы мы использовали функции для пересчета сферических координат, видимо полученных от устройства GPS, в плановые метровые. Для этого создадим и выполним SQL запрос:

[[Файл:Bsf a001 08.gif|рис.6]]

8. Получим вот такой результат:

[[Файл:Bsf a001 09.gif|806px|рис.7]]

9. Удалим из таблицы все строки, содержащие некорректные данные, нажав Del. После этого сохраним таблицу и упакуем ее.

10. Теперь вычислим несколько параметров наших данных. Опять же через SQL запрос:

[[Файл:Bsf a001 11.gif|рис.8]]

11. И сразу еще один запрос на данных предыдущего запроса:

[[Файл:Bsf a001 12.gif|рис.9]]

12. В результат получим:

[[Файл:Bsf a001 13.gif|рис.10]]

''Все эти данные нам понадобятся, что бы создать геоинформацию к нашей Excel таблице.''

На основании выполненных вычислений, мы получили пределы, в которые вписываются все координаты измерений. Используя явное указание границ (см. ниже) при задании системы координат (проекции) таблицы MapInfo, мы существенно повышаем точность измерения. Вычислив среднее значение "Координата_2", мы получили возможность выбрать центральный меридиан проекции "Поперечная Меркатора" (или проекция "Гаусса-Крюгера"). Это сделано для того, что бы уменьшить различие между спроецированными расстояниями (переведенными на плоскость спроецированной поверхности) и расстояниями, вычисленными с учетом кривизны Земли, т.к. в дальнейшем при переходе от координат в градусах к координатам в метрах, для вычисления расстояний между точками мы будем использовать обычную формулу Пифагора для 3-х мерного пространства.

13. Откроем окно "Управление параметрами и полями таблицы" в MapInfo добавим два поля для плановых (плоских, метровых ) координат – X,Y:

14. В этом же окне присвоим таблице систему координат - установим проекцию «Долгота/Широта WGS84»:

[[Файл:Bsf a001 15.gif|рис.11]]

15. В окне MapBasic должны появиться две команды:

:''Alter Table "D20120503" ( add X Float,Y Float ) Interactive
:''Create Map For D20120503 CoordSys Earth Projection 1, 104''

16. Для нас важна вторая строка, которая и создает систему координат (СК) таблицы. Нас она не устраивает, т.к. создает СК, которая охватывает весь мир, что плохо для точности наших данных. [http://gis-lab.info/forum/viewtopic.php?f=17&t=4708&hilit=+%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C#p21658 Обсуждение проблемы смотрим вот здесь] 
Изменим строку команды, что она приобрела вот такой вид – добавим ей границы координат, полученные в п.12, с некоторым запасом:

:''Create Map For D20120503 CoordSys Earth Projection 1, 104 Bounds (107.5, 51.7) (107.8, 52)''

После этого вставим эту строку в окно MapBasic, встанем на ее конец (или выделим ее целиком) и нажмем «Ввод». Далее для любой строки команд, необходимость выделения вставленной команды и ее ввода будет подразумеваться.

17. Теперь создадим точки на месте координат:

[[Файл:Bsf a001 18-1.gif|рис.12]]
[[Файл:Bsf a001 18-2.gif|рис.13]]
[[Файл:Bsf a001 18-3.gif|рис.14]]

18. Кнопку «Проекция» - не трогаем. Тогда проекция вычисления координат и проекция таблицы – совпадут по умолчанию.

19. В результате получим вот такую карту:

[[Файл:Bsf a001 20.gif|рис.15]]

:''Смущают уходы в сторону, но это уже вопрос корректности данных. Будем надеяться, что там точки идут в обоих направлениях.''

20. Пришло время пересчитать координаты точек. Но для этого надо установить прямоугольную систему координат. Сделаем это на примере проекции UTM. Причем опять с использованием шаблона из стандартных проекций, которые потом подправим «под себя». Для этого сделаем самое простое – установим проекцию окна карты:

[[Файл:Bsf a001 21.gif|рис.16]]

21. Выберем самую первую – UTM-1N:

[[Файл:Bsf a001 22.gif|рис.17]]

22. В окне карты получится ужас, но выставленные параметры нам нужны только как образец, который мы исправим под свои нужды.

