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Proyección Web Mercator

La proyección Web Mercator es casi indistinguible a escala global de una proyección Mercator recortada a alrededor de 85°N a 85°S
Página de inicio de OpenStreetMap en 2018. El estilo estándar de OpenStreetMap, como la mayoría de los mapas web, utiliza la proyección Web Mercator.

Web Mercator , Google Web Mercator , Spherical Mercator , WGS 84 Web Mercator [1] o WGS 84/Pseudo-Mercator es una variante de la proyección de mapas de Mercator y es el estándar de facto para aplicaciones de mapas web . Saltó a la fama cuando Google Maps lo adoptó en 2005. [2] Es utilizado por prácticamente todos los principales proveedores de mapas en línea, incluidos Google Maps, CARTO , Mapbox , [3] Bing Maps , OpenStreetMap , Mapquest , Esri y muchos otros. [4] Su identificador EPSG oficial es EPSG:3857, aunque se han utilizado otros históricamente.

Propiedades

Web Mercator es una ligera variante de la proyección Mercator, utilizada principalmente en programas de mapeo basados ​​en la Web. Utiliza las mismas fórmulas que la proyección Mercator estándar que se utiliza para mapas de pequeña escala . Sin embargo, Web Mercator utiliza las fórmulas esféricas en todas las escalas, mientras que los mapas Mercator de gran escala normalmente utilizan la forma elipsoidal de la proyección. [ cita requerida ] La discrepancia es imperceptible a escala global, pero hace que los mapas de áreas locales se desvíen ligeramente de los verdaderos mapas elipsoidales de Mercator a la misma escala.

Si bien las fórmulas de Web Mercator son para la forma esférica de Mercator, se requiere que las coordenadas geográficas estén en el datum elipsoidal WGS 84. Esta discrepancia hace que la proyección sea ligeramente no conforme . La falta general de comprensión de que Web Mercator difiere del uso estándar de Mercator ha causado considerable confusión y mal uso. [4] : 87  Confundir Web Mercator con el Mercator estándar durante la conversión de coordenadas puede llevar a desviaciones de hasta 40 km en el terreno. [5] [6] Por todas estas razones, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos a través de la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial ha declarado que esta proyección de mapa es inaceptable para cualquier uso oficial. [5]

A diferencia de la mayoría de las proyecciones de mapas para la esfera, Web Mercator utiliza el radio ecuatorial del esferoide WGS 84, en lugar de un equilibrio entre los radios ecuatorial y polar . Esto da como resultado un mapa ligeramente más grande en comparación con la escala indicada (nominal) del mapa que en la mayoría de los mapas.

Fórmulas

Las fórmulas para el Web Mercator son fundamentalmente las mismas que para el Mercator esférico estándar, pero antes de aplicar el zoom, las "coordenadas mundiales" se ajustan de manera que la esquina superior izquierda sea (0, 0) y la esquina inferior derecha sea ( , ) : [7] donde es la longitud en radianes y es la latitud geodésica en radianes. [8]

Debido a que la proyección Mercator proyecta los polos en el infinito, un mapa que utilice la proyección Web Mercator no puede mostrar los polos. Los servicios como Google Maps cortan la cobertura en 85.051129° norte y sur. Esto no es una limitación para los mapas de calles, que es el objetivo principal de dichos servicios. El valor 85.051129° es la latitud en la que el mapa proyectado completo se convierte en un cuadrado y se calcula como y = 0 :

Mezcla esférica y elipsoidal

La proyección no es estrictamente elipsoidal ni estrictamente esférica. La definición de EPSG dice que la proyección "usa un desarrollo esférico de coordenadas elipsoidales". [9] Las coordenadas geográficas subyacentes se definen utilizando el modelo elipsoidal WGS84 de la superficie de la Tierra, pero se proyectan como si estuvieran definidas en una esfera. [6] Esta práctica no genera controversia en los mapas a pequeña escala (como los del mundo entero), pero tiene pocos precedentes en los mapas a gran escala (como los de una ciudad o provincia). [10]

Ventajas y desventajas

La proyección de Mercator Web es esférica y, por lo tanto, tiene las mismas propiedades que una proyección de Mercator esférica: el norte está arriba en todas partes, los meridianos son líneas verticales espaciadas de manera uniforme, los ángulos son correctos localmente (suponiendo que las coordenadas son esféricas) y las áreas aumentan con la distancia desde el ecuador, de modo que las regiones polares se exageran enormemente. La proyección de Mercator elipsoidal tiene estas mismas propiedades, pero modela la Tierra como un elipsoide.

