CN115859414A - 一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，包括：S1，CAD软件和地理信息软件独立配置；S2，CAD软件与3DGIS软件单向通信，窗口同步；S3，基于内置插件的窗口图像融合；S4，计算投影变形精纠正模型参数；S5，发送端影像几何精纠正与配准；S6，地理信息图层、投影坐标系控制；S7，CAD软件设计底图参考与数据采集应用。该方法通过CAD软件调用三维影像和矢量底图，实现了设计过程对高分辨率影像和专题图层的浏览、几何量测、设计参考和矢量采集。

Description

一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法

技术领域

本发明属于地理信息技术领域，具体涉及一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法。

背景技术

地理信息技术的发展逐步实现了空间数据的一张图管理以及面向各行业提供地理信息数据服务和平台服务。目前常用的应用方式是在专业软件中开发地理信息数据服务调用功能或在GIS平台中开发专业应用功能。在专业软件中组织调度和使用地理信息数据服务，需解决海量数据组织调度、多图层数据管理、地理坐标系转换、图形可视化表达、图形渲染和内存优化等底层技术，此类技术在GIS软件中已经解决并已形成规范，但在专业软件中需重新开发，除了存在难度大的问题外，还存在专业软件的兼容性和接口是否支持等问题；此外还存在地理信息数据跨工程坐标系调用带来的多套数据存储和管理问题。在GIS平台中开发专业应用功能，需提前进行科学决策，开展大量技术验证和可行性分析，评估技术可行性和投入产出比，对于大部分专业软件该方式并不可行。以上问题制约了地理信息系统和地理信息数据在各行各业专业软件中的应用，一方面应用代价高，另一方面应用难度大。

发明内容

为了解决大范围地理信息底图在专业软件中使用接口通用性差、操作复杂、重复工作量大的问题，本发明提供一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，包括以下步骤：

S1，CAD软件和地理信息软件独立配置：

使用扩展模式设置计算机为双屏模式，将显示屏分成屏幕一和屏幕二；启动CAD软件，在所述屏幕一全屏显示；启动3DGIS软件，在所述屏幕二全屏显示；在3DGIS软件中使用CGCS2000大地坐标系集成基础地理空间数据，配置图层样式，进行三维浏览；根据CAD窗口采用的投影坐标系配置投影坐标系参数文件，准备好坐标系投影转换方法或接口；

S2，CAD软件与3DGIS软件单向通信，窗口同步：

在CAD软件中加载通信插件发送端，实时捕捉CAD主窗口矩形区域的投影坐标系坐标并发送给3DGIS软件；在3DGIS软件中加载通信插件接收端，实时接送和解析消息，获得CAD主窗口区域的坐标；根据投影坐标系参数将CAD软件的投影坐标转换为大地坐标，将相机位置设置为矩形区域中心大地坐标，计算相机视场角和高度，实现3DGIS软件CAD软件视口同步；

S3，基于内置插件的窗口图像融合：

基于OpenGL和DirectX技术编写多窗口图像融合内置插件，在3DGIS和CAD软件中挂接内置插件，随软件启动运行，将3DGIS软件3D图形窗口设置为影像发送端，将CAD软件设置为影像接收端，实时对两个图形窗口输出的图像进行GPU拷贝，在显卡内做显存共享；在共享显存中，对发送端影像和接收端影像进行融合处理后替换接收端影像，在CAD软件图形窗口中显示融合后的影像，实现底图替换；

S4，计算投影变形精纠正模型参数：

对所述发送端影像生成10*10规则格网，计算虚拟同名点在发送端和接收端影像像素坐标的对应关系，计算流程如下：

，由此获得10*10格网曲面改正参数；

S5，发送端影像几何精纠正与配准：

使用10*10格网曲面改正模型对发送端影像进行实时处理，替换步骤S3共享显存中的所述发送端影像，实现发送端底图与CAD设计窗口高精度配准；

S6，地理信息图层、投影坐标系控制：在3DGIS软件中独立操作添加、开关所需参考的地理信息图层，CAD设计窗口自动刷新底图；当需要切换CAD图形窗口坐标系时，针对跨多个投影坐标系的底图应用，启动内置插件和3DGIS软件，自动完成地理信息底图的坐标系转换和底图参考并支持厘米级和全球尺度高效率浏览；当需要根据地图进行地理要素信息采集时，直接使用CAD图形绘制工具在底图上绘制点、线、面要素。