23. В окне MapBasic’а будет выведена следующая команда, соответствующая установке для текущего окна карт выбранной нами проекции:
:''Set Map XY Units "m" CoordSys Earth Projection 8, 104, "m", -177, 0, 0.9996, 500000, 0''

24. Заменим эту проекцию на нужную нам, взяв новый центральный меридиан из среднего значения координат таблицы (п.13):
:''Set Map XY Units "m" CoordSys Earth Projection 8, 104, "m", 107.63, 51, 1, 250000, 0 Bounds (0,0) (500000, 500000)''

26. Обращаю внимание, что мы в параметрах проекции заменили их практически все – оставив только первые ''«8, 104, "m",»'' (что означает проекция «поперечная Меркатора», на датуме WGS84, единица измерения координат «метры»):

:a. Затем задали – центральный меридиан  '''''107.63''''';

:b. ''0'' (экватор) заменили на минимальную южную границу = ''51'' (градус северной широты);

:c. ''0.9996'' – стандартный масштабный коэффициент для проекции UTM заменили на ''1'', т.к. наши измерения предполагаются возле центрального меридиана (ЦМ) проекции, а стандартный масштабный коэффициент для UTM уменьшает расстояния возле ЦМ.;

:d. Уменьшили ложное восточное смещение – заменили ''500000'' на ''250000'' (что то же для наших данных). Принципиального значения это не имеет. Могли и 0 поставить, округления во внутренних расчетах MapInfo для таких величин будут незначительны. Вот в случаях, когда используется проекция СК-42 или СК-95, то «добавочные» миллионы, задающие зону, могут оказать неприятное воздействие на MapInfo, да и на Excel - то же.;

:e. ''0'' – ложное смещение на север, оставили ''0'', т.к. уже сдвинули начало системы координат задав смещение в п. 26.b;

:f. Задали границы карты - ''Bounds (0,0) (500000, 500000)''. Это существенно для Mapinfo только при вычислении координат. Для окна карты не имеет никакого значения. Границы выставили из предположения, что все наши координаты впишутся в квадрат 500 на 500 км.

27. Проверим, что наши параметры вернули карте нормальный вид, такой как она имела изначально – дадим команду показать все слои карты в нашем окне:

[[Файл:Bsf a001 27.gif|рис.15]]

28. Откроем таблицу в виде списка, что бы видеть результаты вычислений.

29. Теперь установим систему координат, которую MapInfo , будет использовать для расчета координат. Для этого введем следующую строку в окно MapBasic, используя ранее полученную строку как шаблон:
:''Set CoordSys Earth Projection 8, 104, "m", 107.63, 51, 1, 250000, 0 Bounds (0, 0) (500000, 500000)''
30. Пришло время вычислить координаты. Для этого используем команду:
:''Update D20120503 set col8=centroidx(obj),col9=centroidy(obj)''
31. ''COL8'' и ''COL9'' – это псевдонимы для 8 и 9 колонки, соответственно. Вместо них обычно используют настоящие названия колонок, но так проще и короче.

32. Наша открытая списком таблица обновится и приобретет вот такой вид:

[[Файл:Bsf a001 32.gif|рис.15]]

33. Обязательно сохраним ее.

34. Теперь нам надо вернуть данные в Excel. Проще всего это сделать, сохранив данные в тестовый формат, т.к. экспорта в Excel в MapInfo – нет. По крайней мере, в моей версии.

[[Файл:Bsf a001 34.gif|рис.15]]

35. Выберем вот такие параметры экспорта:

[[Файл:Bsf a001 35.gif|рис.15]]

36. Сознательно добавим букву «а» к имени, предложенному Mapinfo, т.к. ниже мы загрузим экспорт обратно, а если имя текстового файла совпадет с именем таблицы, MapInfo не даст нам ее открыть.

37. Откроем экспортированную таблицу:

[[Файл:Bsf a001 37.gif|рис.15]]

38. Присвоим открытой таблице координатную систему для гео-объектов, используя полученные ранее команды как шаблон:
:''Create Map For D20120503a CoordSys Earth Projection 8, 104, "m", 107.63, 51, 1, 250000, 0 Bounds (0,0) (500000, 500000)''

39. То, что это удалось можно увидеть, добавив новую таблицу в окно карты:

[[Файл:Bsf a001 39.gif|рис.15]]

''До момента создания пространственной привязки таблица не появляется в списке слоев.''

