CN104792321A - 一种基于辅助定位的土地信息采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于辅助定位的土地信息采集系统及方法,该系统包括GIS模块,用于存储待测点的GPS经纬度坐标并作为土地信息数据;GPS模块,测量待测点或辅助定位点的GPS经纬度坐标;测距模块,用于获取辅助定位点与待测点之间的直线距离;测方位角模块,用于测量辅助定位点与待测点之间的方位角;坐标转换模块,用于GPS经纬度坐标与大地平面坐标之间转换;辅助定位数据处理模块,用于根据所述测方位角模块测量的方位角、测距模块测量的直线距离以及经所述坐标转换模块转换的大地平面坐标,计算出待测点的大地平面坐标。本发明该系统和方法可应用于国土资源核查的外业采集工作,特别是在地理环境复杂的情况下为采集系统提供高精度的定位信息。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息数据的快速采集以及精确定位,尤其涉及一种基于辅助定位的土地信息采集系统及方法。
背景技术
在国土资源巡查过程中,外业人员需要进行违法占地巡查、非法建筑物巡查、灾害状况巡查等等,对违法用地、违法建筑、灾害区域进行地块拐点定位、记录、面积量测等等。目前,外业人员广泛采用GPS对空间信息进行定位,并采用手持式PDA进行土地信息的采集以及处理。而且,在使用GPS进行定位时,必须要求外业人员将GPS天线放置于拐点处,若进行CORS或SBAS进行高精度定位时,GPS天线放置的时间也会更长。但是,外业人员可能受到地理环境的影响无法将GPS天线放置于待测点上,或者待测点处的GPS信号有遮挡,以上情况都对外业采集的工作效率造成影响。
因此,对于地理信息采集系统来说,针对不同的地理环境设定不同的定位模式是必要的。对地理环境恶劣的待测点进行采集时,直接可选取辅助定位点,利用距离和方位角计算出准确的待测点坐标。如今,嵌入式设备广泛普及,蓝牙模块、陀螺仪、数字罗盘都是普遍存在嵌入式设备中的重要模块,利用这些模块进行距离、方位角的测量,因此基于辅助定位的土地信息采集系统具备市场需求以及研究基础。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于辅助定位的土地信息采集系统及方法,通过采集辅助定位的坐标信息,从而方便快速的实现对处于恶劣地理环境的待测点的土地信息测量。
一种基于辅助定位的土地信息采集系统,其特征在于:该系统包括:
GIS模块,用于存储待测点的GPS经纬度坐标并作为土地信息数据;
GPS模块,判断待测点的地理环境和GPS信号是否满足设定的测量条件,如满足,则测量待测点的GPS经纬度坐标;如不满足,则在待测点周围选取任一地理环境和GPS信号满足测量条件的测量点作为辅助定位点,并测量辅助定位点的GPS经纬度坐标;
测距模块,用于获取辅助定位点与待测点之间的直线距离;
测方位角模块,用于测量辅助定位点与待测点之间的方位角;
坐标转换模块,用于GPS经纬度坐标与大地平面坐标之间转换;
辅助定位数据处理模块,用于根据所述测方位角模块测量的方位角、测距模块测量的直线距离以及经所述坐标转换模块转换的大地平面坐标,计算出待测点的大地平面坐标。
所述的测方位角模块为陀螺仪和数字罗盘模块。
所述坐标转换模块包括经纬度转换平面坐标模块和平面坐标转换经纬度模块,所述经纬度转换平面坐标模块根据七参数法以及WGS84的椭球参数,利用UTM投影将辅助定位点的GPS经纬度坐标转换为WGS84大地平面坐标;所述平面坐标转换经纬度模块利用UTM的逆变换将大地平面坐标转换为GPS经纬度坐标。
一种基于辅助定位的土地信息采集方法,其特征在于,所述方法包括:
经纬度测量步骤、判断待测点的地理环境和GPS信号是否满足设定的测量条件,如满足,则测量待测点的GPS经纬度坐标;如不满足,则在待测点周围选取任一地理环境和GPS信号满足测量条件的测量点作为辅助定位点,并测量辅助定位点的GPS经纬度坐标;
