基于可视化的地图数学基础设计方法、计算机设备及存储介质与流程

1.本发明涉及地图制图领域，具体来说，涉及一种基于可视化的地图数学基础设计方法、计算机设备及存储介质。


背景技术：

2.地图数学基础是地图上确定地理要素分布位置和几何精度的数学基础，包括地图投影、比例尺、截幅、定向、经纬网等方面的内容，是地图的“基础”和“骨架”，是地图编制前首要考虑的问题。严密的数学基础是地图科学性和精确性的重要体现，是地图具有一定对比性和可量测性的重要保证。对于一幅地图来说，如果没有严格的数学基础，人们只能把它作为一幅鸟瞰图、风景画而已，大大失去了它的作用。任何一幅严格意义上的地图，必须拥有严密的数学基础后才能具有可量测性，即所有地图都是先建立数学基础，然后才将内容要素一一表示在图上的。因此，对一幅地图来说，其数学基础的确定，也是必不可少的。
3.地图的数学基础要素之间并不是独立存在的，而相互之间存在一定的联系。地图数学基础的计算计算复杂，涉及到投影理论及大量的计算公式，因此在生成数学基础时，制图员需考虑从底图制作到地图排版的各种问题，包括地图范围调整、地图投影选择、比例尺及页面纸张设置等。例如，制图员需根据数据范围选择合适的地图投影，依据纸张范围选择合适的比例尺，依据地图范围及比例尺设置合适的页面纸张。传统的过程对制图员的专业基础和制图经验要求比较高，且需大量的人工手动操作，耗费人力资源，制图效率低。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种基于可视化的地图数学基础设计方法，包括如下步骤：
5.s1、导入地图的底图数据，并输入范围坐标，确定要输出地图的矩形框范围，得到范围底图数据；
6.s2、根据步骤s1得到的范围底图数据，计算获取初始的数学基础信息，其中，初始的数学基础信息包括初始地图投影、初始投影参数、初始纸张尺寸及初始比例尺；
7.s3、根据步骤s2中获取的数学基础信息，将地图的底图数据进行可视化绘制；
8.s4、作业人员根据需求，对步骤s3中可视化绘制后的地图页面进行调整，并保存调整后的数学基础信息；
9.s5、利用步骤s4中调整后的数学基础信息，对底图数据进行处理，并储存处理后的底图数据以作为待排版的地图数据。
10.在一些实施例中，步骤s2中具体包括：
11.s21、根据步骤s1中得到范围底图数据，分别获取当前数据中的坐标系类型、比例尺信息以及经纬度范围信息，若未能成功获取比例尺信息，则将比例尺记为0；
12.s22、先判断步骤s21中获取的坐标系类型，若坐标系类型为投影坐标系，则直接进
入步骤s24，若坐标系类型为地理坐标系，则先进入步骤s23；
13.s23、根据步骤s21中获取的比例尺信息以及经纬度范围信息来确定投影类型；
14.s24、根据投影类型以及步骤s21中获取的经纬度范围信息，确定相应的投影参数，并作为数学基础信息中的初始投影参数，然后根据投影类型及初始投影参数，获得数学基础信息中的初始地图投影；
15.s25、若步骤s21中获取获取的比例尺信息不为0，则直接将该比例尺信息作为待定比例尺，否则采用数据符号随图缩放的基准比例尺作为待定比例尺；
16.s26、根据步骤s21中获取的经纬度范围信息、步骤s24中获取的初始地图投影以及步骤s25中获取的待定比例尺来计算得到对应的纸张尺寸；
17.s27、若步骤s26计算得到的纸张尺寸不大于预设的最大纸张尺寸，则以对应的待定比例尺及纸张尺寸作为数学基础信息中的初始比例尺及初始纸张尺寸，否则以预设的最大纸张范围作为数学基础信息中的初始纸张尺寸，然后根据预设的最大纸张范围来计算调整待定比例尺，以调整后的比例尺作为数学基础信息中的初始比例尺。
18.在一些实施例中，步骤s23中，具体采用如下方式来确定投影类型：
19.若步骤s21中获取的比例尺信息为0，则根据步骤s21中获取的经纬度范围信息，确定经纬度的数据范围差值：若经度差大于350
°
或者纬度差大于170
°
，则采用全球等差分纬线多圆锥投影；若不满足以上条件，且经度差大于6
