一种基于GIS的老年人实时定位方法与流程

本发明涉及一种地理信息数据处理、仿射变换方法、智能优化、计算机应用领域，尤其涉及的是一种基于gis的老年人实时定位方法。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展，人们向往晚婚晚育，甚至加入丁克族，导致人口老龄化的现象越来越严重，然而我国的医疗设备却跟不上老龄化的速度，比如阿尔茨海默病在老人中越来越普遍，我国平均每天1370名老人走失，主要就是因为阿尔茨海默病导致痴呆、记忆力降低而迷路。调查显示，走失老人平均年龄为75.89岁，其中男性占比42％，女性占到58％。与此同时，在走失老人中80岁以上老年人比例占到了总数的37％，66岁至79岁以上老人占到了总比例的44％，75岁以上老年人占的比例比较高。针对老人的问题，社会研究出老人定位器，可以跟踪老人的出行，防止老人走失情况发生。伴随着对老人定位器使用的快速增长，原有的定位器已经不能达到人们的需求，定位器存在的问题也暴露出来：比如2017年八旬老人虽然有定位器但是走失第二天才找到，原因是定位器失灵了。针对实时地位系统中定位器失灵、定位地址不精确、定位轨迹有偏差，当前的实时定位已经不能跟上城市快速发展的步伐等一系列的问题，如何合理的改进不同坐标系带来误差和提高精度是本方法中研究的重点问题。

合理的改进不同坐标系带来误差和提高精度是实时定位的核心问题。然而，目前由于坐标系带来误差和精度的不合理而造成不能急时救出老人、错过救出老人的最佳时机等现象时常发生，单纯的靠大批量生产定位器是远远不能够满足社会发展的需要，必须依赖现在信息技术与实时定位技术的有机结合来解决定位器中实时定位出现的问题。因此，设计一种科学合理的实时定位方法迫在眉睫，构建出一种解决当前问题的实时定位方法，使当今世上的定位器更精确、减少不同坐标系带来的误差，让用户使用的更放心，解决当前实时定位中存在的弊端。

实时定位受很多的因素影响，单纯的实现字面上定位效果已经满足不了人们的需求。在现有实时定位的情况下，综合利用地理信息数据处理、计算机网络、智能优化等先进的技术结合仿射变换坐标误差修正方法，构建出一个科学合理的实时定位方法，减少不同坐标系带来的误差、提高实时定位的精度、减少资源浪费、提高实时定位产品的好评率、方便老年人出行、减少儿女对老人出行的担忧等问题，达到科学技术和人之间协调发展、配合密切的效果。利用gis中大量的地理空间数据存储，通过对道路桥梁信息数据、河流湖泊数据、含有高程的建筑、山体的信息数据、基础设施数据等信息的采集，建立模拟实时定位场景的模型，在现有的约束条件下对实时定位进行分析，再结合仿射变换坐标误差修正方法和动态规则几何轨迹法，科学合理的规划出最优的实时定位方法。

因此针对上述的各种问题，不难发现现有的实时定位方法存在不足，需要改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术中实时定位方法的不足，本发明提出一种实时定位方法，利用gis平台中丰富的网络分析模块和三维可视化功能结合仿射变换方法和动态规则几何轨迹法，提出一种能够提高定位精确度、减少不同坐标系之间的误差的老年人实时定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于gis的老年人实时定位方法，所述方法包括以下步骤：

1)数据采集，对整个城市的地理信息数据进行采集，包含道路桥梁信息数据、河流湖泊数据、含有高程的建筑、山体的信息数据和基础设施数据；

2)数据处理，将所采集的数据导入arcgispro中，根据数据信息，构建出三维矢量模型图；

3)坐标误差修正，由于不同地图坐标系之间存在坐标误差，使用仿射变换方法针对不同方向的尺度变化和旋转变化进行误差修正，过程如下：

设是点i在不同坐标系中的坐标，使用仿射变换方法，对其进行坐标误差修正：

式(1)中，aο,bο为平移参数，a1,a2,b1,b2为的尺度变化和旋转变化参数；

4)移动端接收和解析，web端通过服务器向移动端发送定位请求，移动端接收并解析实时位置信息后，将解析好的数据信息以“时间+经度+纬度”的格式发送到服务器，服务器在接收定位信息后传送到web端，重复上述方式，不断的和移动端进行通信；

