57] 附图9是手机空间直角坐标系示意图；
[0058] 附图10是手机姿态角定义图；
[0059] 附图11是摄像机C、采集点B与基准点A在横截方向的几何关系图；
【具体实施方式】
[0060] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0061] 实施例：
[0062] 本实施例采用虚拟现实技术实现地物标签的展示，提且提供了一种地物标签位置 信息的显示和采集方案。本实施例中，这两种方案是结合使用的，从而使终即能显示地物标 签，又能采集地物信息。下面分别介绍显示和采集。
[0063] 一、地物标签显示
[0064] 将地物标签显示在三维场景中之前，需要先生成标签的图像数据，图像数据是一 个有填充色的矩形，矩形内有文字说明这个地物的地理信息，例如地物的名称、地址等。使 用OpenGL绘制标签的时候，画笔的朝向始终与东西方向垂直，也就是如果不作方向变换的 话，会绘制成附图1这种情况。所以我们要将绘制出来的标签旋转一个角度，使得每个标签 平面都面对手机，如图2所示。
[0065] 为达到上述效果，地物标签图像数据成功生成后，需要计算图片在三维场景中绕Z 轴旋转的角度，使图像平面法线方向指向手机位置C，如图3所示，线段AA'和线段BB'代表 两个地物的标签图像，线段ΑζΑζ'代表地物A标签图像平面的法方向，角RA表示地物A标 签图像需要旋转的角度。同理，线段BzBz'代表地物B标签图像平面的法方向，角RB表示 地物B标签图像需要旋转的角度。
[0066] 旋转角度的计算可以通过手机和地物的坐标来计算。首先，要建立手机三维坐标 系，将手机和待显示地物的经炜度坐标映射到手机三维坐标系中，然后根三维坐标系中的 手机坐标和地物坐标生成用于旋转地物标签的旋转矩阵，绘制地物标签并利用所述旋转矩 阵旋转地物标签至地物标签的平面法线方向指向手机所在位置。
[0067] 将经炜度坐标映射为手机三维坐标系的公式如下：
[0068] X=cos(B)Xcos(L)XH
[0069] Y=cos(B)Xsin(L)XH
[0070]Z=sin(B)XH
[0071] 式中，（X，Y，Z)是手机三维坐标系下的坐标，BLH是经炜度坐标中的经度、炜度和 高程。
[0072] 旋转矩阵的计算主要依靠地物和手机之间的位置，主要步骤如下：
[0073] 首先，基于下式计算地物A与手机C的距离L，
[0074]
[0075] 式中，（Ax,Ay)和（Cx,Cy)分别为地物A和手机C在手机三维坐标系中的坐标；
[0076] 然后，基于距离L以及地物A与手机C的坐标构造旋转矩阵R_A如下：
[0077]
[0078] 在OpenGL中绘制标签时，并不是直接使用旋转矩阵来对标签进行旋转，这里需 要再利用旋转矩阵构造一个绘制矩阵，利用绘制矩阵把标签的朝向转向手机，使得每个标 签的法线都指向手机，这样手机在旋转的过程中，才能看到正面对着用户的标签，而不是斜 面。
[0079] 绘制矩阵的构造如下：
[0080]
[0081]即将3维的R_A矩阵转换为一个4维的绘制矩阵，其转换过程只需要将第4行第 4列的元素设为1，其余最后一列的前三个元素，以及最后一行的前三个元素均填充为零即 可。
[0082] 在获得了绘制矩阵后，就可以调用OpenGL的绘制函数来绘制标签，步骤如下：
[0083] 步骤1，设置绘制坐标系朝向，此时，调用的函数为：gl.glMultMatrixf(mD, 0);
[0084] 步骤2，绘制标签，设置坐标数组，此时，调用的函数为： gl.glVertexPointer(3,GL10.GL_FIXED, 0,VertexBuffer);其中，VertexBuffer为标签角 点坐标数组；
[0085] 步骤3,绘制标签图像，其中，TextureBuffer为纹理角点坐标数组，bitmap为标签 纹理图像，调用的函数如下：
[0086] gl.glTexCoordPointer(2,GL10.GL_FL0AT, 0,TextureBuffer)；
