CN103413355A - 一种双地理经纬网格切分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双地理经纬网格切分方法,通过卫星、航空遥感影像及地表实测得到地理信息数据,构建双经纬网地理表达模块,对地球表面地理空间进行双经纬网规则化切分,在南北纬较低的地区采用标准经纬网进行切分与表达,在南北纬较高的地区采用旋转经纬网进行切分与表达,切分后的地理切片采用切片层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围的多种方式表达,并根据需要进行转换,在基于标准经纬网的地理切分方法的基础上,获得在高纬度区域的地理空间的精确表达。本发明通过旋转地理极点,在地球球面上构建双经纬网,对不同南北纬度区域采用不同经纬格网进行切分,从而弥补了标准经纬网在高纬度区域的地理空间表达不足与传统地理切分的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统应用领域,尤其是一种双经纬网地理信息空间切分与表达技术。
背景技术
地理切分是对地球球面地理信息的规则化划分方法。近年来,随着地理信息技术的发展与应用,各种地理切分方法作为地图数据组织模型被普遍应用到了网络地理信息系统、三维数字地球等应用中。如图1至图4所示,基于计算机图像便捷计算需求,地理切分的切片常采用矩形形态,但由于标准经纬网在南北极汇交成一点,实际区域形态为扇形或扇面梯形,使得常用的地理切分方法在高纬度地区的出现了大幅度的变形或冗余,不利于切片文件的平面目视解译,而且在地理位置上存在着空间表达分辨率低、不连续等缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种能满足全球区域范围高精度地理表达与切分的一种双地理经纬网格切分方法。
为实现上述目的,本发明一种一种双地理经纬网格切分方法,具体为:通过卫星、航空遥感影像及地表实测得到地理信息数据,构建双经纬网地理表达模块,对地球表面地理空间进行双经纬网规则化切分,其中,在南北纬较低的地区采用标准经纬网进行切分与表达,在南北纬较高的地区采用旋转经纬网进行切分与表达,切分后的地理切片采用切片层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围的多种方式表达,并根据需要进行转换,从而在基于标准经纬网的地理切分方法的基础上,获得在高纬度区域的地理空间的精确表达。
进一步,所述标准经纬网、旋转经纬网的南北极点,以标准地理坐标(0,180)、(0,0)两点作为东极和西极,构建所述标准经纬网与旋转经纬网并存的双经纬网,形成东经、西经、北经、南经,东纬、西纬、南纬、北纬的八要素地理格网。
进一步,在地球球面的任意一点由所述双经纬网对应的两套地理坐标系统分别表达。
进一步,采用所述标准经纬网进行的切分、采用所述旋转经纬网进行的切分均为一种对地球表面地理空间进行规则化切分方法,其按照不同空间分辨率级别采用不同的间隔尺度,对地理空间进行经纬线切分。
进一步,根据目标对象的所在标准纬度区域,选择不同的所述标准经纬网、旋转经纬网进行切分或表达。
进一步,所述标准经纬网的坐标转换为所述旋转经纬网的坐标方法为:
进一步,所述旋转经纬网的坐标转换为所述标准经纬网的坐标方法为:
进一步,地图切片文件采用所述切片层级行列号进行存储和构建索引,在高纬度标准经纬网区域时,采用所述旋转经纬网的坐标直接表达,或通过所述旋转经纬网坐标作为中间值,实现标准经纬网坐标与切片层级行列号的转换。
进一步,采用中低纬度变形小的投影方法作为基础投影方法,如墨卡托投影、Web墨卡托投影等,首先以标准地球作为投影对象,获得中低南北纬度投影图,再对旋转后的地球进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达的投影方式。
进一步,所述地理切分法采用双重投影方式进行投影,其采用中低纬度变形小的投影方法作为基础投影方法,首先以标准地球作为投影对象,获得中低南北纬度投影图,再对旋转后的地球进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达的投影方式。
本发明方法通过旋转地理极点,在地球球面上构建双经纬网,对不同南北纬度区域采用不同经纬格网进行切分,从而弥补了标准经纬网在高纬度区域的地理空间表达不足与传统地理切分的缺陷。
附图说明
图1为常用全球地理切分示意图;
图2为保持图形矩形态,常用地理切分方法在高纬度的切片变形示意;
图3为卫星遥感实拍影图;
图4为高纬度地区的地理表达缺陷图(如极点附近1公里可跨几个经度带);
图5为中低南北纬度投影图;
图6为高南北纬度投影图;
图7为采用旋转地理坐标系进行切分与表达图;
图8为双经纬网示意图;
