地理坐標(biāo)投影變化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及空間信息技術(shù)領(lǐng)域，更具體設(shè)及一種地理坐標(biāo)投影變化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)紳度與平面坐標(biāo)是地理信息系統(tǒng)GIS的兩種基本數(shù)據(jù)坐標(biāo)體系。由GI^S采集得 來(lái)的點(diǎn)位數(shù)據(jù)W及傳感器獲取的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)往往是經(jīng)紳度數(shù)據(jù)（WGS84)，而在行業(yè)應(yīng)用 領(lǐng)域，包括±地資源管理、交通運(yùn)輸管理等領(lǐng)域所處理和使用的圖件資料，無(wú)論是矢量格式 還是網(wǎng)格格式，往往是基于平面坐標(biāo)的XY數(shù)據(jù)。因此在GI^S數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)化及圖件資料 等多源空間數(shù)據(jù)實(shí)際的集成應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)紳度數(shù)據(jù)投影變換的速度與精度是影響應(yīng)用效 率與準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一。
[0003] 經(jīng)紳度數(shù)據(jù)與平面坐標(biāo)XY數(shù)據(jù)之間存在著十分復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于坐標(biāo)基準(zhǔn) 不變情況下的投影變換，根據(jù)投影參數(shù)，往往具備相應(yīng)的投影正反算公式，轉(zhuǎn)換公式非常復(fù) 雜，W高斯投影正算為例，其計(jì)算公式為
[0004]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地理坐標(biāo)投影變化方法，其特征在于，包括以下步驟： 5101、 將地理坐標(biāo)系下的投影區(qū)域規(guī)劃為一個(gè)二維的投影變換區(qū)域，所述投影變換區(qū) 域?yàn)槟軌蚋采w所述投影區(qū)域的面積最小的幾何圖形； 5102、 提取所述投影變換區(qū)域的至少三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)； 5103、 計(jì)算步驟S102的頂點(diǎn)坐標(biāo)在目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的同名點(diǎn)坐標(biāo)； 5104、 建立投影變換線(xiàn)性方程組； 5105、 根據(jù)所述頂點(diǎn)坐標(biāo)以及相應(yīng)的同名點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算所述投影變換線(xiàn)性方程組的變 換系數(shù)的值； 5106、 利用所述投影變換線(xiàn)性方程組計(jì)算所述投影變換區(qū)域內(nèi)要素在目標(biāo)投影坐標(biāo)系 下的坐標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影變換區(qū)域?yàn)榫匦危崛∑渌膫€(gè)頂 點(diǎn)的頂點(diǎn)坐標(biāo):A (Ba，La)、B (Bb，Lb)、C (B。，L。)、D (Bd，Ld)，其中A點(diǎn)和B點(diǎn)同一條煒線(xiàn)上，C點(diǎn) 和D點(diǎn)在同一條煒線(xiàn)上，A點(diǎn)和D點(diǎn)在同一條經(jīng)線(xiàn)上，B點(diǎn)和C點(diǎn)在同一條經(jīng)線(xiàn)上；計(jì)算所 述頂點(diǎn)A、B、D在目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的同名點(diǎn)坐標(biāo)A'（x a，ya)，B'（xb，yb)，D'（xd，y d)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述投影變換線(xiàn)性方程組為：
y = ya+ θ B (B-Ba) + θ L (L-La) 其中（B，L)，（X，y)為待投影要素分別在地理坐標(biāo)系與目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； <Pl，<Ρβ，ΘΒ*別為所述變換系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述變換系數(shù)的求解方法具體為： 將點(diǎn)A、A'、Β、Β'、D、D'的坐標(biāo)值帶入所述投影變換線(xiàn)性方程組，建立所述變換系數(shù)的 計(jì)算公式：
將等值關(guān)系Ba= B b，La= L 入所述變換系數(shù)的計(jì)算公式，可得到簡(jiǎn)化的公式： 0L= (y b-y a) / (Lb-La)
0B= (y d-y a) / (Bd-Ba) 根據(jù)點(diǎn)A、A'、B、B'、D、D'坐標(biāo)值計(jì)算所述變換系數(shù)。
5. -種地理坐標(biāo)投影變化方法，其特征在于，包括以下步驟： 5201、 將投影區(qū)域劃分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的二維投影變換區(qū)域； 5202、 為每個(gè)所述投影變換區(qū)域設(shè)置編碼； 5203、 對(duì)于每一個(gè)所述投影變換區(qū)域，提取其至少三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)； 5204、 對(duì)于每一個(gè)所述投影變換區(qū)域，計(jì)算其頂點(diǎn)坐標(biāo)在目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的同名點(diǎn) 坐標(biāo)； 5205、 為每一個(gè)所述投影變換區(qū)域，建立投影變換線(xiàn)性方程組； 5206、 