5)实时定位精度测试，将需要定位的用户沿着固定的、有规则的轨迹按照一定的速度运动，再和接收到移动端的数据比较，运用动态规则几何轨迹法，计算定位的位置与实际位置的偏离值，过程如下：

5.1)选取一个有规则的运行轨迹，测试时将定位用户从一个点顺时针、按照一定的速度运动，在每个拐角做个记号、做短暂的停留、记录测量时间，将这些拐角设为x＝(a,b,c...,y,z)，确定其坐标为(xi,yi)，检验定位用户的运动轨迹偏差和在每个拐点的定位精度，结合两者反映出移动端的动态定位偏差，测出的运动点的位置，偏离多边形的边的距离越大，表示精度越差；反之，表示精度好；

5.2)确定衡量直线，从检测到的多个拐点中出挑选两个相邻的点记为a、b，

其坐标分别为a＝(xa,ya),b＝(xb,yb)，a、b两点的直线方程为：

式(2)中，λ表示两点的斜率，β表示截距，两点的直线解得的方程：

y＝λx+β(3)

5.3)精度判断方法，选取一个实时定位点c，设置其平面坐标为(w,v)，c点到直线ab的距离就是c点的误差，由点到直线的距离有：

式(4)中，λ是式(2)的值，dc表示点c到直线的距离，dc越大，精度越差；

dc越小，精度越好；

6)实时定位的实现，利用ext.ajax.request技术，将服务器端的定位的实时数据传输至系统的web端，使用arcgisapi框架，将实时位置动态在三维矢量地图中渲染出来。

进一步，所述步骤3)中，所述的仿射变换方法解决不同地图坐标系存在坐标误差的问题，原先的实时定位只实现定位效果，而并没有考虑到不同坐标系带来误差和精度的问题。

本发明的有益效果主要表现在：本发明实时定位方法使用gis平台对道路桥梁信息数据、河流湖泊数据、含有高程的建筑、山体的信息数据、基础设施数据等影响因素进行分析，结合仿射变换方法和动态规则几何轨迹法基于gis平台的分析结果进行更加准确的实时定位。

附图说明

图1是一种基于gis的老年人实时定位方法的流程图。

图2是某区域三维矢量模型图。

图3是老年人实时定位实现图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

参照图1～图3，一种基于gis的老年人实时定位方法，包括以下步骤：

1)数据采集，对整个城市的地理信息数据进行采集，包含道路桥梁信息数据、河流湖泊数据、含有高程的建筑、山体的信息数据和基础设施数据；

2)数据处理，将所采集的数据导入arcgispro中，根据数据信息，构建出三维矢量模型图，如图2所示；

3)坐标误差修正，由于不同地图坐标系之间存在坐标误差，使用仿射变换方法针对不同方向的尺度变化和旋转变化进行误差修正，过程如下：

设是点i在不同坐标系中的坐标，使用仿射变换方法，对其进行坐标误差修正：

式(1)中，aο,bο为平移参数，a1,a2,b1,b2为的尺度变化和旋转变化参数；

4)移动端接收和解析，web端通过服务器向移动端发送定位请求，移动端接收并解析实时位置信息后，将解析好的数据信息以“时间+经度+纬度”的格式发送到服务器，服务器在接收定位信息后传送到web端，重复上述方式，不断的和移动端进行通信；

5)实时定位精度测试，将需要定位的用户沿着固定的、有规则的轨迹按照一定的速度运动，再和接收到移动端的数据比较，运用动态规则几何轨迹法，计算定位的位置与实际位置的偏离值，过程如下：

5.1)选取一个有规则的运行轨迹，测试时将定位用户从一个点顺时针、按照一定的速度运动，在每个拐角做个记号、做短暂的停留、记录测量时间，将这些拐角设为x＝(a,b,c...,y,z)，确定其坐标为(xi,yi)，检验定位用户的运动轨迹偏差和在每个拐点的定位精度，结合两者反映出移动端的动态定位偏差，测出的运动点的位置，偏离多边形的边的距离越大，表示精度越差；反之，表示精度好；

