CN112102430B - 单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，包括以下步骤：获取待投影要素曲线的初始计算参数；获取绘图区域的基本信息率；根据初始计算参数和基本信息计算待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标；计算X轴和Y轴上的各刻度间距的比率；计算待投影要素中各要素值的坐标；计算绘图边框的四角坐标；计算要素变化曲线投影后的X轴刻度坐标和Y轴刻度坐标；计算X轴和Y轴的各刻度值标注坐标和单位标注坐标；输出计算结果。本发明步骤清晰、计算简便、易于实现，输出结果随用户比例尺变化而自动变化。

Description

单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法

技术领域

本发明涉及投影变换技术领域，更具体的说是涉及一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法。

背景技术

传统图集能够充分展示某个要素的时空变化状况。基于经纬度方区统计的要素变化曲线，展示的是要素随时间的变化情况，是图集的一种重要类型。

目前，在传统的图集制作过程中，该要素变化曲线是采用手工叠加的方式进行的，费时、费力。GIS软件所进行的专题图绘制，虽然能够实现曲线的自动绘制，但其曲线与地理地图坐标系是脱离的，在地图比例尺切换时，图形的位置会发生变化，在进行图形操作和发布时存在诸多障碍。

因此，如何提供一种能够在地图比例尺切换时不存在位置偏移的单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法及系统，能够解决单要素变化曲线至地理地图的投影计算问题，将基于经纬度方区统计的要素变化曲线投影至地理地图，以解决地图比例尺切换存在的问题和地图后期发布问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取待投影要素曲线的初始计算参数；

步骤S2、获取绘图区域的基本信息，所述绘图区域位于待投影垂向剖面所处的经纬度方区内，且相对于所述经纬度方区的边缘预留有四个方向的空白区；所述基本信息包括四个方向的空白区相对于方区大小的比率，X轴刻度相对于方区大小的比率，Y轴刻度相对于方区大小的比率，X轴标注相对于方区大小的比率，以及Y轴标注相对于方区大小的比率；

步骤S3、根据步骤S1中的初始计算参数和步骤S2中的基本信息计算待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标；

步骤S4、计算X轴和Y轴上的各刻度间距的比率；

步骤S5、计算待投影要素中各要素值的坐标；

步骤S6、计算绘图边框的四角坐标；

步骤S7、计算要素变化曲线投影后的X轴刻度坐标和Y轴刻度坐标；

步骤S8、计算X轴和Y轴的各刻度值标注坐标和单位标注坐标；

步骤S9、对步骤S5-S8的计算结果进行分类和整理，输出计算结果。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明对单要素随时间的变化情况，不再需要手工绘制，仅需输入待投影的单要素曲线的计算参数以及要素所处的经纬度方区的经纬度信息，便能直接绘制到地理地图的经纬网格中，能够直观的显示该要素随时间的变化信息，能够将基于经纬度方区统计的要素变化值，投影至地理地图，进一步直接绘制到地理地图的统计网格中，可广泛应用于GIS专题图的制作。通过对单要素变化曲线投影至地理地图进行计算，将基于经纬度方区统计的要素变化曲线投影至地理地图，以解决地图比例尺切换存在的问题和地图后期发布问题。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S1中的初始计算参数包括经纬度方区的左下角经度l_on和纬度l_at、经纬度方区大小g_size、要素的数据值序列l，要素的时间序列z，X轴标注X_lab，X轴单位x_Str，Y轴单位y_Str，其中z值的个数设为n_z，l的个数设为n_v。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S2中，四个方向的空白区分别为左空白区、右空白区、上空白区和下空白区；左空白区相对于经纬度方区大小的比率l_Scale为0.10；右空白区对于经纬度方区大小的比率r_Scale为0.10；下空白区相对于经纬度方区大小的比率b_Scale为0.10；上空白区相对于经纬度方区大小的比率t_Scale为0.13；X轴刻度相对于方区大小的比率x_tickScale和Y轴刻度相对于方区大小的比率y_tickScale均为0.02；X轴标注相对于方区大小的比率x_labScale和Y轴标注相对于方区大小的比率y_labScale均为0.05。本发明采用上述数值，使在经纬度方区内绘图时更加合理和美观。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S3的计算公式如下：

