专利名称：基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法
技术领域：
本发明涉及网络地理信息服务系统，具体涉及地理信息Web服务技术交叉领域，特别是实现不同协议的地理信息服务间的共享与集成的方法。
背景技术：
可以预见，随着地理信息服务的发展，如何实现不同协议的地理信息服务间的共享与集成将成为地理信息领域迫切需要解决的问题。
目前，OGC Web服务工作小组正致力于建立开放地理信息的Web服务标准，目的是希望提出一个可进化、基于各种标准的、能够无缝集成各种在线空间处理和位置服务的框架，即OWS(OGC Web Services)，使得分布式空间处理系统能够通过XML和HTTP技术进行交互，并为各种在线空间数据资源、来自传感器的空间信息处理服务和位置服务、基于Web的发现、访问、整合、分析、利用和可视化提供互操作框架。其提出的三个地理信息服务Web地图服务(WMS)、Web要素服务(WFS)、Web覆盖服务(WCS)的接口定义比较成熟，可以实现Web环境下GIS空间数据的共享。Web地图服务利用具有地理空间位置信息的数据生成地图。Web要素服务返回地理要素级的GML编码，并提供对地理要素的增加、更新、删除等事务操作。Web覆盖服务能提供多尺度、不同时间段的覆盖数据。
当前国内外许多GIS软件厂商纷纷在其产品中提供对WMS的支持，用户可以方便地建立各种Web地图服务，例如MapXtreme4.5.7把地图定义文件中管理的图层作为资源可以发布为WMS，ArcIMS9.0通过WMSConnector连接器可以把ImageServer发布为WMS服务、通过WFSConnector连接器可以把FeatureServer发布为WFS服务，但缺少多个产商之间的服务协作集成的客户端，并且对WFS和WCS服务的支持力度不够，这是因为这三者的集成还存在一些技术问题，主要表现在还没有统一的服务抽象规范；没有统一的接口实现；不同服务在叠加时，缺乏有效的坐标转换机制；缺乏有效的数据压缩机制，服务的效率较为低下；不同厂商数据服务的表现机制千差万别。
服务集成的解决方案有基于服务器端的集成和基于客户端的集成两种方式，基于服务器端的集成由于涉及到服务的智能查找、服务的自动调用、结果的自动合并和服务器端可视化表现等一系列尚未解决的难题，目前基于客户端的集成研究的比较多，但大多数均为基于桌面应用的集成。对于基于Web浏览器客户端的服务集成，尚没有成熟的报道。
目前，多协议地理信息服务的集成技术还很不成熟，主要原因包括在各种地理信息服务没有共同的参考坐标系的情况下，无法将不同参考系下的WFS服务数据、WCS服务数据、WMS服务数据等转化到相同的参考坐标系下，因此，如何将不同空间参考坐标系的服务数据转化到相同的空间参考坐标系，并且考虑到坐标转换的效率与精度，是多协议地理信息服务集成的关键技术之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法，该方法以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WCS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，为实现在Web浏览器上集成来自于不同站点、不同厂商、不同服务、不同数据源、不同空间参考系的多协议地理信息服务创造条件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法，它包括(1)用于将Web地图服务的空间参考的值作为源坐标系参数存储在存储器中的步骤；(2)用于将从Web覆盖服务的能力描述中获取的空间参考的值作为目标坐标系参数存储在存储器中的步骤；(3)用三参数法或七参法对进行参数解算，输出坐标的改正值；(4)用于从Web覆盖服务获取的连续覆盖数据中，取出控制点坐标值作为输入，在加上坐标的改正值后，得到控制点的新坐标值并存储在存储器中的步骤；(5)根据连续覆盖的计算模型函数和控制点对数据进行重采样处理，输出新的连续覆盖数据。
空间参考的值包括投影名称、投影参数的个数、投影参数的名称和投影参数的值。
上述方案中，在步骤(2)和步骤(3)之间还包括用于对目标坐标系参数和源坐标系参数进行比较的步骤，该步骤可对以下动作进行选择目标坐标系参数和源坐标系参数匹配，结束下面的步骤；或目标坐标系参数和源坐标系参数不匹配，执行步骤(3)。
因为WMS的GetMap请求返回的是指定了参考坐标系JPEG、PNG、GIF等格式的图片，不能进行坐标系转换；而WCS的GetCoverage返回的覆盖数据都具有参考坐标系信息，可以进行坐标系转换，消除参考坐标系间的差异，实现地理数据的无缝集成。在各种地理信息服务没有共同的参考坐标系的情况下，我们以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WCS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，WCS服务数据经过对控制点的坐标值进行变换以及对数据进行重采样处理。
根据OGC开放地理信息服务的接口，本发明提出基于WMS的空间参考的配准方法，采用连续点的坐标变换模式，以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WCS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，将从不同协议的地理信息服务获取的地理数据纳入统一的参考框架，为实现在Web浏览器上集成来自于不同站点、不同厂商、不同服务、不同数据源、不同空间参考系的多协议地理信息服务创造条件。
本发明方法的优点还包括(1)通过采用WMS的空间参考、坐标变换和连续点的解算，实现了WCS的地理覆盖数据的配准；(2)可实现不同地理空间参考的变换参数解算和实时坐标转换；(3)本发明方法简单、执行效率高。
图1为Web覆盖服务基于WMS的空间参考配准流程2多协议地理信息服务数据模型图具体实施方式
如图1所示的本发明方法实施例，基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法，其特征在于它包括(1)用于将WMS的空间参考的值作为源坐标系参数存储在存储器中的步骤。