距离测量步骤、测量所述辅助定位点与待测点之间的直线距离;
方位角测量步骤、测量所述辅助定位点与待测点之间的方位角;
经纬度坐标转换平面坐标步骤、将经纬度测量步骤测量的辅助定位点的GPS经纬度坐标转换为大地平面坐标;
辅助定位点大地平面坐标计算步骤、根据距离测量步骤测量的直线距离、方位角测量步骤测量的方位角以及经纬度坐标转换平面坐标步骤转换的大地平面坐标计算待测点的大地平面坐标;
大地平面坐标转换经纬坐标步骤、将经辅助定位点大地平面坐标计算步骤计算的待测点的大地平面坐标转换为经纬度坐标;
测得点经纬度坐标存储步骤、存储经纬度测量步骤测量的待测点GPS经纬度坐标和大地平面坐标转换经纬坐标步骤转换的待测点GPS经纬度坐标。
所述的方位角测量步骤采用陀螺仪和数字罗盘对准待测点,测量出辅助定位点与待测点之间的方位角。
所述经纬度坐标转换平面坐标步骤,将辅助定位点经纬度基于WGS84椭球参数进行UTM投影得到辅助定位点的WGS84大地平面坐标。
本发明基于辅助定位的土地信息采集系统及方法,GSS模块具有普通定位模式和辅助定位模式两种数据采集处理方式。在待测点的地势平坦且GPS模块接收到卫星个数多于4颗时,采用普通定位模式,直接通过GPS模块获取待测点的GPS经纬度,并存储于嵌入式GIS模块方便下一步处理;当外业人员因地势复杂无法到达待测点位置或者在待测点位置接收到的卫星信号少于四颗星时,采用辅助定位模式,在待测点附近选取地理环境正常且GPS信号强烈的辅助定位点,通过高精度GPS模块获取辅助定位点的GPS经纬度坐标;在辅助定位点位置,使用测距模块对准待测点,测量出辅助定位点与待测点之间的直线距离;在辅助定位点位置,使用陀螺仪和数字罗盘对准待测点,测量出辅助定位点与待测点之间的方位角;通过坐标转换模块,将辅助定位点经纬度基于WGS84椭球参数进行UTM投影得到辅助定位点的WGS84大地平面坐标值;在WGS84大地平面坐标上,根据辅助定位点的大地坐标值、与待测点的距离和方位角,计算出相对于辅助定位点的相对位置,得到待测点大地平面坐标;通过坐标转换模块,对待测点的大地平面坐标值进行逆变换得到GPS经纬度坐标,并存储于嵌入式GIS模块中供下一步处理。
附图说明
附加的并且形成说明书一部分的附图包括在本发明的特定方面的描写中。本发明以及本发明提供的系统的模块和流程的更清楚的概念,通过参考参考示例以及附图中示出非限制性的实施例将更容易理解。通过参考一个或者多个附图结合本发明的描述可以更好地理解本发明。
图1示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集系统的框图;
图2示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集系统的结构示意图;
图3示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集方法的流程图;
图4示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集方法的一个实施方式中WGS84大地平面坐标示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
图1示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集系统的框图。
如图1所示,一种基于辅助定位的土地信息采集系统100包括:高精度GPS定位模块102、测距模块104、陀螺仪和数字罗盘模块106、经纬度转换平面坐标模块108、辅助定位数据处理模块110、平面坐标转换经纬度坐标模块112、嵌入式GIS采集系统114。