x₀＝l_on+(l_Scale+x_tickScale+x_labScale)*g_size；

y₀＝l_at+(b_Scale+y_tickScale+y_labScale)*g_size；

(x₀，y₀)表示待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S4中X轴刻度间距比率的计算公式如下；

m_onScale＝(1-l_Scale-r_Scale-y_tickScale-x_labScale)*g_size/(n_z-1)；

Y轴刻度间距比率的计算公式如下；

z_Scale＝(1-t_Scale-b_Scale-x_tickScale-y_labScale)*g_size/(n_v-1)。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S5中各要素值坐标的计算公式如下：

x_n(k)＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_n(k)＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

其中，k∈(1,n_z)；(x_n(k)，y_n(k))表示待投影要素第k个要素值坐标；l(k)表示Y轴的第k个刻度值；l(1)表示轴的第一个刻度。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S6中绘图边框坐标的计算公式如下：

x_min＝x_n(1)；

y_min＝y₀；

x_max＝x_n(n_z)；

y_max＝y₀+(l(end)-l(1))*z_Scale；

上式中，通过上式得出绘图边框的左上角坐标(x_min,y_max)，左下角坐标(x_min,y_min)，右下角坐标(x_max,y_min)和右上角坐标(x_max,y_max)。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S7中X轴刻度的计算公式如下：

x_t＝x₀+(n-1)*m_onScale；

y_t1＝y₀；

y_t2＝y₀-x_tickScale*g_size；

第n个X轴刻度短线的起点坐标为(x_t,y_t1)，终点坐标为(x_t,y_t2)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴刻度的计算公式如下：

x_t1＝x₀；

x_t2＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_t＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

第k个Y轴刻度短线的起点坐标为(x_t1,y_t)，终点坐标为(x_t2,y_t)；

其中，k∈(1，n_z)。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S8中X轴刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_b＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_b＝y₀-x_tickScale*g_size；

X轴刻度值标注坐标为(x_b，y_b)，标注值为X_lab(k)；

其中，k∈(1，n_z)；

X轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_bn＝x₀+(n_z-1)*m_onScale；

y_bn＝y₀-5*x_tickScale*g_size；

X轴单位标注的坐标为(x_bn，y_bn)，标注值为x_Str；

Y轴的刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_c＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_c＝y₀+(l(n)-l(1))*z_Scale；

Y轴的刻度值标注的坐标为(x_c，y_c)，标注值为l(n)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_cn＝x₀(n)；

y_cn＝y₀(n)+(l(end)-l(1))*z_Scale+4*y_tickScale*g_size；

Y轴单位标注的坐标为(x_cn，y_cn)，标注值为y_Str。

优选的，在上述一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法中，步骤S7的输出结果包括要素曲线、绘图边框线、刻度线和标注点；其中要素曲线为依次连接步骤S5中各要素值坐标形成的线文件；绘图边框线为连接步骤S6得出的绘图边框四角坐标形成的线文件；刻度线为循环连接步骤S7计算得出的X轴和Y轴刻度的起点和终端形成的线文件；标注点为步骤S8计算得出的X轴和Y轴刻度标注和单位标注的点文件。本发明的输出成果清晰，包括绘图边框线、要素曲线、X轴和Y轴刻度线、X轴标注点和Y轴标注点共4个文件，易于成果在GIS软件中的符号化、渲染和使用；其要素曲线、边框、X轴和Y轴刻度线随用户比例尺变化而自动变化，无需进行再次编辑与调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的垂向剖面的要素值至地理地图的投影计算方法的流程图；

图2附图为本发明提供的计算结果输出效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取待投影要素曲线的初始计算参数；

步骤S2、获取绘图区域的基本信息，所述绘图区域位于待投影垂向剖面所处的经纬度方区内，且相对于所述经纬度方区的边缘预留有四个方向的空白区；所述基本信息包括四个方向的空白区相对于方区大小的比率，X轴刻度相对于方区大小的比率，Y轴刻度相对于方区大小的比率，X轴标注相对于方区大小的比率，以及Y轴标注相对于方区大小的比率；