S7，CAD软件设计底图参考与数据采集应用：在CAD软件界面中参考GIS软件管理的多尺度空间数据，使用CAD软件既有功能，开展任意区域影像浏览、选线设计、地物采集等工作。

其中，步骤S1包括以下子步骤：

S11，将基础地理空间数据和工程勘察资料均转换为CGCS2000大地坐标系，通过地理信息数据发布平台或共享存储进行共享使用，使用3DGIS桌面端软件集成和浏览；所需的额外配置工作为配置项目中需使用到的投影坐标系参数，在3DGIS中内置投影坐标系与大地坐标系转换算法，支持实时坐标转换；

S12，使用基于OGC规范的WKT文本格式描述项目中用到的每一个工程坐标系参数，每个文件保存为一个.prj文件；在GIS软件桌面端进行二次开发，添加坐标系选择对话框，根据选择结果直接读取当前配置的prj文件，调用GIS平台SDK接口进行工程坐标系与CGCS2000大地坐标的转换计算；

S13，GIS软件提供目标坐标系选择界面，用户通过界面设置完成目标坐标系的设置。

步骤S2包括以下子步骤：

S21，为CAD主窗口添加窗口变化事件消息响应函数，函数体内调用CAD软件接口获取窗口左上角和右下角坐标，将角点坐标转换为字符串，并添加消息验证标识码，调用SendMessage方法外发消息；

S22，为3DGIS桌面端软件添加Windows消息响应函数Wndproc的重载方法，对接收到的消息字符串前缀进行验证，识别CAD软件发送来的窗口匹配消息，解析字符串获取CAD窗口两角点平面投影坐标系坐标，计算窗口宽GeoWidth、高GeoHeight、地理方位角Yaw；

S23，将两角点坐标转换为CGCS2000大地坐标，取中心点为相机平面坐标（CamX,CamY）；将相机置为俯视模式，视场角Fov设置为极小值（1度以内）；根据视口地理范围宽度GeoWidth和视场角，计算相机高度

；计算相机方位角

，其中Yaw 为CAD 窗口的地理方位角；/>

为投影变换带来的方位角偏角，需根据不同的投影方式选择不同的计算方法，其中采用高斯投影时

，ProCenterLon为工程坐标系的中央子午线经度；

S24，根据以上计算结果设置相机参数（CamX,CamY,CamZ,GeoYaw,Fov），即可实现3DGIS图形窗口与CAD主窗口实时联动和视口范围粗匹配。

步骤S4的具体方法为：对3DGIS软件图形窗口等间距生成10*10格网虚拟点，获取窗口像素坐标集合

；调用3DGIS软件API由 />

获取大地坐标集合 />

；根据前述坐标系参数配置和转换方法，将大地坐标集合 />

转换为工程坐标集合 />

；根据CAD主窗口四个角点的工程坐标系坐标和工程坐标集合 />

，通过双线性内插法获得虚拟同名点在CAD主窗口的像素坐标集合 />

；由虚拟格网同名点对 />

求差值，建立平面格网曲线改正模型/>

。

步骤S5的具体方法为：使用平面格网曲线改正模型对原图像（ImageGIS）进行逐点几何纠正重采样，将得到的新图像（ImageGISMatched）作为融合前的底图使用；在显存中同步截取CAD主窗口图像（ImageCAD），将背景色区域置为透明色，逐像素遍历图像ImageCAD，将透明区域替换为 图像ImageGISMatched，非透明区域保留原值，得到融合图像（ImageDra）后再进行图像绘制，刷新CAD主窗体区域。

步骤S6包含以下分步骤：

S61，修改坐标系：在3DGIS桌面端软件中，启动定制开发的坐标系选择对话框，选择与CAD主窗口坐标系匹配的坐标系参数后，3DGIS窗口与CAD主窗口重新匹配；

S62，添加新参考图层：在3DGIS桌面端软件中，通过添加数据服务或者本地文件方式，新增影像、地形和矢量图层，使用3DGIS桌面端软件的重投影自动处理机制在CGCS2000椭球上显示新数据图层；CAD主窗口底图内容同步更新。

步骤S7包含以下分步骤：

S71，内业踏勘和选线：CAD软件中打开线路设计平面图，启动窗口融合功能，在线路设计图下显示GIS参考底图，各专业设计人员在CAD软件中浏览线路与周边地物关系，快速掌握现场信息；线路设计人员根据底图提供的信息，使用既有的CAD线路设计工具进行线路的调整设计工作；