Sin embargo, a diferencia de la proyección elipsoidal de Mercator, la proyección Web Mercator no es del todo conforme. Esto significa que los ángulos entre las líneas de la superficie no se dibujarán con los mismos ángulos en el mapa, aunque no se desviarán lo suficiente como para ser perceptibles a simple vista. Las líneas se desvían porque la proyección Web Mercator especifica que las coordenadas se proporcionen tal como se han medido en el modelo elipsoidal WGS 84. Al proyectar las coordenadas tomadas sobre el elipsoide como si se hubieran medido sobre una esfera, las relaciones angulares cambian ligeramente. Esta es una práctica estándar en la proyección esférica estándar de Mercator, pero a diferencia de la proyección Web Mercator, la proyección esférica de Mercator no se utiliza normalmente para mapas de áreas locales, como mapas de calles, y por lo tanto la precisión de las posiciones necesarias para el trazado es típicamente menor que la desviación angular causada por el uso de fórmulas esféricas. El beneficio que obtiene la proyección Web Mercator es que la forma esférica es mucho más sencilla de calcular que la forma elipsoidal, y por lo tanto requiere solo una fracción de los recursos informáticos. [11]

Identificadores

Debido a la lenta adopción por parte del registro EPSG , Web Mercator está representado por varios nombres diferentes e identificadores de sistemas de referencia espacial (SRID), incluidos EPSG:900913, EPSG:3785 y EPSG:3857, siendo este último el identificador oficial de EPSG desde 2009. [12]

EPSG:900913

El sistema de referencia de coordenadas proyectado originalmente carecía de un identificador de referencia espacial oficial ( SRID ), y el subcomité de Geodesia del comité de Geomática de OGP (también conocido como EPSG) se negó a proporcionarle uno, declarando "Hemos revisado el sistema de referencia de coordenadas utilizado por Microsoft, Google, etc. y creemos que es técnicamente defectuoso. No devaluaremos el conjunto de datos EPSG al incluir geodesia y cartografía tan inapropiadas". [13] Se empezó a utilizar el código no oficial "EPSG:900913" (GOOGLE transliterado a números ). Fue definido originalmente por Christopher Schmidt en su blog Technical Ramblings [14] y se codificó en OpenLayers 2, [15] que, técnicamente, convertiría a OpenLayers en la autoridad SRID.

EPSG:3785

En 2008, EPSG proporcionó el identificador oficial EPSG:3785 con el nombre oficial "Popular Visualisation CRS / Mercator", pero señaló que "no es un sistema geodésico oficial ". [6] Esta definición utilizó un modelo esférico (en lugar de elipsoidal) de la Tierra.

EPSG:3857

Más tarde ese año, EPSG proporcionó un identificador actualizado, EPSG:3857 con el nombre oficial "WGS 84 / Pseudo-Mercator". [6] La definición cambió y comenzó a utilizar el elipsoide WGS84 (EPSG:4326), en lugar de la esfera.

Aunque la proyección está estrechamente asociada con Google, Microsoft figura como la "fuente de información" en los estándares de EPSG. [12]

Otros identificadores

Otros identificadores que se han utilizado incluyen ESRI:102113, ESRI:102100 y OSGEO:41001. [16] [14]

ESRI:102113 corresponde a EPSG:3785 mientras que ESRI:102100 corresponde a EPSG:3857. [17]

Definición de WKT

La proyección cubre la Tierra desde −180° hasta 180° de longitud y 85,05° de latitud norte y sur. Utilizando la representación textual conocida de los sistemas de referencia de coordenadas (WKT), EPSG:3857 se define de la siguiente manera: [12]