°
或者纬度差大于4
°
，则采用墨卡托投影；若不满足以上条件，且经度差大于1.5
°
或者纬度差大于1
°
，则采用兰伯特投影；若以上条件均不能满足，则采用高斯投影；
20.若步骤s21中获取的比例尺信息不为0，则根据比例尺的分母大小，确定经纬度的数据范围差值：若比例尺的分母大于1000000，则采用墨卡托投影；若比例尺的分母大于250000且不大于1000000，则采用兰伯特投影；若比例尺的分母不大于250000，则采用高斯投影。
21.在一些实施例中，步骤s24中，具体采用如下方式来确定相应的投影参数：
22.若投影类型为全球等差分纬线多圆锥投影，则将投影参数中的中央经线的经度设置为东经150
°
；
23.若投影类型为墨卡托投影，则将投影参数中的中央经线设置为步骤s21中获取的经度范围信息的中间值；
24.若投影类型为兰伯特投影，则将投影参数中的中央经线设置为步骤s21中获取的经度范围信息的中间值，并将投影参数中的第一标准纬线的纬度设置为最小纬度加上预设的偏移量，将投影参数中的第二标准纬线的纬度设置为最大纬度减去预设的偏移量；
25.若投影类型为高斯投影，则将投影参数中的投影东偏值设为500公里，并根据比例尺设置分带方式。
26.在一些实施例中，步骤s21中，若获取经纬度范围信息时出错，则提示错误信息并结束流程。
27.在一些实施例中，步骤s3中，将地图的底图数据进行可视化绘制时，分别完成版面效果显示和辅助信息显示，其中，版面效果显示为将地图的版本效果进行直观地可视化显示，辅助信息显示为在显示相应的辅助线和辅助参数。
28.在一些实施例中，步骤s1中，作业人员通过定量输入数据或直接在地图界面交互
选择的方式来输入范围坐标。
29.在一些实施例中，步骤s4中，作业人员调整数学基础信息时，作业人员能够对相关参数定量调整，和/或直接在地图页面上操作以实现交互调整。
30.本发明另一方面提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时，实现上述的基于可视化的地图数学基础设计方法。
31.本发明另一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于可视化的地图数学基础设计方法。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
33.本发明提供的基于可视化的地图数学基础设计方法，将地图数学基础设计进行整合，实现数学基础参数的自动设置，并通过可视化展示，使作业人员能够方便、直观地对其进行调整；本发明将繁琐的数学基础设置整合到同一界面，实现了纸张大小、出图范围、投影、比例尺等多个参数的协调操作，有利于增强出图效果；且实现了数学基础参数初始设置的自动化；改善了传统地图制图对制图员的经验要求过高、制图效率低等问题。
附图说明
34.图1为本发明提供的基于可视化的地图数学基础设计方法的流程图；
35.图2为一个具体实施例中步骤s1中导入底图数据并确定矩形框范围的示意图；
36.图3在一个具体实施例中步骤s3中可视化绘制后的示意图；
37.图4在一个具体实施例中步骤s4中作业人员进行调整的示意图。
具体实施方式
38.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
39.参照图1所示，本发明提供了一种基于可视化的地图数学基础设计方法，包括如下步骤：
40.s1、导入地图的底图数据，并输入范围坐标，确定要输出地图的矩形框范围，得到范围底图数据；
41.s2、根据步骤s1得到的范围底图数据，计算获取初始的数学基础信息，其中，初始的数学基础信息至少包括初始地图投影、初始投影参数、初始纸张尺寸及初始比例尺，可以理解的是，数学基础信息还可包括其他相关参数；
42.s3、根据步骤s2中获取的数学基础信息，将地图的底图数据进行可视化绘制；