(2)用于将从WCS的能力描述中获取的空间参考的值作为目标坐标系参数存储在存储器中的步骤。
用于对目标坐标系参数和源坐标系参数进行比较的步骤，该步骤可对以下动作进行选择目标坐标系参数和源坐标系参数匹配，结束下面的步骤；或目标坐标系参数和源坐标系参数不匹配，执行步骤(3)。
(3)用三参数法或七参法对进行参数解算，输出坐标x、y、z的改正值dx、dy和dz。
(4)用于从Web覆盖服务获取的连续覆盖数据中，取出控制点坐标值x、y、z作为输入，在加上坐标的改正值dx、dy和dz后，得到控制点的新坐标值x’＝x+dx、y’＝y+dy、z’＝z+dz并存储在存储器中的步骤；(5)根据连续覆盖的计算模型函数和控制点对数据进行重采样处理，输出新的连续覆盖数据。
空间参考的值包括投影名称、投影参数的个数、投影参数的名称和投影参数的值。
本实施例可通过专门的硬件卡实现。
通过GetCapabilties方法从服务端获得地理信息服务的描述信息，目的是从描述信息中提取中对服务所提供了哪些图层，各图层的范围框、坐标参考系信息以及服务支持的响应格式等。WMSBean的GetObject方法根据用户选择发送GetMap请求到WMS服务端，得到一个指定范围框、坐标参考系、格式、背景色和透明度等信息的栅格图片。WCSBean的GetObject方法发送所需的要素类型的DescribeCoverage请求，服务端返回覆盖数据的详细的XML文档，主要描述了覆盖数据的参考坐标系、格网结构、时间段、复合观测和支持的响应格式，然后发送GetCoverage请求得到指定范围框、参考坐标系、时间、复合观测和格式的覆盖数据。
通过本发明方法的坐标配准后，可把从WMS、WCS服务获得的数据作为具体的GeoSurfBaseRaster图层(WMSLayer和WCSLayer)统一操作。数据模型如图2所示，分别从抽象图层AbstractLayer中继承过来，在MapBean中建立一个向量结构对抽象图层集合中进行统一的管理。每一个AbstractLayer中包含一个Service接口的实现(如WMSBean)，用来作为数据提供者使用，通过Service接口的GetObject的方法获取数据。从而在MapBean中生成了一幅含有矢量、影像和DEM图层的地图，并对各种数据进行绘制实现在客户端的显示。
在对WMS、WCS服务获得的具体图层进行进行放大、缩小、漫游操作时通过各图层的Service接口的实现类发送GetObject请求，改变请求数据的范围框，得到新的数据，再将数据在MapBean中纳入统一的参考框架集成显示。
对WMS服务的栅格图层进行点查询操作是通过向服务端发送GetFeatureInfo请求实现的，在请求中指定要查询的层名、用像素表达的要素的X、Y坐标和返回的要素个数，服务端返回的是查询到的要素的属性名和属性值的GML文档。我们对GetFeatureInfo响应进行解析生成相应的要素集结构GeoSurfFeatureCollection，建立了要素的属性名值对的对应关系，实现了WMS服务数据的点查询功能。
可从不同WCS可以获取各种不同传感器、空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的覆盖数据，并采用WCSLayer进行表达。实现对多源覆盖数据的融合，获得改善了的新信息，将大大增强异构数据的共享和挖掘功能，满足用户的各种需求。在实现时，可在客户端对多波段遥感数据的融合是在对影像严格配准下，直接使用来自不同服务的多波段数据进行像素与像素关联的融合，采用假彩色处理，改善了目视的效果。
对从服务端返回的DEM数据经可视化处理，同时根据用户需要和服务端互交，实时更新DEM数据。客户端在飞行的时候，并不是一次性将所有数据导入三维模型中显示，这样会在数据量大的时候会导致客户端漫游极为阻塞，这里使用了CLOD算法，根据视点和地形块的距离和视角的范围，部分的渲染可视的地形，当视点超出规定范围后，再从服务端请求下一批数据块，通过这种方式，客户端漫游三维地形会变得很流畅。为了加快系统响应速度，在模块中都使用了缓存，这些缓存可以根据需要设置其大小，同时用户也可以通过方法来取消某些缓存。
权利要求
1.基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法，其特征在于它包括(1)用于将Web地图服务的空间参考的值作为源坐标系参数存储在存储器中的步骤；(2)用于将从Web覆盖服务的能力描述中获取的空间参考的值作为目标坐标系参数存储在存储器中的步骤；(3)用三参数法或七参法对进行参数解算，输出坐标的改正值；(4)用于从Web覆盖服务获取的连续覆盖数据中，取出控制点坐标值作为输入，在加上坐标的改正值后，得到控制点的新坐标值并存储在存储器中的步骤；(5)根据连续覆盖的计算模型函数和控制点对数据进行重采样处理，输出新的连续覆盖数据。空间参考的值包括投影名称、投影参数的个数、投影参数的名称和投影参数的值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(2)和步骤(3)之间还包括用于对目标坐标系参数和源坐标系参数进行比较的步骤，该步骤可对以下动作进行选择目标坐标系参数和源坐标系参数匹配，结束下面的步骤；或目标坐标系参数和源坐标系参数不匹配，执行步骤(3)。
全文摘要
本发明涉及基于Web地图服务的Web覆盖服务坐标配准方法，该方法采用连续点的坐标变换模式，以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WCS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，将从不同协议的地理信息服务获取的地理数据纳入统一的参考框架，为实现在Web浏览器上集成来自于不同站点、不同厂商、不同服务、不同数据源、不同空间参考系的多协议地理信息服务创造条件。
文档编号H04L29/06GK1787521SQ20051002001
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者陈能成, 龚健雅, 高升, 吴德福 申请人:武汉大学