图9为双经纬网高南北纬度(北极点)示意图。
具体实施方式
下面,参考附图,对本发明进行更全面的说明,附图中示出了本发明的示例性实施例。然而,本发明可以体现为多种不同形式,并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是,提供这些实施例,从而使本发明全面和完整,并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明,在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语,用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是,除了图中示出的方位之外,空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果图中的装置被倒置,被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此,示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位),这里所用的空间相对说明可相应地解释。
本发明一种一种双地理经纬网格切分方法,是采用双经纬网地理表达方法,对采集的卫星、航空遥感影像及地表实测地理信息数据进行标准景切分与应用表达的一套技术方案,主要用以解决高纬度地区遥感影像图幅切分失真及地理表达缺陷等问题。
本发明一种一种双地理经纬网格切分方法,具体为:通过卫星、航空遥感影像及地表实测得到地理信息数据,构建双经纬网地理表达模块,可对地球表面地理空间进行双经纬网规则化切分,在南北纬较低的地区采用标准经纬网切分与表达,在南北纬较高的地区采用旋转后经纬网进行切分与表达,切分后的地理切片可采用切片层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围等多种方式表达,并可以根据需要进行转换,通过该模块的功能实现,可弥补传统基于标准经纬网的地理切分方法在高纬度区域的地理空间表达不足与变形缺陷问题。
标准经纬网、旋转经纬网的南北极点,以标准地理坐标(0,180)、(0,0)两点作为东极和西极,构建标准经纬网与旋转经纬网并存的双经纬网,形成东经、西经、北经、南经,东纬、西纬、南纬、北纬等八要素地理格网。在地球球面的任意一点可以由双经纬网对应的两套地理坐标系统分别表达。
采用标准经纬网进行的切分、采用多东湖旋转经纬网进行的切分均为一种对地球表面地理空间进行规则化切分方法,其按照不同空间分辨率级别采用不同的间隔尺度,对地理空间进行经纬线切分。
本发明中不同南北纬地区采用不同经纬网进行地理切分与表达的方法,根据目标对象的所在标准纬度区域的选择不同的经纬网进行切分或表达,如以中国区域作为目标对象,在考虑中国区域完整性的因素下,将双经纬网转换使用的阈值设为南北纬60度,即南北纬60度以内采用标准经纬网进行切分与表达,南北纬60度以上采用旋转经纬网进行切分与表达。
本发明采用双重投影方式进行投影,并可采用切片层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围等多种方式表达,并可以根据需要进行转换,地图切片文件采用切片层级行列号进行存储和构建索引,在高纬度标准经纬网区域时,可采用旋转经纬网的坐标直接表达,或通过旋转经纬网坐标作为中间值,实现标准经纬网坐标与切片层级行列号的转换。
标准经纬网的坐标转换为所述旋转经纬网的坐标方法为:
旋转经纬网的坐标转换为所述标准经纬网的坐标方法为:
采用中低纬度变形小的投影方法作为基础投影方法,如墨卡托投影、Web墨卡托投影等,首先以标准地球作为投影对象,获得中低南北纬度投影图,再对旋转后的地球进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达的投影方式。
双经纬网地理切分方法在高南北纬度区域进行单独投影,并采用旋转地理坐标系进行切分与表达,如图5至图7所示,既可保证高纬度对象区域地图切片数据具备低纬度地区数据的变形小、表达精度高、目标区域连续等特点,又能方便地图切片数据的直接目视解译和粗精度计算。
本发明的基本思想为通过构建双经纬网、分区域双重投影以弥补高纬度地区的地理切分与表达的不足,下面结合具体实施例对本方法进行说明,但本发明保护范围不限于此。
以中国作为主要研究对象的双经纬网地理切分与表达:
1)构建双经纬网,参见图8,将地球以标准地理坐标点(0E,0N)、(180E,0N)为东极和西极,以标准地理坐标系90度经线所在面为新的“赤道面”,构建旋转经纬网地理坐标系统,包括东纬、西纬、北经、南经,因此每个地理位置可由两个地理坐标来表达,如坐标(东经120E,北纬30N)可由坐标(北经130.893395N,东纬48.590377E)来表达。