S72，设计选址：设计人员在打开GIS底图的CAD设计窗口开展选址设计，充分参考高清影像、地形等高线、交通水系、环保区和基本农田保护区数据，直接利用既有的CAD设计和绘图工具完成选址设计工作；

S73，地物要素采集：勘察和设计人员使用CAD点、线、面绘制工具，根据高分辨率GIS底图，采集重要地物，快速完成局部地物要素和专题图的采集任务。

本发明改变了传统的数据集成途径，通过不同软件窗口融合方式实现数据非接触式融合应用。该方法使用3DGIS软件管理和浏览影像和地理矢量图层，使用CAD软件进行专业设计，通过开发插件和显存捕捉、处理软件，对两个独立软件进行视窗区域的同步、精确匹配和图像融合，达到在CAD软件中快速、便捷的调用地理信息底图的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1. 本发明充分利用既有成果和专业软件分工体系，将GIS底图完全交由测绘及地理信息专业人员和软件进行组织管理，成果只需一次性发布，可在不同领域复用，节省了资源投入。

2. 本发明解决了统一坐标系下的全球尺度地理信息数据跨投影坐标系使用的问题，在最后显示环节进行坐标系转换，并能根据预设的坐标系参数随时切换目标坐标系，降低了地理信息数据使用的复杂度，提高了适用性。

3. 本发明对既有GIS软件和CAD软件改造量小，未增加应用软件的内存和CPU开销，能支持全球尺度海量地理信息数据。

4. 本发明能在不同系统和软件之间数据隔离的前提下实现融合应用，确保了数据安全。

5. 本发明的方法能直接用于现有的专业设计软件，通过CAD软件调用三维影像和矢量底图，实现设计过程对高分辨率影像和专题图层的浏览、几何量测、设计参考和矢量采集；

6. 该方法具有通用性，可在各类设计和应用软件中使用。其解决了影像服务使用中出现的目标软件接口是否支持、坐标系配置和转换、多图层叠加等难题，降低了使用门槛。

附图说明

图1是本发明的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法的流程图；

图2 是本发明中GIS软件和CAD软件实现视口粗匹配和同步效果图；

图3是本发明中 CAD视窗融合GIS底图，未做格网纠正精配准的效果图；

图4 分别是本发明中两个视口进行格网纠正坐标转换的示意图；

图5 是本发明中格网改正模型计算的示意图；

图6是本发明中格网改正模型进行图像纠正精配准的效果图；

图7 是本发明中在CAD软件中浏览全球尺度地理信息底图的效果图；

图8 是本发明中在CAD软件中浏览高清影像、三维模型，并使用CAD绘图功能采集地物的效果图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的使用方法进行详细说明。

参见图1，本发明的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法包括以下步骤：

S1，CAD软件和地理信息软件独立配置：使用扩展模式将计算机设置为双屏模式，即将显示器屏幕分为屏幕一和屏幕二；启动CAD软件，在屏幕一全屏显示；启动3DGIS软件在屏幕二全屏显示。在3DGIS软件中使用CGCS2000大地坐标系集成地形、影像和矢量图层，配置图层样式，进行三维浏览。根据CAD软件窗口采用的投影坐标系准备投影坐标系参数文件，准备好坐标系投影转换方法或接口。

CAD软件和GIS软件均独立运行，具体步骤如下：

S11，基础地理空间数据（包括地形、影像、行政区划、交通水系等矢量图层）和工程勘察资料均转换为CGCS2000大地坐标系，通过地理信息数据发布平台或共享存储进行共享使用，使用3DGIS桌面端软件集成和浏览。所需的额外配置工作为配置项目中需使用到的投影坐标系参数，并准备投影坐标系与大地坐标系转换接口；

S12，使用基于OGC规范的WKT文本格式描述项目中用到的每一个工程坐标系参数，每个文件保存为一个.prj文件。在GIS软件桌面端进行二次开发，添加坐标系选择对话框，根据选择结果直接读取当前配置的prj文件，调用GIS平台SDK接口进行工程坐标系与CGCS2000大地坐标的转换计算；