5.2)确定衡量直线，从检测到的多个拐点中出挑选两个相邻的点记为a、b，

其坐标分别为a＝(xa,ya),b＝(xb,yb)，a、b两点的直线方程为：

式(2)中，λ表示两点的斜率，β表示截距，两点的直线解得的方程：

y＝λx+β(3)

5.3)精度判断方法，选取一个实时定位点c，设置其平面坐标为(w,v)，c点到直线ab的距离就是c点的误差，由点到直线的距离有：

式(4)中，λ是式(2)的值，dc表示点c到直线的距离，dc越大，精度越差；dc越小，精度越好；

6)实时定位的实现，利用ext.ajax.request技术，将服务器端的定位的实时数据传输至系统的web端，使用arcgisapi框架，将实时位置动态在三维矢量地图中渲染出来，如图3所示。

进一步，所述步骤3)中，所述的仿射变换方法可以解决不同地图坐标系存在坐标误差的问题，原先的实时定位只实现定位效果，而并没有考虑到不同坐标系带来误差和精度的问题。

以浙江省杭州市某个区域为例，一种基于gis的老年人实时定位方法，包括以下步骤：

1)数据采集，对整个城市的地理信息数据进行采集，包含道路桥梁信息数据、河流湖泊数据、含有高程的建筑、山体的信息数据和基础设施数据；

2)数据处理，将所采集的数据导入arcgispro中，根据数据信息，构建出三维矢量模型图，如图2所示；

3)坐标误差修正，由于不同地图坐标系之间存在坐标误差，使用仿射变换方法针对不同方向的尺度变化和旋转变化进行误差修正，过程如下：

设是点i在不同坐标系中的坐标，使用仿射变换方法，对其进行坐标误差修正：

式(1)中，aο,bο为平移参数，a1,a2,b1,b2为的尺度变化和旋转变化参数；

取3个点在不同坐标系中的坐标，第一个点坐标第二个点坐标第三个点坐标代入式(1)得：

由此计算出aο,bο,a1,a2,b1,b2的值，实现不同地图坐标系之间坐标误差修正；

4)移动端接收和解析，web端通过服务器向移动端发送定位请求，移动端接收并解析实时位置信息后，将解析好的数据信息以“时间+经度+纬度”的格式发送到服务器，服务器在接收定位信息后传送到web端，重复上述方式，不断的和移动端进行通信；

5)实时定位精度测试，将需要定位的用户沿着固定的、有规则的轨迹按照一定的速度运动，再和接收到移动端的数据比较，运用动态规则几何轨迹法，计算定位的位置与实际位置的偏离值，过程如下：

5.1)选取一个有规则的运行轨迹，测试时将定位用户从一个点顺时针、按照一定的速度运动，在每个拐角做个记号、做短暂的停留、记录测量时间，将这些拐角设为x＝(a,b,c...,y,z)，确定其坐标为(xi,yi)，检验定位用户的运动轨迹偏差和在每个拐点的定位精度，结合两者反映出移动端的动态定位偏差，测出的运动点的位置，偏离多边形的边的距离越大，表示精度越差；反之，表示精度好；

5.2)确定衡量直线，从检测到的多个拐点中出挑选两个相邻的点记为a、b，其坐标分别为a＝(xa,ya),b＝(xb,yb)，a、b两点的直线方程为：

式(2)中，λ表示两点的斜率，β表示截距，两点的直线解得的方程：

y＝λx+β(3)

取a＝(32,120)，b＝(32.5,124)，代入式(3)：

5.3)精度判断方法，选取一个实时定位点c，设置其平面坐标为(w,v)，c点到直线ab的距离就是c点的误差，由点到直线的距离有：

式(4)中，λ是式(2)的值，dc表示点c到直线的距离，dc越大，精度越差；dc越小，精度越好；

6)实时定位的实现，利用ext.ajax.request技术，将服务器端的定位的实时数据传输至系统的web端，使用arcgisapi框架，将实时位置动态在三维矢量地图中渲染出来，如图3所示。

以上阐述的是本发明给出的一个实施例展现出来的一个优良结果，显然本发明不仅适合上述实施例，在不偏离本发明基本精神及不超出本发明实质内容所涉及内容的前提下可对其做种种变化加以实施。