[0087]gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D,bitmap)；
[0088] gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 6)；
[0089] 通过以上步骤，绘制出的地物标签均指向于用户，如图2所示。
[0090] 由于手机坐标系的轴向是基于手机竖直放置时设定的，而在现实场景中，应 用需要将手机横屏放置来符合人们的拍照操作习惯，此时，在构造绘制矩阵之前，需要 将旋转矩阵R_A进一步转化为适合横屏使用的旋转矩阵R_p。可使用安卓内置算法， 利用R_A矩阵参数执行手机竖屏坐标系到手机横屏坐标系的转换：SensorManager. remapCoordinateSystem(R_A,SensorManager.AXIS_Z,SensorManager.AXIS_MINUS_X,R_ P)。在得到R_P后，再利用R_P来构造绘制矩阵。
[0091] 在使用OpenGl绘制标签时，因为三维场景属于透视投影，为了避免近大远小的情 况出现，还需要对距离相机位置C较远的地物标签作放大处理，放大的比例与地物A和手机 位置C之间的距离L成正相关关系。要执行放大步骤，则使用以下方式来构造绘制矩阵：
[0092]
[0093] 其中，P为比例因子，P=Lt/L，Lt为常数，一般取值为300。采用上述方法后，在 手机上显示的地物标签如图4-5所示。
[0094] 二、地理信息采集
[0095] 本发明的地理信息采集方法中，需要一台具备GPS传感器、姿态传感器（方向传感 器、陀螺仪）、运动传感器（方向传感器）的移动设备，并安装具有传感器坐标采集的应用程 序。
[0096] 当用户启动传感器坐标采集功能时，应用程序将打开摄像头并启动GPS定位功 能；待用户设置相机高后，应用程序进入传感器坐标采集状态，如图6所示。用户将屏幕中 的十字丝准心（图6中间箭头位置）照准采集点，点击右下角红色按钮，即可完成一个坐标 点的采集工作。
[0097] 下面详细介绍本实施例的具体原理。
[0098] 1、坐标推导原理
[0099] 如图7所示，确定直角坐标系中一个坐标点（B)相对于另外一个已知坐标点（A) 的相对位置时，需要提供两个参数：方位角（Az)、距离（L)。
[0100] 根据三角关系原理，B点的绝对坐标推算公式如下：
[0101] Bx=Ax+LXsin(Az)
[0102] By=Ay+LXcos(Az)
[0103] 其中，x轴自西向东，y轴自南向北，Bx和By分别为B点的x坐标和y坐标，Ax和 Ay分别为A点的X坐标和y坐标。
[0104] 即当已知至少一个基准点的坐标时，目标点的坐标计算需要方位角（Az)和距离 (L)即可计算得出。计算多个目标点的坐标时，确定所有坐标点的方位角（Az)和距离（L) 后，逐个结算，如图8所示。
[0105] 根据上述，坐标B与坐标C的绝对坐标推算公式如下：
[0106] Bx=Ax+LiXsin(Az^
[0107] By=Ay+LiXcos(Az^
[0108] Cx=Ax+L2Xsin(Az2)
[0109]Cy=Ay+L2Xcos(Az2)
[0110] 2、移动终端实现原理
[0111] 移动端实现传感器采点法坐标计算分为三个个步骤：确定目标点的方位角（Az)， 确定目标点到已知点的距离（L)以及确定基准点平面坐标（A)。
[0112] 方位角（Az)通过手机方向传感器直接获取；距离（L)结合手机传感器获得的翻滚 角（Roll)和用户设置的相机高计算得出；基准点坐标通过AGPS技术得出。
[0113] 2. 1手机坐标系建立
[0114] 首先，为手机建立空间直角坐标系，手机屏幕朝向天顶，手机顶部朝向磁北。其中， X轴自左向右；y轴自手机底部向手机顶部；Z轴自手机背面向手机正面，如图9所示。
[0115] 参考摄影测量頂U系统传感器姿态角的表