S13，GIS软件提供目标坐标系选择界面，用户通过界面设置，完成目标坐标系的设置。

S2，CAD软件与3DGIS软件单向通信，窗口初步同步：在CAD软件中加载通信插件发送端，实时捕捉CAD软件主窗口矩形区域的投影坐标系坐标并发送给3DGIS软件；在3DGIS软件中加载通信插件接收端，实时获得矩形CAD软件主窗口区域坐标；根据投影坐标系参数将CAD软件的投影坐标转换为大地坐标，将相机位置设置为矩形区域中心大地坐标，计算相机视场角和高度，实现3DGIS软件和CAD软件视口中心地理坐标和窗口范围同步，效果见图2，图中左侧为3DGIS软件窗口显示内容，右侧为CAD软件窗口显示内容。

其中，两个窗口粗匹配和同步包括以下步骤：

S21，为CAD主窗口添加窗口变化事件消息响应函数，函数体内调用CAD软件接口获取窗口左上角和右下角坐标，将角点坐标转换为字符串，并添加消息验证标识码，调用SendMessage方法外发消息。

S22，为3DGIS桌面端软件添加Windows消息响应函数Wndproc的重载方法，对接收到的消息字符串前缀进行验证，识别CAD软件发送来的窗口匹配消息，解析字符串获取CAD窗口两角点平面投影坐标系坐标，计算窗口宽（GeoWidth）、高（GeoHeight）、地理方位角（Yaw）。

S23，将两角点坐标转换为CGCS2000大地坐标，取中心点为相机平面坐标（CamX,CamY）；将相机置为俯视模式，视场角（Fov）设置为极小值（1度以内）；根据视口地理范围宽度（GeoWidth）和视场角，计算相机高度

；计算相机方位角

，其中 />

为投影变换带来的方位角偏角，需根据不同的投影方式选择不同的计算方法，其中采用高斯投影时/>

，ProCenterLon为工程坐标系的中央子午线经度。 Yaw 为CAD 窗口的地理方位角，默认为0，如CAD 窗口存在旋转，则Yaw 为该旋转角。

由于大部分3DGIS软件的三维视窗不支正射投影，存在由于地形起伏和透视投影带来的视差，因此，本发明使用极小的视场角来近似模拟正射投影。

S24，根据以上计算结果设置相机参数（CamX,CamY,CamZ,GeoYaw,Fov），即可实现3DGIS图形窗口与CAD主窗口实时联动和视口范围粗匹配。

S3，基于内置插件的窗口图像融合：

基于OpenGL和DirectX技术编写多窗口图像融合内置插件。在3DGIS和CAD软件中挂接内置插件，随软件启动运行，将3DGIS软件的3D图形窗口设置为影像发送端，将CAD软件设置为影像接收端，实时对两个图形窗口输出的图像进行GPU拷贝，在显卡内做显存共享。在共享显存中，对发送端影像和接收端影像进行融合处理后替换接收端影像，在CAD软件图形窗口中显示融合后的影像，实现底图替换，见图3，因未做精纠正，CAD窗口图像与3DGIS图像未完全重合。

S4，计算投影变形精纠正模型参数：在S2中已实现两个视口中心点和显示范围的匹配，因3DGIS软件底图投影方式和CAD软件采用的平面投影方式不同，两个图像其它区域还存在较大偏差。对发送端影像生成10*10规则格网，计算虚拟同名点在发送端和接收端影像像素坐标对应关系，计算流程如下：

，由此获得10*10格网曲面改正参数。参见图4和图5，具体如下：

对3DGIS软件图形窗口等间距生成10*10格网虚拟点，获取窗口像素坐标集合

。调用3DGIS软件API由/>

获取大地坐标集合/>

，将大地坐标集合/>

转换为工程坐标集合/>

。根据CAD主窗口四个角点的工程坐标系坐标和工程坐标集合 />

，通过双线性内插法获得虚拟同名点在CAD主窗口的像素坐标集合/>

。由虚拟格网同名点对

求差值，建立平面格网曲线改正模型/>

。

S5，发送端影像几何精纠正与配准：使用10*10格网曲面改正模型对发送端影像进行实时处理，替换步骤S3共享显存中的发送端影像，实现发送端底图与CAD设计窗口高精度配准。具体如下：

使用GPU对原图像（ImageGIS）进行逐点几何纠正重采样，将得到的新图像（ImageGISMatched）作为融合前的底图使用。在显存中同步截取CAD主窗口图像（ImageCAD），将背景色区域置为透明色，逐像素遍历图像ImageCAD，将透明区域替换为图像ImageGISMatched，非透明区域保留原值，得到融合图像（ImageDra）后再进行图像绘制，刷新CAD主窗体区域。以上过程在屏幕刷新一帧时长内内完成，CAD软件使用者对CAD窗口的操作不受干扰。