PROYECTOS["WGS 84 / Pseudo-Mercator", BASEGEOGCRS["WGS 84", CONJUNTO["Conjunto del Sistema Geodésico Mundial 1984", MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (Tránsito)", ID["EPSG",1166]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G730)", ID["EPSG",1152]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G873)", ID["EPSG",1153]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G1150)", ID["EPSG",1154]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G1674)", ID["EPSG",1155]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G1762)", ID["EPSG",1156]], MIEMBRO["Sistema Geodésico Mundial 1984 (G2139)", ID["EPSG",1309]], ELIPSOIDE["WGS 84", 6378137, 298.257223563, UNIDAD DE LONGITUD["metro", 1, ID["EPSG",9001]], ID["EPSG",7030]], ENSEMBLEACCURACY[2], ID["EPSG",6326]], Identificación["EPSG",4326]], CONVERSIÓN["Visualización popular Pseudo-Mercator", MÉTODO["Visualización popular Pseudo Mercator", ID["EPSG",1024]], PARÁMETRO["Latitud de origen natural", 0, UNIDAD ANGULO["grado", 0.0174532925199433, ID["EPSG",9102]], ID["EPSG",8801]], PARÁMETRO["Longitud de origen natural", 0, UNIDADANGULO["grado", 0.0174532925199433, ID["EPSG",9102]], ID["EPSG",8802]], PARÁMETRO["Falso este", 0, LENGTHUNIT["metro", 1, ID["EPSG",9001]], ID["EPSG",8806]], PARÁMETRO["Falso norte", 0, UNIDAD DE LONGITUD["metro", 1, ID["EPSG",9001]], ID["EPSG",8807]], Identificación["EPSG",3856]], CS[Cartesiano, 2, ID["EPSG",4499]], EJE["Este (X)", este], EJE["Coordenada Norte (Y)", norte], UNIDAD DE LONGITUD["metro", 1, ID["EPSG",9001]], Identificación["EPSG",3857]]

Referencias

  1. ^ "WGS 84 y la proyección Web Mercator NGA Office of Geomatics" (PDF) . Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial . 2014-05-16. Archivado desde el original (PDF) el 2014-10-09 . Consultado el 2014-08-06 .
  2. ^ "Foro de ayuda de Google Maps y Earth". Archivado desde el original el 1 de enero de 2020 . Consultado el 29 de agosto de 2017 .
  3. ^ "Nuestros datos de mapas". MapBox . Consultado el 20 de junio de 2018 . Mapbox es compatible con la popular proyección Web Mercator y, actualmente, no admite ninguna otra proyección para visualización.
  4. ^ ab Battersby, Sarah E.; Finn, Michael P.; Usery, E. Lynn; Yamamoto, Kristina H. (2014). "Implicaciones de Web Mercator y su uso en la cartografía en línea" (PDF) . Cartographica . 49 (2): 92. doi :10.3138/carto.49.2.2313. S2CID  6403891. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2015.
  5. ^ ab "NGA: (U) Aviso de NGA sobre "Web Mercator" (SIN CLASIFICAR)". Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial , Oficina de Geomática. 18 de febrero de 2014. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2017. Consultado el 4 de octubre de 2014 .
  6. ^ abcd "La proyección esférica de Mercator de Google Maps/Bing Maps". Alastair Aitchison . 23 de enero de 2011 . Consultado el 4 de octubre de 2014 .
  7. ^ "Nombres de mosaicos de mapas deslizantes de OpenStreetMap". openstreetmap.org . Consultado el 14 de noviembre de 2018 .
  8. ^ Véase Función_Gudermanniana_inversa : .
  9. ^ "Informe personalizado". www.epsg-registry.org . Archivado desde el original el 22 de junio de 2012.
  10. ^ Strebe, Daniel "daan" (2019). "Una serie de transformaciones que preservan el área para los diseñadores de proyecciones de mapas". Cartografía y ciencia de la información geográfica . 46 (3): 260–276. Bibcode :2019CGISc..46..260S. doi :10.1080/15230406.2018.1452632. S2CID  134864785.
  11. ^ "¡La Tierra no es redonda! Utah, NAD83 y proyecciones WebMercator". Portal SIG de Utah . Consultado el 20 de junio de 2020 .
  12. ^ abc Registro EPSG. "WGS 84 / Pseudo-Mercator". epsg.org .
  13. ^ "dotMorten | Spherical/Web Mercator: código EPSG 3785". www.sharpgis.net .
  14. ^ ab "Proyección de Google: 900913". 7 de agosto de 2007.
  15. ^ "Spherical Mercator — OpenLayers". docs.openlayers.org . Archivado desde el original el 2021-04-18 . Consultado el 2018-11-12 .
  16. ^ Klokan Technologies GmbH. "WGS 84 / Pseudo-Mercator: Mercator esférico, Google Maps, OpenStreetMap, Bing, ArcGIS, ESRI - EPSG:3857". epsg.io .
  17. ^ "¿Están confundidos 102100 y 102113?". GeoNet, The Esri Community . 3 de octubre de 2012.