步骤S3、根据步骤S1中的初始计算参数和步骤S2中的基本信息计算待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标；

步骤S4、计算X轴和Y轴上的各刻度间距的比率；

步骤S5、计算待投影要素中各要素值的坐标；

步骤S6、计算绘图边框的四角坐标；

步骤S7、计算要素变化曲线投影后的X轴刻度坐标和Y轴刻度坐标；

步骤S8、计算X轴和Y轴的各刻度值标注坐标和单位标注坐标；

步骤S9、对步骤S5-S8的计算结果进行分类和整理，输出计算结果。

本发明对单要素随时间的变化情况，不再需要手工绘制，仅需输入待投影的单要素曲线的计算参数以及要素所处的经纬度方区的经纬度信息，便能直接绘制到地理地图的经纬网格中，能够直观的显示该要素随时间的变化信息，能够将基于经纬度方区统计的要素变化值，投影至地理地图，进一步直接绘制到地理地图的统计网格中，可广泛应用于GIS专题图的制作。通过对单要素变化曲线投影至地理地图进行计算，将基于经纬度方区统计的要素变化曲线投影至地理地图，以解决地图比例尺切换存在的问题和地图后期发布问题。

具体的，步骤S1、获取计算参数：

获取步骤S1中的初始计算参数包括经纬度方区的左下角经度l_on和纬度l_at、经纬度方区大小g_size、要素的数据值序列l，要素的时间序列z，X轴标注X_lab，X轴单位x_Str，Y轴单位y_Str，其中z值的个数设为n_z，l的个数设为n_v。

步骤S2、获取绘图区域的基本信息：

设定四个方向的空白区分别为左空白区、右空白区、上空白区和下空白区；分别设定四个空白区相对于经纬度方区大小的比率l_Scale、r_Scale、b_Scale、t_Scale；设定X轴刻度和Y轴刻度相对于方区大小的比率相对于方区大小的比率x_Scale、y_Scale；设定X轴标注和Y轴标注相对于方区大小的比率x_labScale、y_labScale。经反复计算，为保证经纬度方区绘图的合理性和美观性，将各参数的数值设定如下：

l_Scale＝0.10；

r_Scale＝0.10；

t_Scale＝0.13；

b_Scale＝0.10；

x_Scale＝0.02；

y_Scale＝0.02；

x_labScale＝0.05；

y_labScale＝0.05。

步骤S3、计算待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标：

x₀＝l_on+(l_Scale+x_tickScale+x_labScale)*g_size；

y₀＝l_at+(b_Scale+y_tickScale+y_labScale)*g_size；

(x₀，y₀)表示待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标。

步骤S4、计算X轴和Y轴上的各刻度间距的比率：

X轴刻度间距比率的计算公式如下；

m_onScale＝(1-l_Scale-r_Scale-y_tickScale-x_labScale)*g_size/(n_z-1)；

Y轴刻度间距比率的计算公式如下；

z_Scale＝(1-t_Scale-b_Scale-x_tickScale-y_labScale)*g_size/(n_v-1)。

步骤S5、计算待投影要素中各要素值的坐标；

x_n(k)＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_n(k)＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

其中，k∈(1,n_z)；(x_n(k)，y_n(k))表示待投影要素第k个要素值坐标；l(k)表示Y轴的第k个刻度值；l(1)表示轴的第一个刻度。

步骤S6、计算绘图边框的四角坐标；

x_min＝x_n(1)；

y_min＝y₀；

x_max＝x_n(n_z)；

y_max＝y₀+(l(end)-l(1))*z_Scale；

上式中，通过上式得出绘图边框的左上角坐标(x_min,y_max)，左下角坐标(x_min,y_min)，右下角坐标(x_max,y_min)和右上角坐标(x_max,y_max)。

步骤S7、计算要素变化曲线投影后的X轴刻度坐标和Y轴刻度坐标；

X轴刻度的计算公式如下：

x_t＝x₀+(n-1)*m_onScale；

y_t1＝y0；

y_t2＝y₀-x_tickScale*g_size；

第n个X轴刻度短线的起点坐标为(x_t,y_t1)，终点坐标为(x_t,y_t2)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴刻度的计算公式如下：

x_t1＝x₀；

x_t2＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_t＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