以上步骤S4、S5中，在窗口影像粗匹配基础上，采用10*10格网改正方法对3DGIS窗口图像进行几何精纠正，实现与CAD主窗口的高精度配准和融合，如图6所示，两个窗口格网已完全重合。

S6，地理信息图层、投影坐标系控制：在3DGIS软件中独立操作添加、开关所需参考的地理信息图层，CAD设计窗口自动刷新底图；当需要切换CAD图形窗口坐标系时，针对跨多个投影坐标系的底图应用，启动内置插件和3DGIS软件，自动完成地理信息底图的坐标系转换和底图参考并支持厘米级和全球尺度高效率浏览。具体包括以下步骤：

S61，修改坐标系：在3DGIS桌面端软件中，启动定制开发的坐标系选择对话框，选择与CAD主窗口坐标系匹配的坐标系参数后，3DGIS窗口与CAD主窗口重新匹配。

S62，添加新参考图层：在3DGIS桌面端软件中，通过添加数据服务或者本地文件方式，新增影像、地形、矢量图层等，使用3DGIS桌面端软件的重投影自动处理机制在CGCS2000椭球上显示新数据图层。CAD主窗口底图内容同步更新。

步骤S6中，当用户需要添加新的底图图层或者切换工程坐标系时，在3DGIS软件中操作即可完成，无需在CAD软件中进行任何操作，也不增加CAD软件负担，地理信息图层的配置工作可由GIS专业人来管理，确保数据的完整性和可读性。

S7，CAD软件设计底图参考与数据采集应用：在CAD软件界面中参考GIS软件管理的多尺度空间数据，使用CAD软件既有功能，开展任意区域影像浏览、选线设计、地物采集等工作。在长大线性工程设计工作中，针对跨多个投影坐标系的底图应用，无需对原始数据进行坐标系转换，无需向CAD软件单独提供地理信息数据接口，只需启动内置插件和3DGIS软件，自动完成地理信息底图的坐标系转换和底图参考，并支持厘米级和全球尺度高效率浏览。当需要根据地图进行地理要素信息采集时，可直接使用CAD图形绘制工具在底图上绘制点、线、面要素。该步骤具体包括以下分步骤：

S71，内业踏勘和选线：CAD软件中打开线路设计平面图，启动窗口融合功能，在线路设计图下显示GIS参考底图，各专业设计人员在CAD软件中浏览线路与周边地物关系，快速掌握现场信息。线路设计人员根据底图提供的信息，使用既有的CAD线路设计工具进行线路的调整设计工作。

S72，设计选址：,设计人员在打开了GIS底图的CAD设计窗口开展选址设计，充分参考高清影像、地形等高线、交通水系、环保区、基本农田保护区等数据，直接利用既有的CAD设计和绘图工具完成选址设计工作。

S73，地物要素采集：勘察和设计人员使用CAD点、线、面绘制工具，根据高分辨率GIS底图，采集房屋、水系、道路等重要地物，快速完成局部地物要素和专题图的采集任务。

上述步骤S7中，在CAD软件中集成了多尺度地理场景，可解决跨多个投影带海量高清影像和矢量图的组织管理和调用难题，充分利用了CAD软件的既有成果和使用习惯，提升了工作成效。

实施例1

为验证本发明的方法，使用Terraexplorer软件和AutoCAD2018软件进行二次开发与验证。首先使用某铁路勘察设计资料建立三维地理场景，场景中包含大范围卫星影像、高分辨率航测影像和地形产品、铁路沿线土地地类矢量图、地名标注图层、铁路设计模型等资料。以上资料分别发布为影像服务、矢量服务、本地文件，集成到Terraexplorer软件中，发布GIS三维场景工程文件。

开发CAD插件，捕捉视窗变化事件，获取四个交点坐标，发送给RIM3D主窗口。基于Terraexplorer软件提供的SDK开发桌面端GIS浏览软件RIM3D，增加工程坐标系管理功能、EXE通信功能、视角精确控制功能和基于格网的曲面改正算法。