43.s4、作业人员根据需求，对步骤s3中可视化绘制后的地图页面进行调整，并保存调整后的数学基础信息；
44.s5、利用步骤s4中调整后的数学基础信息，对底图数据进行处理，并储存处理后的底图数据以作为待排版的地图数据。
45.进一步地，步骤s2中具体包括：
46.s21、根据步骤s1中得到范围底图数据，分别获取当前数据中的坐标系类型、比例
尺信息以及经纬度范围信息，若未能成功获取比例尺信息，则将比例尺记为0；
47.s22、先判断步骤s21中获取的坐标系类型，若坐标系类型为投影坐标系，则直接进入步骤s24，若坐标系类型为地理坐标系，则先进入步骤s23；
48.s23、根据步骤s21中获取的比例尺信息以及经纬度范围信息来确定投影类型；
49.s24、根据投影类型以及步骤s21中获取的经纬度范围信息，确定相应的投影参数，并作为数学基础信息中的初始投影参数，然后根据投影类型及初始投影参数，获得数学基础信息中的初始地图投影；
50.s25、若步骤s21中获取获取的比例尺信息不为0，则直接将该比例尺信息作为待定比例尺，否则采用数据符号随图缩放的基准比例尺作为待定比例尺；
51.s26、根据步骤s21中获取的经纬度范围信息、步骤s24中获取的初始地图投影以及步骤s25中获取的待定比例尺来计算得到对应的纸张尺寸；
52.s27、若步骤s26计算得到的纸张尺寸不大于预设的最大纸张尺寸(例如，最大纸张尺寸可设为超a0纸张对应的尺寸，宽为914mm，高为1292mm)，则以对应的待定比例尺及纸张尺寸作为数学基础信息中的初始比例尺及初始纸张尺寸，否则以预设的最大纸张范围作为数学基础信息中的初始纸张尺寸，然后根据预设的最大纸张范围来计算调整待定比例尺，以调整后的比例尺作为数学基础信息中的初始比例尺。
53.进一步地，步骤s23中，具体采用如下方式来确定投影类型：
54.若步骤s21中获取的比例尺信息为0，则根据步骤s21中获取的经纬度范围信息，确定经纬度的数据范围差值：若经度差大于350
°
或者纬度差大于170
°
，则采用全球等差分纬线多圆锥投影；若不满足以上条件，且经度差大于6
°
或者纬度差大于4
°
，则采用墨卡托投影；若不满足以上条件，且经度差大于1.5
°
或者纬度差大于1
°
，则采用兰伯特投影；若以上条件均不能满足，则采用高斯投影；
55.若步骤s21中获取的比例尺信息不为0，则根据比例尺的分母大小，确定经纬度的数据范围差值：若比例尺的分母大于1000000，则采用墨卡托投影；若比例尺的分母大于250000且不大于1000000，则采用兰伯特投影；若比例尺的分母不大于250000，则采用高斯投影。
56.进一步地，步骤s24中，具体采用如下方式来确定相应的投影参数：
57.若投影类型为全球等差分纬线多圆锥投影，则将投影参数中的中央经线的经度设置为东经150
°
；
58.若投影类型为墨卡托投影，则将投影参数中的中央经线设置为步骤s21中获取的经度范围信息的中间值；
59.若投影类型为兰伯特投影，则将投影参数中的中央经线设置为步骤s21中获取的经度范围信息的中间值，并将投影参数中的第一标准纬线的纬度设置为最小纬度加上预设的偏移量，将投影参数中的第二标准纬线的纬度设置为最大纬度减去预设的偏移量；关于预设的偏移量，可设置偏移量与比例尺分母相关的函数，使比例尺分母越大，则相应的偏移量越大，例如，比例尺分母为25万则偏移量为10
′
，比例尺分母为50万则偏移量20
′
，比例尺分母为100万则偏移量为30
′
。
60.若投影类型为高斯投影，则将投影参数中的投影东偏值设为500公里，并根据比例尺设置分带方式。例如，对于1:10000及更大比例尺的地图采用3
°
带投影，其它采用6
°
带投
影。
61.另外，步骤s21中，若获取经纬度范围信息时出错，则提示错误信息并结束流程。
62.进一步地，步骤s3中，将地图的底图数据进行可视化绘制时，分别完成版面效果显示和辅助信息显示。其中，版面效果显示为将地图的版本效果进行直观地可视化显示，方便作业人员进行后续的参数调整；辅助信息显示为在显示相应的辅助线和辅助参数，为地图的调整提供参考。