第k个Y轴刻度短线的起点坐标为(x_t1,y_t)，终点坐标为(x_t2,y_t)；

其中，k∈(1，n_z)。

步骤S8、计算X轴和Y轴的各刻度值标注坐标和单位标注坐标；

X轴刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_b＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_b＝y₀-x_tickScale*g_size；

X轴刻度值标注坐标为(x_b，y_b)，标注值为X_lab(k)；

其中，k∈(1，n_z)；

X轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_bn＝x₀+(n_z-1)*m_onScale；

y_bn＝y₀-5*x_tickScale*g_size；

X轴单位标注的坐标为(x_bn，y_bn)，标注值为x_Str；

Y轴的刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_c＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_c＝y₀+(l(n)-l(1))*z_Scale；

Y轴的刻度值标注的坐标为(x_c，y_c)，标注值为l(n)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_cn＝x₀(n)；

y_cn＝y₀(n)+(l(end)-l(1))*z_Scale+4*y_tickScale*g_size；

Y轴单位标注的坐标为(x_cn，y_cn)，标注值为y_Str。

步骤S9、对步骤S5-S8的计算结果进行分类和整理，输出计算结果。

步骤S7的输出结果包括要素曲线、绘图边框线、刻度线和标注点；其中要素曲线为依次连接步骤S5中各要素值坐标形成的线文件；绘图边框线为连接步骤S6得出的绘图边框四角坐标形成的线文件；刻度线为循环连接步骤S7计算得出的X轴和Y轴刻度的起点和终端形成的线文件；标注点为步骤S8计算得出的X轴和Y轴刻度标注和单位标注的点文件。

步骤S9实现了对步骤S5-S8的计算结果的分类与整理，使计算结果更加有序，易于进行下一步的图形绘制。本发明的输出成果清晰，包括绘图边框线、要素曲线、X轴和Y轴刻度线、X轴标注点和Y轴标注点共4个文件，易于成果在GIS软件中的符号化、渲染和使用；其要素曲线、边框、X轴和Y轴刻度线随用户比例尺变化而自动变化，无需进行再次编辑与调整

如图2所示，本发明输出成果清晰，包括绘图边框线文件、要素曲线、刻度线文件和标注点文件四个文件，易于成果在GIS软件中的符号化、渲染和使用。

图2的四角为经纬度坐标，框内为温度随时间变化的曲线，X轴刻度为时间，单位月份，Y轴刻度为温度，单位℃。通过该图可以直观判断该经纬度方区内温度随时间的变化情况。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、获取待投影要素曲线的初始计算参数；初始计算参数包括经纬度方区的左下角经度l_on和纬度l_at、经纬度方区大小g_size、要素的数据值序列l，要素的时间序列z，X轴标注X_lab，X轴单位x_Str，Y轴单位y_Str，其中z值的个数设为n_z，l的个数设为n_v；

步骤S2、获取绘图区域的基本信息，所述绘图区域位于待投影垂向剖面所处的经纬度方区内，且相对于所述经纬度方区的边缘预留有四个方向的空白区，分别为左空白区、右空白区、上空白区和下空白区；所述基本信息包括四个方向的空白区相对于方区大小的比率l_Scale、r_Scale、b_Scale、t_Scale，X轴刻度相对于方区大小的比率x_tickScale，Y轴刻度相对于方区大小的比率y_tickScale，X轴标注相对于方区大小的比率x_labScale，以及Y轴标注相对于方区大小的比率yl_ab_Scal_e；

步骤S3、根据步骤S1中的初始计算参数和步骤S2中的基本信息计算待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标；计算公式为：

x₀＝l_on+(l_Scale+x_tickScale+x_labScale)*g_size；

y₀＝l_at+(b_Scale+y_tickScale+y_labScale)*g_size；

(x₀，y₀)表示待投影要素曲线坐标轴的左下角坐标；

步骤S4、计算X轴和Y轴上的各刻度间距的比率，X轴刻度间距比率的计算公式如下：

m_onScale＝(1-l_Scale-r_Scale-y_tickScale-x_labScale)*g_size/(n_z-1)；

Y轴刻度间距比率的计算公式如下：

z_Scale＝(1-t_Scale-b_Scale-x_tickScale-y_labScale)*g_size/(n_v-1)；

步骤S5、计算待投影要素中各要素值的坐标；各要素值坐标的计算公式如下：

x_n(k)＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_n(k)＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