對(duì)于每一個(gè)所述投影變換區(qū)域，分別根據(jù)其頂點(diǎn)坐標(biāo)以及相應(yīng)的同名點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì) 算對(duì)應(yīng)的投影變換線(xiàn)性方程組的變換系數(shù)的值； 5207、 將每一個(gè)所述投影變換區(qū)域的編碼以及對(duì)應(yīng)的變換系數(shù)、頂點(diǎn)坐標(biāo)、同名點(diǎn)坐標(biāo) 進(jìn)行存儲(chǔ)； 5208、 根據(jù)待投影要素的經(jīng)度和煒度得到其對(duì)應(yīng)的所述投影轉(zhuǎn)換區(qū)域的編碼，根據(jù)所 述編碼得到所述待投影要素所在的所述投影變換區(qū)域的頂點(diǎn)坐標(biāo)、同名點(diǎn)坐標(biāo)以及變換系 數(shù)，得到所述待投影要素所在的投影變換區(qū)域的投影變換線(xiàn)性方程組； 5209、 利用所述步驟S208得到的投影變換線(xiàn)性方程組計(jì)算所述待投影要素在目標(biāo)投 影坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述投影變換區(qū)域?yàn)榫匦危粚?duì)于每一個(gè)所 述投影變換區(qū)域分別提取其四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo):A (Ba，La)、B (Bb，Lb)、C (B。，L。)、D (Bd，Ld)，其中A 點(diǎn)和B點(diǎn)同一條煒線(xiàn)上，C點(diǎn)和D點(diǎn)在同一條煒線(xiàn)上，A點(diǎn)和D點(diǎn)在同一條經(jīng)線(xiàn)上，B點(diǎn)和C 點(diǎn)在同一條經(jīng)線(xiàn)上； 對(duì)于每一個(gè)所述投影變換區(qū)域，分別計(jì)算其頂點(diǎn)A、B、D在目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的同名點(diǎn) 坐標(biāo) A'（xa，ya)，B'（xb，yb)，D'（x d，yd)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述投影變換線(xiàn)性方程組為：
y = ya+ θ B (B-Ba) + θ L (L-La) 其中（B，L)，（X，y)為待投影要素分別在地理坐標(biāo)系與目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； A，％，0U0B分別為所述變換系數(shù)；Xa，Xb分別為對(duì)應(yīng)的所述投影變換區(qū)域的同名點(diǎn)A' 的坐標(biāo)值；Ba、La分別為對(duì)應(yīng)的所述投影變換區(qū)域的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，每一個(gè)所述投影變換區(qū)域的所述變換系 數(shù)的求解方法均為： 對(duì)于一所述投影變換區(qū)域，將其點(diǎn)A、A'、B、B'、D、D'的坐標(biāo)值帶入對(duì)應(yīng)的所述投影變 換線(xiàn)性方程組，建立所述變換系數(shù)的計(jì)算公式：
將等值關(guān)系Ba= B b，La= L 入所述變換系數(shù)的計(jì)算公式，可得到簡(jiǎn)化的公式： 0L= (y b-y a) / (Lb-La)
0B= (yd-ya) ABd-Ba) 根據(jù)點(diǎn)A、A'、B、B'、D、D'坐標(biāo)值計(jì)算所述變換系數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟S201中，以固定的經(jīng)度跨度和固 定煒度跨度為步長(zhǎng)，并且以經(jīng)線(xiàn)與煒線(xiàn)為邊界劃分所述投影變換區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S202中，編碼方式為：以經(jīng)度 和煒度最小的所述投影變換區(qū)域?yàn)榫幋a起始點(diǎn)，編碼規(guī)則為行號(hào)-列號(hào)，煒度范圍相同的 述投影變換區(qū)域?yàn)橄嗤男刑?hào)，經(jīng)度范圍相同的所述投影變換區(qū)域?yàn)橄嗤牧刑?hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述編碼的行號(hào)和列號(hào)由下面公式計(jì) 算得到：
其中Nb為所述編碼的行號(hào)，N所述編碼的列號(hào)，θ、γ分別為所述待投影要素的經(jīng) 度、煒度；表示所述煒度跨度，表示所述經(jīng)度跨度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了地理坐標(biāo)投影變化方法，所述方法通過(guò)提取變換區(qū)域的頂點(diǎn)坐標(biāo)；計(jì)算頂點(diǎn)在目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的同名點(diǎn)坐標(biāo)；建立投影變換線(xiàn)性方程組；根據(jù)所述投影變換線(xiàn)性方程組計(jì)算所述投影變換區(qū)域內(nèi)要素的目標(biāo)投影坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。本發(fā)明的方法在很小的局部區(qū)域內(nèi)將經(jīng)線(xiàn)與緯線(xiàn)分別用直線(xiàn)表示，將球面計(jì)算轉(zhuǎn)化為平面計(jì)算，可以提高地理坐標(biāo)投影變換的計(jì)算速度，并且可以通過(guò)控制局部區(qū)域的大小實(shí)現(xiàn)誤差控制，能夠以較少的成本滿(mǎn)足涉及大量數(shù)據(jù)變換并且對(duì)變換精度與變換速度同時(shí)有較高要求的實(shí)際應(yīng)用需求。
【IPC分類(lèi)】G06T3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104537606
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410750917
【發(fā)明人】嚴(yán)泰來(lái), 葉思菁, 朱德海, 李林, 張超, 姚曉闖, 杜振博, 劉帝佑
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日