地理坐标投影变化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及空间信息技术领域，更具体设及一种地理坐标投影变化方法。
【背景技术】
[0002] 经绅度与平面坐标是地理信息系统GIS的两种基本数据坐标体系。由GI^S采集得 来的点位数据W及传感器获取的卫星影像数据往往是经绅度数据（WGS84)，而在行业应用 领域，包括±地资源管理、交通运输管理等领域所处理和使用的图件资料，无论是矢量格式 还是网格格式，往往是基于平面坐标的XY数据。因此在GI^S数据，遥感数据化及图件资料 等多源空间数据实际的集成应用过程中，经绅度数据投影变换的速度与精度是影响应用效 率与准确性的关键因素之一。
[0003] 经绅度数据与平面坐标XY数据之间存在着十分复杂的函数关系。对于坐标基准 不变情况下的投影变换，根据投影参数，往往具备相应的投影正反算公式，转换公式非常复 杂，W高斯投影正算为例，其计算公式为
[0004]
【主权项】
1. 一种地理坐标投影变化方法，其特征在于，包括以下步骤： 5101、 将地理坐标系下的投影区域规划为一个二维的投影变换区域，所述投影变换区 域为能够覆盖所述投影区域的面积最小的几何图形； 5102、 提取所述投影变换区域的至少三个顶点的坐标； 5103、 计算步骤S102的顶点坐标在目标投影坐标系下的同名点坐标； 5104、 建立投影变换线性方程组； 5105、 根据所述顶点坐标以及相应的同名点坐标，计算所述投影变换线性方程组的变 换系数的值； 5106、 利用所述投影变换线性方程组计算所述投影变换区域内要素在目标投影坐标系 下的坐标。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影变换区域为矩形，提取其四个顶 点的顶点坐标:A (Ba，La)、B (Bb，Lb)、C (B。，L。)、D (Bd，Ld)，其中A点和B点同一条炜线上，C点 和D点在同一条炜线上，A点和D点在同一条经线上，B点和C点在同一条经线上；计算所 述顶点A、B、D在目标投影坐标系下的同名点坐标A'（x a，ya)，B'（xb，yb)，D'（xd，y d)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述投影变换线性方程组为：
y = ya+ θ B (B-Ba) + θ L (L-La) 其中（B，L)，（X，y)为待投影要素分别在地理坐标系与目标投影坐标系下的坐标； <Pl，<Ρβ，ΘΒ*别为所述变换系数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变换系数的求解方法具体为： 将点A、A'、Β、Β'、D、D'的坐标值带入所述投影变换线性方程组，建立所述变换系数的 计算公式：
将等值关系Ba= B b，La= L 入所述变换系数的计算公式，可得到简化的公式： 0L= (y b-y a) / (Lb-La)
0B= (y d-y a) / (Bd-Ba) 根据点A、A'、B、B'、D、D'坐标值计算所述变换系数。
5. -种地理坐标投影变化方法，其特征在于，包括以下步骤： 5201、 将投影区域划分为两个或两个以上的二维投影变换区域； 5202、 为每个所述投影变换区域设置编码； 5203、 对于每一个所述投影变换区域，提取其至少三个顶点的坐标； 5204、 对于每一个所述投影变换区域，计算其顶点坐标在目标投影坐标系下的同名点 坐标； 5205、 为每一个所述投影变换区域，建立投影变换线性方程组； 5206、 对于每一个所述投影变换区域，分别根据其顶点坐标以及相应的同名点坐标，计 算对应的投影变换线性方程组的变换系数的值； 5207、 将每一个所述投影变换区域的编码以及对应的变换系数、顶点坐标、同名点坐标 进行存储； 5208、 根据待投影要素的经度和炜度得到其对应的所述投影转换区域的编码，根据所 述编码得到所述待投影要素所在的所述投影变换区域的顶点坐标、同名点坐标以及变换系 数，得到所述待投影要素所在的投影变换区域的投影变换线性方程组； 5209、 利用所述步骤S208得到的投影变换线性方程组计算所述待投影要素在目标投 影坐标系下的坐标。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述投影变换区域为矩形；对于每一个所 述投影变换区域分别提取其四个顶点坐标:A (Ba，La)、B (Bb，Lb)、C (B。，L。)、D (Bd，Ld)，其中A 点和B点同一条炜线上，C点和D点在同一条炜线上，A点和D点在同一条经线上，B点和C 点在同一条经线上； 对于每一个所述投影变换区域，分别计算其顶点A、B、D在目标投影坐标系下的同名点 坐标 A'（xa，ya)，B'（xb，yb)，D'（x d，yd)。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述投影变换线性方程组为：
y = ya+ θ B (B-Ba) + θ L (L-La) 其中（B，L)，（X，y)为待投影要素分别在地理坐标系与目标投影坐标系下的坐标； A，％，0U0B分别为所述变换系数；Xa，Xb分别为对应的所述投影变换区域的同名点A' 的坐标值；Ba、La分别为对应的所述投影变换区域的顶点A的坐标值。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每一个所述投影变换区域的所述变换系 数的求解方法均为： 对于一所述投影变换区域，将其点A、A'、B、B'、D、D'的坐标值带入对应的所述投影变 换线性方程组，建立所述变换系数的计算公式：
将等值关系Ba= B b，La= L 入所述变换系数的计算公式，可得到简化的公式： 0L= (y b-y a) / (Lb-La)
0B= (yd-ya) ABd-Ba) 根据点A、A'、B、B'、D、D'坐标值计算所述变换系数。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S201中，以固定的经度跨度和固 定炜度跨度为步长，并且以经线与炜线为边界划分所述投影变换区域。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S202中，编码方式为：以经度 和炜度最小的所述投影变换区域为编码起始点，编码规则为行号-列号，炜度范围相同的 述投影变换区域为相同的行号，经度范围相同的所述投影变换区域为相同的列号。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述编码的行号和列号由下面公式计 算得到：
其中Nb为所述编码的行号，N所述编码的列号，θ、γ分别为所述待投影要素的经 度、炜度；表示所述炜度跨度，表示所述经度跨度。
【专利摘要】本发明公开了地理坐标投影变化方法，所述方法通过提取变换区域的顶点坐标；计算顶点在目标投影坐标系下的同名点坐标；建立投影变换线性方程组；根据所述投影变换线性方程组计算所述投影变换区域内要素的目标投影坐标系下的坐标。本发明的方法在很小的局部区域内将经线与纬线分别用直线表示，将球面计算转化为平面计算，可以提高地理坐标投影变换的计算速度，并且可以通过控制局部区域的大小实现误差控制，能够以较少的成本满足涉及大量数据变换并且对变换精度与变换速度同时有较高要求的实际应用需求。
【IPC分类】G06T3-00
【公开号】CN104537606
【申请号】CN201410750917
【发明人】严泰来, 叶思菁, 朱德海, 李林, 张超, 姚晓闯, 杜振博, 刘帝佑
【申请人】中国农业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月9日