CN102779231B - 基于邻近的坐标转换参数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于邻近的无缝地图坐标转换参数计算方法，属于大地测量、数字地图和地理信息技术领域，该发明主要针对大范围无缝坐标转换参数计算中，待求点周围的控制点如何自动、合理选择，最终实现无缝坐标转换参数合理、高效自动计算。本发明首先基于已知控制点构建Delaunay三角网，然后基于三角网自动提取每个控制点的邻近控制点集，计算参数回代后计算各点的残差并统计中误差，从而对粗差及可疑控制点进行过滤。然后加入图廓点或格网等求参数点，基于控制点构建的Delaunay三角网自动计算各点所对应的邻近控制点集，基于对应的邻近控制点集解决出各点所需的坐标转换参数。访方法可以批量、高效、无缝地计算广大范围内的坐标转换参数，在大地坐标转换、地图数据坐标转换以及地理信息系统领域能发挥很大的作用，并获得很好的经济效益。

Description

基于邻近的坐标转换参数计算方法

技术领域

本发明涉及大地测量、数字地图和地理信息技术领域，尤其涉及不同椭球之间坐标转换参数的计算方法。

背景技术

不同国家和地区使用不同的椭球及投影系统，由此派生出不同的空间坐标系，进尔导致空间点位的坐标及地图数据坐标系的不同。如我国先后建立了北京54、西安80、2000国家坐标系。由于坐标系的不同，导致测绘成果存在多种坐标形式，如果不通过坐标转换，不同坐标系的测绘成果之间无法直接利用。随着应用的深入，需要高效自动地实现地图数据的无缝坐标转换，地图数据无缝坐标转换的关键是图廓点或格网点坐标转换参数的求解，由于坐标转换参数属于保密数据，有时需要根据控制点数据解算转换参数。对于大范围坐标转换，需要逐图廓点或格网点(以下简称待求点)解算出对应的坐标转换参数(7参数、4参数等)，对于大范围或大批量的转换参数计算，如何基于待求点的位置自动合理地选择周围相关的参数计算控制点，是实现大范围无缝转换参数自动计算的关键。

解决问题

该发明主要针对大范围无缝坐标转换参数计算中，待求点周围的控制点如何自动、合理选择，最终实现无缝坐标转换参数合理、高效自动计算。

发明内容

本发明的目的是为了解决大地测量、数字地图、地理信息技术领域中不同测绘成果的自动无缝坐标转换参数计算问题。

本发明所采用的技术方案与步骤如下：

(1)Delaunay三角网生成。基于平面坐标计算所有控制点集构成的Delaunay三角网，剔除最外围小于阈值的三角形(如最小角度小于5度)，如附图1所示；

(2)邻近控制点集提取。将存在三角形边直接相连的控制点称为邻近控制点，通过控制点集的Delaunay三角网，逐点查找每个控制点对应的邻近控制点集；

(3)控制点检核。参与坐标转换参数计算的控制点可能达不到精度或存在粗差，需要进行过滤与筛选。先逐点查找控制点的邻近点集，然后基于控制点的邻近点集求解出坐标转换参数，回代计算出各个控制点的目标坐标系坐标，求出各点残差，并统计中误差，按照一定阈值筛选可疑控制点。

(4)自动搜索待求点的邻近控制点集。逐三角形判断外接圆是否包含待求点，成立则说明三顶点对应的控制点与待求点存在邻近关系，建立所有待求点所对应的邻近控制点集，将其作为解算待求点坐标转换参数的基础。对于远离控制点的待求点，找出距离该点最近的三个控制点，作为邻近控制点集。