2)地理切分,参见图5、图6、图7、图9,首先根据研究区域确定双经纬网转换使用的阈值,在考虑中国区域完整性的因素下,将双经纬网转换使用的阈值设为南北纬60度,即南北纬60度以内采用标准经纬网进行切分与表达,南北纬60度以上采用旋转经纬网进行切分与表达,然后根据目标地图数据空间分辨率大小,确定切分地理间距,如图,对1KM图像分辨率的数据,采用10度×10度为切片单元大小,最后形成南北纬60度以内为12×36个地理格网,南北纬60度以上分别为6×6个地理格网。
3)地图投影,如图5、图6、图7所示,采用双重地图投影方法,以常用地图切片投影——Web墨卡托投影作为基本投影方法,首先以标准经纬网180度地理经线剖分展开进行投影,获得中低南北纬度投影图,再以旋转经纬网180度经线剖分展开进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达。
4)地理空间区域表达,可采用区域所在地理格网的分辨率层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围等多种方式表达,其转换公式如下:
a. 地理格网切片坐标与双经纬网坐标转换方法:
地理格网切片坐标(,R,C)或(,,),L为已知空间分辨率层级,为空间分辨率层级L对应的经纬度比例因子、R为标准经纬网对应的切分格网行号,C为标准经纬网对应的切分格网列号、为旋转经纬网对应的切分格网行号,为旋转经纬网对应的切分格网列号,标准经纬网坐标(,),为南北纬度,为东西经度,旋转经纬网坐标(,),为东西纬度,为南北经度。
b. 旋转经纬网坐标与标准经纬网坐标转换方法:
c. 标准经纬网向旋转经纬网坐标转换方法:
。
Claims (10)
1.一种一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,该地理切分法具体为:通过卫星、航空遥感影像及地表实测得到地理信息数据,构建双经纬网地理表达模块,对地球表面地理空间进行双经纬网规则化切分,其中,在南北纬较低的地区采用标准经纬网进行切分与表达,在南北纬较高的地区采用旋转经纬网进行切分与表达,切分后的地理切片采用切片层级行列号、标准经纬度范围、旋转经纬网范围的多种方式表达,并根据需要进行转换,从而在基于标准经纬网的地理切分方法的基础上,获得在高纬度区域的地理空间的精确表达。
2.如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,所述标准经纬网、旋转经纬网的南北极点,以标准地理坐标(0,180)、(0,0)两点作为东极和西极,构建所述标准经纬网与旋转经纬网并存的双经纬网,形成东经、西经、北经、南经,东纬、西纬、南纬、北纬的八要素地理格网。
3.如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,在地球球面的任意一点由所述双经纬网对应的两套地理坐标系统分别表达。
4.如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,采用所述标准经纬网进行的切分、采用所述旋转经纬网进行的切分均为一种对地球表面地理空间进行规则化切分方法,其按照不同空间分辨率级别采用不同的间隔尺度,对地理空间进行经纬线切分。
5.如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,根据目标对象的所在标准纬度区域,选择不同的所述标准经纬网、旋转经纬网进行切分或表达。
8. 如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,地图切片文件采用所述切片层级行列号进行存储和构建索引,在高纬度标准经纬网区域时,采用所述旋转经纬网的坐标直接表达,或通过所述旋转经纬网坐标作为中间值,实现标准经纬网坐标与切片层级行列号的转换。
9. 如权利要求1所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,采用中低纬度变形小的投影方法作为基础投影方法,首先以标准地球作为投影对象,获得中低南北纬度投影图,再对旋转后的地球进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达的投影方式。
10. 如权利要求9所述的一种双地理经纬网格切分方法,其特征在于,所述地理切分法采用双重投影方式进行投影,其采用中低纬度变形小的投影方法作为基础投影方法,首先以标准地球作为投影对象,获得中低南北纬度投影图,再对旋转后的地球进行投影,获得高南北纬度投影图,最终合并表达的投影方式。
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