ระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่ ( SRS ) หรือระบบอ้างอิงพิกัด ( CRS ) คือกรอบที่ใช้ในการวัดตำแหน่งบนพื้นผิวโลกหรือสัมพันธ์กับพื้นผิวโลกอย่างแม่นยำในรูปของพิกัด ดังนั้นจึงเป็นการประยุกต์ใช้คณิตศาสตร์เชิงนามธรรมของระบบพิกัดและเรขาคณิตวิเคราะห์กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ข้อกำหนดเฉพาะของ SRS (ตัวอย่างเช่น " Universal Transverse Mercator WGS 84 Zone 16N") ประกอบด้วยการเลือกทรงรีของโลก ระดับอ้างอิงแนวนอนการฉายภาพแผนที่ (ยกเว้นในระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์ ) จุดกำเนิด และหน่วยวัด มีการกำหนดระบบพิกัดหลายพันระบบเพื่อใช้ทั่วโลกหรือในภูมิภาคเฉพาะและเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ซึ่งจำเป็นต้องมีการแปลงระหว่าง SRS ที่แตกต่างกัน

แม้ว่าระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่จะมีมาตั้งแต่สมัยเฮลเลนิสติกแต่ปัจจุบันถือเป็นพื้นฐานที่สำคัญสำหรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีด้านภูมิสารสนเทศรวมถึงการทำแผนที่ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์การสำรวจการสำรวจระยะไกลและวิศวกรรมโยธาซึ่งนำไปสู่การกำหนดมาตรฐานในข้อกำหนดระหว่างประเทศ เช่นรหัส EPSG ^{[ 1 ]}และISO 19111:2019 ข้อมูลทางภูมิศาสตร์—การอ้างอิงเชิงพื้นที่ด้วยพิกัดซึ่งจัดทำโดยISO/TC 211และเผยแพร่โดยOpen Geospatial Consortiumในชื่อAbstract Specification, Topic 2: Spatial referencing by coordinate ^{[ 2 ]}

ข้อมูลข้างต้นหมายถึงตำแหน่งที่อยู่บนพื้นผิวโลกโดยตรง นอกจากนี้ยังสามารถระบุข้อมูลเกี่ยวกับระดับความสูงได้ โดยใช้กรอบอ้างอิงแนวตั้ง หรือที่เรียกว่าระบบพิกัดอ้างอิงแนวตั้ง (Vertical CRS) หรือระบบพิกัดอ้างอิง 3 มิติแบบบูรณาการ (Integrated 3D CRS) คำศัพท์ในด้านนี้กำลังพัฒนาไปตามความก้าวหน้าทางเทคนิคในการวัดที่เพิ่มขึ้น

ระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่หลายพันระบบที่ใช้ในปัจจุบันนั้นอิงตามกลยุทธ์ทั่วไปเพียงไม่กี่อย่าง ซึ่งได้รับการกำหนดไว้ในมาตรฐาน EPSG, ISO และ OGC: ^{[ 1 ] [ 2 ]}

ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์ (หรือระบบพิกัดทางธรณีวิทยา)

ระบบพิกัดทรงกลมเป็นระบบที่ใช้วัดตำแหน่งโดยตรงบนโลก (ซึ่งจำลองเป็นทรงกลมหรือทรงรี ) โดยใช้ละติจูด (องศาเหนือหรือใต้ของเส้นศูนย์สูตร ) ​​และลองจิจูด (องศาตะวันตกหรือตะวันออกของเส้นเมริเดียนหลัก )

ระบบพิกัดโลกเป็นศูนย์กลาง (หรือระบบพิกัดที่ยึดโลกเป็นศูนย์กลาง)

ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนสามมิติที่จำลองโลกเป็นวัตถุสามมิติ โดยวัดตำแหน่งจากจุดศูนย์กลาง ซึ่งโดยปกติคือจุดศูนย์กลางมวลของโลก ตามแกน x, y และ z ที่วางแนวเดียวกับเส้นศูนย์สูตรและเส้นเมริเดียนหลักระบบนี้มักใช้ในการติดตามวงโคจรของดาวเทียมเนื่องจากวงโคจรเหล่านี้อิงตามจุดศูนย์กลางมวล ดังนั้น นี่จึงเป็นระบบพิกัดภายในที่ ระบบ นำทางด้วยดาวเทียมเช่นGPS ใช้ ในการคำนวณตำแหน่งโดยใช้การหาตำแหน่งโดยใช้หลายจุด (multilateration )

ระบบพิกัดฉายภาพ (หรือระนาบ, ตาราง)

ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนมาตรฐานที่จำลองพื้นผิวโลก (หรือโดยทั่วไปคือพื้นที่ขนาดใหญ่) เป็นระนาบ โดยวัดตำแหน่งจากจุดกำเนิดที่กำหนดขึ้นตามแกน x และ y ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกับทิศหลักโดยประมาณ ระบบเหล่านี้แต่ละระบบใช้การฉายภาพแผนที่ เฉพาะ เพื่อสร้างพื้นผิวระนาบจากพื้นผิวโลกที่โค้งงอ ระบบพิกัดมาตรฐานเหล่านี้โดยทั่วไปจะถูกกำหนดและใช้งานอย่างมีกลยุทธ์ในภูมิภาคเป้าหมายเพื่อลดความบิดเบี้ยวที่เกิดจากการฉายภาพสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะ ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ระบบพิกัด Universal Transverse Mercator (UTM) และระบบระดับชาติ เช่นBritish National GridและState Plane Coordinate System (SPCS)

ระบบพิกัดทางวิศวกรรม (หรือระบบพิกัดท้องถิ่นที่กำหนดเอง)

ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน (2 มิติหรือ 3 มิติ) ที่สร้างขึ้นเฉพาะสำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก มักจะเป็นโครงการทางวิศวกรรมโครงการเดียว ซึ่งสามารถประมาณความโค้งของโลกได้อย่างปลอดภัยว่าเป็นระนาบโดยไม่เกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปแล้ว ตำแหน่งต่างๆ จะวัดโดยตรงจากจุดกำเนิดที่กำหนดโดยใช้ เทคนิค การสำรวจซึ่งอาจจะตรงหรือไม่ตรงกับระบบพิกัดฉายภาพมาตรฐานก็ได้ พิกัดระนาบสัมผัสเฉพาะที่ (Local tangent plane coordinates)เป็นระบบพิกัดเฉพาะที่ประเภทหนึ่งที่ใช้ในอากาศยานและยานพาหนะทางทะเล

กรอบอ้างอิงแนวตั้ง

ระบบอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการวัดระดับความสูงโดยใช้จุดอ้างอิงแนวดิ่งโดยอิงจากการวัดระดับแบบ จำลอง จีออยด์หรือจุดอ้างอิงในแผนที่เดินเรือ (โดยคำนึงถึงน้ำขึ้นน้ำลง ) ระบบนี้ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งที่ตั้งของจุดบนพื้นผิวโลก แต่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับระดับความสูงสัมพัทธ์กับพื้นผิวโลก ซึ่งที่สำคัญคือการระบุว่าระดับความสูงศูนย์คืออะไร

ระบบพิกัด 3 มิติ (แบบผสม)

เป็นการผสมผสานระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์หรือพิกัดฉายภาพเข้ากับกรอบอ้างอิงแนวตั้ง เพื่อให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ของตำแหน่งบนหรือใกล้พื้นผิวโลกได้อย่างสมบูรณ์ โดยสัมพันธ์กับระดับความสูงศูนย์ที่เลือกไว้