(5)计算待求点的坐标转换参数。基于待求点的邻近控制点集采用4参数或七参数计算模型，解算出待求点处对应的坐标转换参数。

附图说明

图1是控制点构成Delaunay三角网示意图；

图2是图廓点或格网点邻近控制点集计算查找示意图；

图3是完整计算流程图。

有益效果

通过建立控制点之间的Delaunay三角网，动态插入待求点，自动合理地基于拓扑邻近关系查找该待求点周围的相关控制点，计算得到的参数不仅考虑参数计算必要的控制点数，同时邻近点之间自动保持重叠，也将待求点与坐标转换参数建立了一一对应关系。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明实施步骤详细说明如下：

如附图1，图中已知控制点共有11个，待求点有140个，计算每个待求点处的坐标转换七参数。

步骤一：基于平面坐标计算所有控制点组成的Delaunay三角网，如图1所示。对于凸壳边上的小角度三角形可以在算法中设定最小角度阈值自动将其过滤掉。图中2-8-10三角形就被过滤掉，特殊的需要可以手动去除或添加。

步骤二：控制点检核。参与参数计算的控制点可能达不到精度或存在粗差，所以需要进行过滤与筛选。首先提取每个控制点的相邻控制点(相邻近控制点之间存在直接Delaunay三角形边相连)，然后基于该控制点及邻近控制点列立误差方程，基于最小二乘法解算出转换参数。再基于该参数，通过源控制点坐标计算目标坐标系坐标，求出该控制点的符合差。采用此方法，计算出所有控制点的残差，并统计其中误差，将中误差3倍作为筛选可疑控制点的依据，剔除可疑控制点后再重复步骤二，达到要求为至。如图1中，1号点自动与邻近点3、4、8构成邻近点集，7号点与邻近点2、3、4、6、11、10、8组成邻近点集，并通过同名点的已知源坐标与目标坐标，计算转换参数，回代求出残差，并统计邻近点集的中误差。

步骤三：计算每个图廓点或格网点所对应的邻近控制点集。邻近控制点是指至少存在一个以该控制点为顶点的Delaunay三角形的外接圆包围该图廓点。图2中，A分别位于三角形6-7-11以及7-11-10对应的外接圆内，所以A的邻近控制点集为{6，7，10，11}。对于外围没有邻近控制点的格网点，选择距离该点最近的三个控制点，作为邻近控制点，图2中，B点邻近控制点集为{8，7，10}。

步骤四：基于邻近控制点计算所有格网点的坐标转换参数。找出邻近控制点的源坐标与目标坐标，采用四参数或七参数计算模型，列立误差方程，并解算出该格网点的从源坐标到目标坐标的转换参数。

对应的流程图如图3所示。

Claims (1)

1.基于邻近的坐标转换参数计算方法，包括以下几个步骤，其特征在于：

步骤1：基于平面坐标计算所有控制点组成的Delaunay三角网；对于凸壳边上的小角度三角形采用在算法中设定最小角度阈值自动将其过滤掉；

步骤2：控制点检核；参与参数计算的控制点可能达不到精度或存在粗差，所以需要进行过滤与筛选；首先提取每个控制点的相邻控制点，相邻近控制点之间存在直接Delaunay三角形边相连，然后基于该控制点及邻近控制点列立误差方程，基于最小二乘法解算出转换参数；再基于该参数，通过源控制点坐标计算目标坐标系坐标，求出该控制点的符合差；采用此方法，计算出所有控制点的残差，并统计其中误差，将中误差3倍作为筛选可疑控制点的依据，剔除可疑控制点后再重复步骤2，达到要求为止；

步骤3：计算每个图廓点或格网点所对应的邻近控制点集；图廓点的邻近控制点是指至少存在一个以该控制点为顶点的Delaunay三角形的外接圆包围该图廓点；格网点的邻近控制点是指至少存在一个以该控制点为顶点的Delaunay三角形的外接圆包围该格网点；

步骤4：基于邻近控制点计算所有格网点的坐标转换参数；找出邻近控制点的源坐标与目标坐标，采用四参数或七参数计算模型，列立误差方程，并解算出该格网点的从源坐标到目标坐标的转换参数。