其中，k∈(1,n_z)；(x_n(k)，y_n(k))表示待投影要素第k个要素值坐标；l(k)表示Y轴的第k个刻度值；l(1)表示轴的第一个刻度；

步骤S6、计算绘图边框的四角坐标；绘图边框坐标的计算公式如下：

x_min＝x_n(1)；

y_mi_n＝y₀；

x_max＝x_n(n_z)；

y_max＝y₀+(l(end)-l(1))*z_Scale；

上式中，通过上式得出绘图边框的左上角坐标(x_min,y_max)，左下角坐标(x_min,y_min)，右下角坐标(x_max,y_min)和右上角坐标(x_max,y_max)；

步骤S7、计算要素变化曲线投影后的X轴刻度坐标和Y轴刻度坐标；

X轴刻度的计算公式如下：

x_t＝x₀+(n-1)*m_onScale；

y_t1＝y0；

y_t2＝y₀-x_tickScale*g_size；

第n个X轴刻度短线的起点坐标为(x_t,y_t1)，终点坐标为(x_t,y_t2)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴刻度的计算公式如下：

x_t1＝x₀；

x_t2＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_t＝y₀+(l(k)-l(1))*z_Scale；

第k个Y轴刻度短线的起点坐标为(x_t1,y_t)，终点坐标为(x_t2,y_t)；

其中，k∈(1，n_z)；

步骤S8、计算X轴和Y轴的各刻度值标注坐标和单位标注坐标；X轴刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_b＝x₀+(k-1)*m_onScale；

y_b＝y₀-x_tickScale*g_size；

X轴刻度值标注坐标为(x_b，y_b)，标注值为X_lab(k)；

其中，k∈(1，n_z)；

X轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_bn＝x₀+(n_z-1)*m_onScale；

y_bn＝y₀-5*x_tickScale*g_size；

X轴单位标注的坐标为(x_bn，y_bn)，标注值为x_Str；

Y轴的刻度值标注坐标的计算公式如下：

x_c＝x₀-y_tickScale*g_size；

y_c＝y₀+(l(n)-l(1))*z_Scale；

Y轴的刻度值标注的坐标为(x_c，y_c)，标注值为l(n)；

其中，n∈(1，n_v)；

Y轴单位标注坐标的计算公式如下：

x_cn＝x₀(n)；

y_cn＝y₀(n)+(l(end)-l(1))*z_Scale+4*y_tickScale*g_size；

Y轴单位标注的坐标为(x_cn，y_cn)，标注值为y_Str；

步骤S9、对步骤S5-S8的计算结果进行分类和整理，输出计算结果；输出结果包括要素曲线、绘图边框线、刻度线和标注点；其中要素曲线为依次连接步骤S5中各要素值坐标形成的线文件；绘图边框线为连接步骤S6得出的绘图边框四角坐标形成的线文件；刻度线为循环连接步骤S7计算得出的X轴和Y轴刻度的起点和终端形成的线文件；标注点为步骤S8计算得出的X轴和Y轴刻度标注和单位标注的点文件。

2.根据权利要求1所述的一种单要素变化曲线至地理地图的投影计算方法，其特征在于，步骤S2中，左空白区相对于经纬度方区大小的比率l_Scale为0.10；右空白区对于经纬度方区大小的比率r_Scale为0.10；下空白区相对于经纬度方区大小的比率b_Scale为0.10；上空白区相对于经纬度方区大小的比率t_Scale为0.13；X轴刻度相对于方区大小的比率x_tickScale和Y轴刻度相对于方区大小的比率y_tickScale均为0.02；X轴标注相对于方区大小的比率x_labScale和Y轴标注相对于方区大小的比率y_labScale均为0.05。