其中,高精度GPS模块102、测距模块104、陀螺仪和数字罗盘模块106作为硬件模块基层在嵌入式手持设备上;高精度GPS模块102用于测量地理环境良好且GPS信号强烈的测量点的GPS经纬度坐标。当待测点的地势平坦且GPS模块接收到的卫星个数不少于4颗,则将待测点作为测量点;当外业人员因地势复杂无法到达待测点位置或GPS模块接收到的卫星个数少于4颗时,则在待测点周围选择外业人员易于到达且GPS模块接收到的卫星个数不少于4颗的辅助定位点作为测量点;测距模块104用于测量辅助定位点到待测点的直线距离;陀螺仪和数据罗盘模块106,用于测量辅助定位点到待测点方位角;经纬度转换平面坐标模块108,根据七参数法以及WGS84的椭球参数,利用UTM投影将辅助定位点的GPS经纬度坐标转换为WGS84大地平面坐标;辅助定位数据处理模块110,用于对辅助定位点的大地平面坐标、辅助定位点与待测点之间的直线距离、辅助定位点与待测点之间的方位角进行数据处理,在WGS84的大地坐标系上,计算出待测点相对于辅助定位的相对位置,以此得到待测点的WGS大地平面坐标;平面坐标转换经纬度坐标模块112,用于UTM的逆变换将大地平面坐标转换为GPS经纬度坐标;嵌入式GIS采集系统114,用于记录待测点的经纬度,并作为土地信息数据进行进一步的数据处理。
图2示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集系统的一个具体实施方式的结构示意图;
如图2所示一种基于辅助定位的土地信息采集方法的一个具体实施方式的结构包括:
嵌入式手持设备200,集成了本发明的软硬件,用于采集土地信息数据;嵌入式GIS模块202,拥有两种定位模式选择,分别为普通定位模式204和辅助定位模式206;若待测点处于地理环境良好且GPS信号强度高的情况下,则直接通过高精度GPS模块208采集待测点的GPS经纬度;若待测点处于地理环境恶劣或GPS信号微弱的情况下,则选取待测点附近的辅助定位点,通过高精度GPS模块208得到辅助定位点的GPS经纬度;测距模块210,用于获取辅助定位点与待测点的直线距离;陀螺仪和数字罗盘模块,用于测量辅助定位点与待测点之间的方位角;经纬度与WGS84平面坐标转换模块214,用于辅助定位点经纬度转换为WGS84平面坐标,以及待测点的平面坐标转换为待测点的GPS经纬度;数据处理模块216,用于对辅助定位点的平面坐标、与待测点的距离、与待测点的方位角进行数据处理,计算出待测点的大地平面坐标。
图3示出本发明提供的一种基于辅助定位的土地信息采集方法的流程图。
如图3所示一种基于辅助定位的土地信息采集方法的流程300包括:
步骤301,判断当前待测点的地理环境是否正常且GPS信号是否强烈,若当前待测点的地理环境正常且GPS信号强烈,则进行步骤309;若当前待测点的地理环境恶劣或者GPS信号微弱,则进行步骤302。
步骤302,进入辅助定位模式。
步骤303,在待测点附近选取地理环境相对良好且GPS信号强烈的点,作为辅助定位点,并通过高精度GPS定位模块获取该辅助定位点的GPS经纬度。
步骤304,根据七参数法和WGS84椭球参数,将辅助定位点的GPS经纬度通过UTM投影为大地平面坐标。
步骤305,在辅助定位点位置使用陀螺仪和数字罗盘模块,获得辅助定位点与待测点之间的方位角。
步骤306,在辅助定位点位置使用测距模块,获得辅助定位点与待测点之间的直线距离。
步骤307,如图4所示,在WGS84大地平面坐标上,辅助定位点的坐标为(x,y),辅助定位点与待测点之间的方位角为θ,辅助定位点与待测点之间的距离为d,根据余弦定理可知,待测点的平面坐标为(x-d*sinθ,y-d*cosθ)。
步骤308,利用UTM投影的逆变换,将待测点的平面坐标转换为GPS经纬度,并进行步骤311。
步骤309,进入普通定位模式。
步骤310,直接利用高精度GPS模块,获得待测点的GPS经纬度坐标。
步骤311,将待测点的GPS经纬度记录到嵌入式GIS采集系统中,并进行后续的数据处理或量测。