基于DirectX技术编写多窗口图像融合内置插件，随RIM3D和CAD一同运行，该软件实时将RIM3D的图形窗口融合到CAD的主视窗口中。

按照本发明的流程和方法完成以上数据准备和软件功能的开发。启动RIM3D软件，打开GIS三维场景文件；启动CAD软件，根据默认的坐标系配置，自动实现将RIM3D软件窗口显示的图像作为底图在CAD软件主视图显示。

当通过鼠标滚轮操作等改变窗口区域的地理范围和比例尺时，GIS底图实现了同步更新。经同名点量测比对，CAD窗口和RIM3D底图的匹配误差小于1个像素，效果见图6。在进行海量影像和矢量底图浏览时，CAD软件没有卡顿现象，通过任务管理器监控CAD进程，发现CAD软件对CPU和内存的消耗没有额外增加，其实施效果见图7-图8，其中，图7为宏观视角，显示的区域宽度超过5000km，实现了在CAD窗口中浏览全球尺度的卫星影像，显示结果为高斯投影坐标系；图8为局部视角，显示的影像分辨率为0.1m/像素，实现了在CAD窗口中浏览高分辨率的DOM（数字正射影像）。最终，通过本发明的方法，在铁路设计软件窗口布局下的CAD软件中，实现影像底图在平面视图窗口的融合显示并用于设计参考。

将本方法与 CAD加载影像服务方法进行对比，对比结果如下：

。/>

Claims (8)

1.一种全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，CAD软件和地理信息软件独立配置：

使用扩展模式设置计算机为双屏模式，将显示屏分成屏幕一和屏幕二；启动CAD软件，在所述屏幕一全屏显示；启动3DGIS软件，在所述屏幕二全屏显示；在3DGIS软件中使用CGCS2000大地坐标系集成基础地理空间数据，配置图层样式，进行三维浏览；根据CAD窗口采用的投影坐标系配置投影坐标系参数文件，准备好坐标系投影转换方法或接口；

S2，CAD软件与3DGIS软件单向通信，窗口同步：

在CAD软件中加载通信插件发送端，实时捕捉CAD主窗口矩形区域的投影坐标系坐标并发送给3DGIS软件；在3DGIS软件中加载通信插件接收端，实时接送和解析消息，获得CAD主窗口区域的坐标；根据投影坐标系参数将CAD软件的投影坐标转换为大地坐标，将相机位置设置为矩形区域中心大地坐标，计算相机视场角和高度，实现3DGIS软件CAD软件视口同步；

S3，基于内置插件的窗口图像融合：

基于OpenGL和DirectX技术编写多窗口图像融合内置插件，在3DGIS和CAD软件中挂接内置插件，随软件启动运行，将3DGIS软件3D图形窗口设置为影像发送端，将CAD软件设置为影像接收端，实时对两个图形窗口输出的图像进行GPU拷贝，在显卡内做显存共享；在共享显存中，对发送端影像和接收端影像进行融合处理后替换接收端影像，在CAD软件图形窗口中显示融合后的影像，实现底图替换；

S4，计算投影变形精纠正模型参数：

对所述发送端影像生成10*10规则格网，计算虚拟同名点在发送端和接收端影像像素坐标的对应关系，计算流程如下：

，

由此获得10*10格网曲面改正参数；

S5，发送端影像几何精纠正与配准：

使用10*10格网曲面改正模型对发送端影像进行实时处理，替换步骤S3共享显存中的所述发送端影像，实现发送端底图与CAD设计窗口高精度配准；

S6，地理信息图层、投影坐标系控制：在3DGIS软件中独立操作添加、开关所需参考的地理信息图层，CAD设计窗口自动刷新底图；当需要切换CAD图形窗口坐标系时，针对跨多个投影坐标系的底图应用，启动内置插件和3DGIS软件，自动完成地理信息底图的坐标系转换和底图参考并支持厘米级和全球尺度高效率浏览；

S7，CAD软件设计底图参考与数据采集应用：在CAD软件界面中参考GIS软件管理的多尺度空间数据，使用CAD软件既有功能，开展任意区域影像浏览、选线设计、地物采集工作。

2.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于：步骤S1包括以下子步骤：

S11，将基础地理空间数据和工程勘察资料均转换为CGCS2000大地坐标系，通过地理信息数据发布平台或共享存储进行共享使用，使用3DGIS桌面端软件集成和浏览；所需的额外配置工作为配置项目中需使用到的投影坐标系参数，在3DGIS中内置投影坐标系与大地坐标系转换算法，支持实时坐标转换；