63.制图辅助信息可包括：经纬辅助线、投影推荐线、投影设置线、四角经纬度坐标等。其中，四角经纬度坐标辅助显示地图数据范围，投影推荐线及投影设置线提供当前版面投影的中央经线及双纬线信息，结合经纬辅助线(经纬格网线)可辅助用户对当前投影参数进行调整。
64.另外，本发明可借助gis(地理信息系统)可视化的手段实现数学基础参数的交互设置，并将最终地图排版的效果进行展示，使得制图员能够更加直观且高效地进行地图数学基础设计。
65.例如，步骤s1中，作业人员通过定量输入数据或在直接在地图界面交互选择的方式来输入范围坐标。
66.步骤s4中，作业人员调整数学基础信息时，作业人员能够对相关参数定量调整，和/或直接在地图页面上操作以实现交互调整。
67.因此，本发明实现了以定量设置和交互调整两种方式同步设置数学基础参数，避免了传统手动设置参数过程中过多的重复计算。
68.参照图2-图4，在一个具体实施例中，以在湖北省地图中选取武汉市地图为例，本实施例中，借助gis可视化的手段实现作业人员的交互调整。
69.参照图2，步骤s1中，导入作为底图数据的湖北省地图，可直接通过鼠标在页面上选取武汉市的矩形框范围，得到范围底图数据，当然也通过输入矩形框的坐标数据来获得矩形框范围；
70.s2、根据步骤s1中获取的矩形框范围，自动计算初始的数学基础信息：因本实施中，底图中的坐标系类型即为投影坐标系，不需要另外确定坐标系类型，得初始地图投影为兰伯特投影，本实施例中，计算得到的纸张尺寸已大于预设的最大纸张尺寸，则初始纸张尺寸为最大尺寸：超a0:914*1292mm，相对应地调整初始地图比例尺，为1:195500。
71.s3、根据步骤s2中计算获取的数学基础信息，将武汉市地图进行版面可视化显示绘制，如图3所示。可视化显示绘制包括版面效果显示和辅助信息显示两部分。版面效果显示为根据初始数学基础信息，对选取的武汉市地图内容进行直观地可视化显示；辅助信息显示为根据初始数学基础信息，将制图辅助信息显示在地图页面上，制图辅助信息包括：经纬辅助线、投影推荐线、投影设置线、四角经纬度坐标等。同时可看出，界面右侧能供操作人员直接对参数进行调整。另外，初始的可视化显示绘制可略大于步骤s1中的矩形框范围，并在地图页面上保留矩形框，以在地图中显示矩形框附近的区域。
72.s4、根据武汉市地图的制图需求，对数学基础参数进行调整，调整时可在右侧进行定量设置或直接在地图上通过鼠标进行交互调整。如图4所示，调整纸张大小为a0:841*1189mm，调整地图高度为580mm、宽度为600mm，调整地图比例尺为1：300000，并保存调整后的数学基础信息。
73.s5、根据步骤s4确定的数学基础信息，对底图数据进行裁剪和存储。
74.后续即可根据步骤s5中存储的数据，对地图进行出版设置。
75.本发明另一方面提供了一种计算机设备，计算机设备包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时，实现上述的基于可视化的地图数学基础设计方法。
76.本发明另一方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于可视化的地图数学基础设计方法。
77.综上，本发明提供的基于可视化的地图数学基础设计方法，将地图数学基础设计进行整合，实现数学基础参数的自动设置，并通过可视化展示，使作业人员能够方便、直观地对其进行调整；本发明将繁琐的数学基础设置整合到同一界面，实现了纸张大小、出图范围、投影、比例尺等多个参数的协调操作，有利于增强出图效果；且实现了数学基础参数初始设置的自动化；实现了以定量设置和交互调整两种方式同步设置数学基础参数，避免了传统手动设置参数过程中过多的重复计算，改善了传统地图制图对制图员的经验要求过高、制图效率低等问题。
78.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。