步骤312,当前待测点采集完毕。
参考前述本发明示例性的描述,本领域技术人员可以知晓本发明具有以下优点:
本发明提供了一种基于辅助定位的土地信息采集系统与方法,该系统和方法可以实现土地信息采集的快速高效采集,根据待测点的环境状况选择合适的定位模式,特别是针对复杂地理环境下的辅助定位模式为外业人员的土地信息采集工作带来便利和高效,也为国土资源巡查的展开提供了支撑。
尽管本发明此处具体化一些特定的例子示出和描述,然而本发明不仅限于所示处的细节,因为在不偏离本发明的精神以及权力要求的范围和等同范围内,可以做出多种改进和结构变化。因此,宽范围的并且如权利要求所阐明的在某种意义上与本发明的范围一致的解释附加和权利要求是适当的。
Claims (6)
1.一种基于辅助定位的土地信息采集系统,其特征在于:该系统包括:
GIS模块,用于存储待测点的GPS经纬度坐标并作为土地信息数据;
GPS模块,判断待测点的地理环境和GPS信号是否满足设定的测量条件,如满足,则测量待测点的GPS经纬度坐标;如不满足,则在待测点周围选取任一地理环境和GPS信号满足测量条件的测量点作为辅助定位点,并测量辅助定位点的GPS经纬度坐标;
测距模块,用于获取辅助定位点与待测点之间的直线距离;
测方位角模块,用于测量辅助定位点与待测点之间的方位角;
坐标转换模块,用于GPS经纬度坐标与大地平面坐标之间转换;
辅助定位数据处理模块,用于根据所述测方位角模块测量的方位角、测距模块测量的直线距离以及经所述坐标转换模块转换的大地平面坐标,计算出待测点的大地平面坐标。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的测方位角模块为陀螺仪和数字罗盘模块。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述坐标转换模块包括经纬度转换平面坐标模块和平面坐标转换经纬度模块,所述经纬度转换平面坐标模块根据七参数法以及WGS84的椭球参数,利用UTM投影将辅助定位点的GPS经纬度坐标转换为WGS84大地平面坐标;所述平面坐标转换经纬度模块利用UTM的逆变换将大地平面坐标转换为GPS经纬度坐标。
4.一种基于辅助定位的土地信息采集方法,其特征在于,所述方法包括:
经纬度测量步骤、判断待测点的地理环境和GPS信号是否满足设定的测量条件,如满足,则测量待测点的GPS经纬度坐标;如不满足,则在待测点周围选取任一地理环境和GPS信号满足测量条件的测量点作为辅助定位点,并测量辅助定位点的GPS经纬度坐标;
距离测量步骤、测量所述辅助定位点与待测点之间的直线距离;
方位角测量步骤、测量所述辅助定位点与待测点之间的方位角;
经纬度坐标转换平面坐标步骤、将经纬度测量步骤测量的辅助定位点的GPS经纬度坐标转换为大地平面坐标;
辅助定位点大地平面坐标计算步骤、根据距离测量步骤测量的直线距离、方位角测量步骤测量的方位角以及经纬度坐标转换平面坐标步骤转换的大地平面坐标计算待测点的大地平面坐标;
大地平面坐标转换经纬坐标步骤、将经辅助定位点大地平面坐标计算步骤计算的待测点的大地平面坐标转换为经纬度坐标;
测得点经纬度坐标存储步骤、存储经纬度测量步骤测量的待测点GPS经纬度坐标和大地平面坐标转换经纬坐标步骤转换的待测点GPS经纬度坐标。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的方位角测量步骤采用陀螺仪和数字罗盘对准待测点,测量出辅助定位点与待测点之间的方位角。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述经纬度坐标转换平面坐标步骤,将辅助定位点经纬度基于WGS84椭球参数进行UTM投影得到辅助定位点的WGS84大地平面坐标。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150722 |