40. Создадим точки и в этой таблице, только изменим их форму и цвет:

[[Файл:Bsf a001 40.gif|рис.15]]

41. И естественно выберем новые расчетные столбцы в качестве координат создаваемых точек.
После нажатия на «OK» - окно карты измениться. В нем появятся новые геокодированные точки:

[[Файл:Bsf a001 41.gif|рис.15]]

42. Максимально приблизим одну из точек, что бы стало заметно различие между старыми (фиолетовыми) и новыми (зелеными) точками:

[[Файл:Bsf a001 42.gif|рис.15]]

Видим, что оно составило 4 мм. Это плата за пересчет и округление. 
''На мой взгляд, в большей степени за округление, с которым Mapinfo вывел данные в текстовый файл – всего 2 символа после запятой (точки). Эту точность можно принудительно увеличивать с помощью функции Format$, но это в этом случае не играет большой роли.''

43. Все. С MapInfo закончили. Надо возвращаться в Excel.
''Пункты с 37-го по 42-ой можно опустить.'' Они были необходимы только для проверки корректности выполненных нами манипуляций с координатными системами.

44. Открываем результат экспорта как текстовый файл в Excel. 

[[Файл:Bsf a001 44-1.gif|рис.15]]
[[Файл:Bsf a001 44-2.gif|рис.15]]
[[Файл:Bsf a001 44-3.gif|рис.15]]

45. Получим вот такую таблицу в Excel и добавим в нее две колонки «расстояние» (между соседними точками) и «путь» (сумму расстояний):

[[Файл:Bsf a001 45.gif|рис.15]]

46. Заполним ячейки в новых колонках формулой:

a. ячейка J2 ‑ '''«0»'''

b. ячейка K2 – '''«0»'''

c. В ячейке J3 напишем формулу - '''''«=КОРЕНЬ((H2-H3)*(H2-H3)+(I2-I3)*(I2-I3)+(B2-B3)*(B2-B3))»''''' (Теорема Пифагора для 3-х мерного пространства)

d. в ячейке K3 напишем  '''«=K2+J3»''' - это суммарный путь, пройденный до этой точки.

e. Теперь «растянем» формулу из ячеек '''''J3:K3''''' на все оставшееся заполненное пространство листа Excel.
Существуют и более правильные способы задания формулы на столбцы, но они слегка длиннее и мудренее, чем просто «взять за угол и растянуть».

47. Мы получили искомый результат :) Все строки содержат расстояние от точки до предшествующей ей, а так же пройденный путь.

48. Сохраним этот результат. Excel сообщит нам, что наш формат не поддерживает все возможности Excel, поэтому для последующее обработки надо сохранить данные в его формат.

49. Теперь, ''по уму'', надо бы построить линию по этим точкам, что бы убедиться, что расстояние мы измерили без погрешности.

50. Для этого воспользуемся программой перевода последовательности точек в полилинию (или полигон):

[[Файл:Bsf a001 50.gif|рис.15]]

''Примечание: приведенная программа является собственной разработкой (с)2011. В новые версии MapInfo входит улучшенный аналог, который позволяет задавать построение множества геобъектов из наборов точек, в то время как эта программа создает единственный объект на основании входного списка. Более функциональные программы используют для определения порядка создания вершин два индекса - первый задает объекты, второй, порядок вершин в объекте. Приведенные в статье программа не использует индексов, а создает вершины в том же порядке как они записаны в исходных файлах.
Кроме того возможно создание геообъектов через программы библиотеки GDAL/ORG, как это описано в статье ''[http://gis-lab.info/qa/csv2shp.html Конвертация данных из CSV в SHP и обратно с OGR]
51. Вот что получим, измерив длину новой линии:

[[Файл:Bsf a001 51-1.gif|рис.15]]

Или с учетом кривизны Земли:

[[Файл:Bsf a001 51-2.gif|рис.15]]

52. Тут надо помнить, что вычисления в MapInfo производятся только по двумерным координатам при геообъекте, высоту '''''h''''' она считать не умеет и для узлов не хранит. Результат вычислений в Exec = '''''226 781 m.'''''

53.  Если я ничего не перепутал то, то что казалось набором последовательных точек, оказалось набором вершин от разных проходов по одному пути, пройденных в разное время:

[[Файл:Bsf a001 53.gif|рис.15]]

Ключевые слова: MapInfo, MapBasic команды, Select SQL, долгота/широта, преобразование координат, пользовательские проекции