S12，使用基于OGC规范的WKT文本格式描述项目中用到的每一个工程坐标系参数，每个文件保存为一个.prj文件；在GIS软件桌面端进行二次开发，添加坐标系选择对话框，根据选择结果直接读取当前配置的prj文件，调用3DGIS软件内置的坐标转换算法进行工程坐标系与CGCS2000大地坐标的转换计算；

S13，GIS软件提供目标坐标系选择界面，用户通过界面设置完成目标坐标系的设置。

3.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于：步骤S2包括以下子步骤：

S21，为CAD主窗口添加窗口变化事件消息响应函数，函数体内调用CAD软件接口获取窗口左上角和右下角坐标，将角点坐标转换为字符串，并添加消息验证标识码，调用SendMessage方法外发消息；

S22，为3DGIS桌面端软件添加Windows消息响应函数Wndproc的重载方法，对接收到的消息字符串前缀进行验证，识别CAD软件发送来的窗口匹配消息，解析字符串获取CAD窗口两角点平面投影坐标系坐标，计算窗口宽度GeoWidth、高GeoHeight、地理方位角Yaw；

S23，将两角点坐标转换为CGCS2000大地坐标，取中心点为相机平面坐标CamX,CamY；将相机置为俯视模式，视场角Fov设置为极小值；根据窗口宽度GeoWidth和视场角，计算相机高度

；计算相机方位角/>

，其中Yaw为CAD窗口的地理方位角，/>

为投影变换带来的方位角偏角，需根据不同的投影方式选择不同的计算方法，其中采用高斯投影时/>

，ProCenterLon为工程坐标系的中央子午线经度；

S24，根据以上计算结果设置相机参数（CamX,CamY,CamZ,GeoYaw,Fov），实现3DGIS图形窗口与CAD主窗口实时联动和视口范围粗匹配。

4.根据权利要求3所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于，步骤S23中所述极小值为小于1度。

5.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：对3DGIS软件图形窗口等间距生成10*10格网虚拟点，获取窗口像素坐标集合

；调用3DGIS软件API由/>

获取大地坐标集合/>

；将大地坐标集合/>

转换为工程坐标集合/>

；根据CAD主窗口四个角点的工程坐标系坐标和工程坐标集合

，通过双线性内插法获得虚拟同名点在CAD主窗口的像素坐标集合/>

；由虚拟格网同名点对/>

求差值，建立平面格网曲线改正模型/>

。

6.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：使用平面格网曲线改正模型对原图像ImageGIS进行逐点几何纠正重采样，将得到的新图像ImageGISMatched作为融合前的底图使用；在显存中同步截取CAD主窗口图像ImageCAD，将背景色区域置为透明色，逐像素遍历图像ImageCAD，将透明区域替换为图像ImageGISMatched，非透明区域保留原值，得到融合图像ImageDra后再进行图像绘制，刷新CAD主窗体区域。

7.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于：步骤S6包含以下分步骤：

S61，修改坐标系：在3DGIS桌面端软件中，启动定制开发的坐标系选择对话框，选择与CAD主窗口坐标系匹配的坐标系参数后，3DGIS窗口与CAD主窗口重新匹配；

S62，添加新参考图层：在3DGIS桌面端软件中，通过添加数据服务或者本地文件方式，新增影像、地形和矢量图层，使用3DGIS桌面端软件的重投影自动处理机制在CGCS2000椭球上显示新数据图层；CAD主窗口底图内容同步更新。

8.根据权利要求1所述的全球尺度地理信息底图跨坐标系使用方法，其特征在于：步骤S7包含以下分步骤：

S71，内业踏勘和选线：CAD软件中打开线路设计平面图，启动窗口融合功能，在线路设计图下显示GIS参考底图，各专业设计人员在CAD软件中浏览线路与周边地物关系，快速掌握现场信息；线路设计人员根据底图提供的信息，使用既有的CAD线路设计工具进行线路的调整设计工作；

S72，设计选址：设计人员在打开GIS底图的CAD设计窗口开展选址设计，充分参考高清影像、地形等高线、交通水系、环保区和基本农田保护区数据，直接利用既有的CAD设计和绘图工具完成选址设计工作；

S73，地物要素采集：勘察和设计人员使用CAD点、线、面绘制工具，根据高分辨率GIS底图，采集重要地物，快速完成局部地物要素和专题图的采集任务。

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