มาตรฐานเหล่านี้ยอมรับว่ามีระบบอ้างอิงมาตรฐานสำหรับเวลา อยู่ด้วย (เช่นISO 8601 ) ระบบเหล่านี้อาจรวมกับระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่เพื่อสร้างระบบพิกัดผสมสำหรับการแสดงตำแหน่งสามมิติและ/หรือตำแหน่งเชิงพื้นที่และเวลา นอกจากนี้ยังมีระบบภายในสำหรับการวัดตำแหน่งภายในบริบทของวัตถุ เช่น แถวและคอลัมน์ของพิกเซลในภาพแรสเตอร์การ วัด อ้างอิงเชิงเส้นตามคุณลักษณะเชิงเส้น (เช่น หลักกิโลเมตรบนทางหลวง) และระบบสำหรับการระบุตำแหน่งภายในวัตถุที่เคลื่อนที่ เช่น เรือ สองระบบหลังนี้มักถูกจัดเป็นหมวดหมู่ย่อยของระบบพิกัดทางวิศวกรรม

เป้าหมายของระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่ใดๆ คือการสร้างกรอบอ้างอิงร่วมกันซึ่งสามารถวัดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอเป็นพิกัด จากนั้นจึงสามารถแบ่งปันได้อย่างชัดเจน เพื่อให้ผู้รับทุกคนสามารถระบุตำแหน่งเดียวกันกับที่ผู้ริเริ่มตั้งใจไว้แต่แรก^{[ 3 ]}เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ คำจำกัดความของระบบอ้างอิงพิกัดใดๆ จำเป็นต้องประกอบด้วยข้อกำหนดหลายประการ:

• ระบบพิกัดคือกรอบนามธรรมสำหรับการวัดตำแหน่ง เช่นเดียวกับระบบพิกัดทางคณิตศาสตร์ใดๆ นิยามของมันประกอบด้วยพื้นที่ที่สามารถวัดได้ (ไม่ว่าจะเป็นระนาบ ช่องว่างสามมิติ หรือพื้นผิวของวัตถุ เช่น โลก) จุดกำเนิด ชุดเวกเตอร์แกนที่แผ่ออกมาจากจุดกำเนิด และหน่วยวัด
• ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์ (แนวนอน แนวตั้ง หรือสามมิติ) คือระบบที่เชื่อมโยงระบบพิกัดนามธรรมเข้ากับพื้นที่จริงของโลก ระบบพิกัดแนวนอนสามารถกำหนดได้ว่าเป็นกรอบอ้างอิงที่แม่นยำสำหรับการวัดพิกัดทางภูมิศาสตร์ (ละติจูดและลองจิจูด) ตัวอย่างเช่นระบบพิกัดโลกและระบบพิกัดอเมริกาเหนือ ปี 1927 และ 1983 โดยทั่วไป ระบบพิกัดประกอบด้วยการประมาณรูปร่างของโลก (โดยปกติจะเป็นทรงรี) และจุดอ้างอิงหรือจุดควบคุม อย่างน้อยหนึ่ง จุด ซึ่งเป็นตำแหน่งที่กำหนดไว้ (มักทำเครื่องหมายด้วยอนุสาวรีย์ทางกายภาพ) สำหรับการบันทึกการวัด
• คำจำกัดความสำหรับระบบพิกัดอ้างอิง (CRS) ที่คาดการณ์ไว้ จะต้องรวมถึงตัวเลือกการฉายภาพแผนที่เพื่อแปลงพิกัดทรงกลมที่ระบุโดยระบบพิกัดอ้างอิงให้เป็นพิกัดคาร์ทีเซียนบนพื้นผิวระนาบด้วย

ดังนั้น คำจำกัดความของ CRS โดยทั่วไปจะประกอบด้วย "ชุด" ของข้อกำหนดที่ขึ้นอยู่ซึ่งกันและกัน ดังตัวอย่างในตารางต่อไปนี้:

ตัวอย่างของระบบต่างๆ ทั่วโลก ได้แก่:

• รหัสกริดนำทางทั่วโลกของจีน (Global Navigation Code )
• อิสราเอล แคสซินี โซลเนอร์ , อิสราเอล
• Mercator ตามขวางของอิสราเอล , อิสราเอล
• จอร์แดน ระบบพิกัดเมอร์เคเตอร์แบบทรานส์เวอร์ส , จอร์แดน

• ระบบพิกัดกริดแห่งชาติของอังกฤษสหราชอาณาจักร
• Lambert-93 (fr)การฉายภาพอย่างเป็นทางการในฝรั่งเศสแผ่นดินใหญ่
• ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์ของกรีก ปี 1987ประเทศกรีซ
• ระบบพิกัดกริดของไอร์แลนด์
• ระบบพิกัดเมอร์เคเตอร์แบบไอริช , ไอร์แลนด์
• SWEREF 99 (sv) , สวีเดน

• ระบบ พิกัดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาและระบบพิกัดระนาบรัฐ (SPCS)
• ระบบพิกัดเมอร์เคเตอร์แนวขวางแบบดัดแปลง ประเทศแคนาดา

• ระบบพิกัด Universal Transverse Mercator
• การฉายภาพทรงกรวยแบบสอดคล้องของแลมเบิร์ต
• ระบบรหัสแผนที่สากล
• ระบบพิกัดอ้างอิงทางทหาร

รหัสระบุระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่ ( SRID ) คือค่าเฉพาะที่ใช้ในการระบุระบบพิกัดเชิงพื้นที่แบบฉายภาพ แบบไม่ฉายภาพ และแบบท้องถิ่นได้อย่างชัดเจน ระบบพิกัดเหล่านี้เป็นหัวใจสำคัญของแอปพลิเคชัน GIS ทั้งหมด

ผู้ให้บริการข้อมูลเชิงพื้นที่รายใหญ่เกือบทั้งหมดได้สร้างการใช้งาน SRID ของตนเอง หรืออ้างอิงถึงการใช้งานของหน่วยงานที่มีอำนาจ เช่นชุดข้อมูลพารามิเตอร์ทางธรณีวิทยา EPSG

SRID เป็นคีย์หลักสำหรับ ตารางเมตาเดตา spatial_ref_sys ของ Open Geospatial Consortium (OGC) สำหรับSimple Features for SQL Specification เวอร์ชัน 1.1 และ 1.2ซึ่งกำหนดไว้ดังนี้:

สร้างตารางSPATIAL_REF_SYS ( SRID INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY , AUTH_NAME CHARACTER VARYING ( 256 ), AUTH_SRID INTEGER , SRTEXT CHARACTER VARYING ( 2048 ) )

ในฐานข้อมูลที่รองรับข้อมูลเชิงพื้นที่ (เช่นIBM Db2 , IBM Informix , Ingres , Microsoft SQL Server , MonetDB , MySQL , Oracle RDBMS , Teradata , PostGIS , SQL AnywhereและVertica ) SRID ใช้เพื่อระบุระบบพิกัดที่ใช้ในการกำหนดคอลัมน์ของข้อมูลเชิงพื้นที่หรือวัตถุเชิงพื้นที่แต่ละรายการในคอลัมน์เชิงพื้นที่ (ขึ้นอยู่กับการใช้งานเชิงพื้นที่) โดยทั่วไป SRID จะเชื่อมโยงกับ สตริง ข้อความที่รู้จักกันดี (WKT) ที่กำหนดระบบพิกัด (SRTEXT ด้านบน) ต่อไปนี้คือระบบพิกัดทั่วไปสองระบบพร้อมค่า EPSG SRID ตามด้วย WKT:

UTM, โซน 17N, NAD27 — SRID 2029:

PROJCS [ "NAD27(76) / UTM zone 17N" , GEOGCS [ "NAD27(76)" , DATUM [ "North_American_Datum_1927_1976" , SPHEROID [ "Clarke 1866" , 6378206.4 , 294.9786982138982 , AUTHORITY [ "EPSG" , "7008" ]], AUTHORITY [ "EPSG" , "6608" ]], PRIMEM [ "Greenwich" , 0 , AUTHORITY [ "EPSG" , "8901" ]], UNIT [ "degree" , 0.01745329251994328 , AUTHORITY [ "EPSG" , "9122" ]], AUTHORITY [ "EPSG" , "4608" ]], UNIT [ "metre" , 1 , AUTHORITY [ "EPSG" , "9001" ]], PROJECTION [ "Transverse_Mercator" ], PARAMETER [ "latitude_of_origin" , 0 ], PARAMETER [ "central_meridian" , - 81 ], PARAMETER [ "scale_factor" , 0.9996 ], PARAMETER [ "false_easting" , 500000 ], PARAMETER [ "false_northing" , 0 ], AUTHORITY [ "EPSG" , "2029" ], AXIS [ "Easting" , EAST ], AXIS [ "Northing" , NORTH ]]

WGS84 — SRID 4326

GEOGCS [ "WGS 84" , DATUM [ "WGS_1984" , SPHEROID [ "WGS 84" , 6378137 , 298.257223563 , AUTHORITY [ "EPSG" , "7030" ]], AUTHORITY [ "EPSG" , "6326" ]], PRIMEM [ "Greenwich" , 0 , AUTHORITY [ "EPSG" , "8901" ]], UNIT [ "degree" , 0.01745329251994328 , AUTHORITY [ "EPSG" , "9122" ]], AUTHORITY [ "EPSG" , "4326" ]]

ค่า SRID ที่เชื่อมโยงกับข้อมูลเชิงพื้นที่สามารถนำมาใช้เพื่อจำกัดการดำเนินการเชิงพื้นที่ได้ เช่น ในบางระบบ การดำเนินการเชิงพื้นที่ไม่สามารถทำได้ระหว่างวัตถุเชิงพื้นที่ที่มีค่า SRID ต่างกัน หรือในบางระบบไม่สามารถกระตุ้นการแปลงระบบพิกัดระหว่างวัตถุเชิงพื้นที่ได้

• ข้อมูลทางวิศวกรรม
• ธรณีวิทยา
• ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์
• การกำหนดพิกัดทางภูมิศาสตร์
• ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์
• ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ( GIS )
• พิกัดกริด
• การอ้างอิงเชิงเส้น
• รายชื่อระบบพิกัดอ้างอิงแห่งชาติ
• เงื่อนไขการปฐมนิเทศ

วิกิดาต้ามีคุณสมบัติดังนี้:

• ระบบพิกัดอ้างอิงเชิงพื้นที่ (P3037) (ดูการใช้งาน )

• spatialreference.org – เว็บไซต์ที่มีระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์มากกว่า 13,000 ระบบ ในหลากหลายรูปแบบ
• ข้อกำหนด (มาตรฐาน) ของ OpenGIS ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2004 ที่Wayback Machine
• ข้อกำหนดคุณสมบัติอย่างง่ายของ OpenGIS สำหรับ CORBA (99-054)
• ข้อกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของ OpenGIS สำหรับ OLE/COM (99-050)
• ข้อกำหนดคุณสมบัติอย่างง่ายของ OpenGIS สำหรับ SQL (99-054, 05-134, 06-104r3)
• OGR ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2549 ที่Wayback Machine — ห้องสมุดที่นำมาตรฐาน OGC ที่เกี่ยวข้องมาใช้
• EPSG.org - เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของชุดข้อมูลพารามิเตอร์ทางธรณีวิทยา EPSG เครื่องมือค้นหาระบบอ้างอิงที่กำหนดโดย EPSG
• EPSG.io/ - เว็บไซต์ค้นหาข้อความเต็มรูปแบบที่ครอบคลุมระบบพิกัดกว่า 6000 ระบบ
• Galdos Systems INdicio CRS Registry