[發明專利]一種面向全空間信息系統的坐標系轉換方法

在審

• 申請號: 201711083936.5
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107885546A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 武玉國;杜瑩;蒲歡歡;馬亞明;孫汀;韋原原
• 申請（專利權）人: 鄭州師范學院
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445;G06F17/30
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明屬于地理空間信息可視化領域，涉及一種面向全空間信息系統的坐標系轉換方法。

背景技術

經過五十多年的發展，地理信息系統已經發展成為包括地理信息科學、地理信息技術和地理信息應用在內的綜合高技術領域，在資源與環境、災害與應急響應、經濟與社會發展、衛生與生命健康、規劃與區域設計等領域得到了廣泛應用，成為當今信息社會不可或缺的重要組成部分。然而傳統GIS主要研究地球表層系統，關注的是與人類生產生活密切相關的地表空間，隨著深空探測技術、天空地海一體化對地觀測技術、室內GIS技術、人機物互聯技術等新興技術的迅猛發展，傳統GIS逐漸暴露出不足，面臨著新的機遇和挑戰。為此，以中國科學院周成虎院士為代表的學者提出了“全空間地理信息系統”的概念，將GIS研究范圍從地球空間拓展到宇宙空間，從室外空間拓展到室內空間，從宏觀空間拓展到微觀空間，從小數據拓展到大數據，構建無所不在的GIS世界。

而要構建這樣一個全空間信息系統，首先要解決的就是空間參考問題。空間參考在GIS 中有著極為重要的地位，是地圖制圖、數據融合、空間分析等數據應用的基礎。空間參考在傳統的GIS中有深入的研究和實現，Proj4、ArcGIS、OGC、EPSG等軟件與組織都對空間參考進行了詳細的描述與實現，但這些描述主要針對地球空間的地理坐標系與投影坐標系，無法解決全空間信息系統從地球空間拓展到宇宙空間、從宏觀空間拓展到微觀空間、從單一星球空間擴展到眾多星球空間這樣復雜的空間無縫轉換問題。因此，迫切需要提供一種新的方法，解決全空間信息系統中坐標系轉換問題。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本發明提供了一種面向全空間信息系統的坐標系轉換方法，可有效解決全空間情況下多種坐標系定義及相互轉換問題。其解決的技術方案是：先定義全空間信息系統空間參考的描述方法，在此基礎上設計全空間信息系統的坐標系轉換框架，最后通過空間參考樹實現坐標系之間的轉換。

一種面向全空間信息系統的坐標系轉換方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步，輸入測點坐標，所述測點坐標為地球坐標點或星球坐標點，所述測點坐標的獲取包括GPS測量或北斗衛星導航系統測量或矢量獲取等，所述測量精度可根據工程實際要求進行調整，所述測點坐標通過存儲單元進行存儲，所述存儲單元應滿足數據自動調取，以實現計算機自動存儲與讀取，存儲格式可以根據需要進行設定或修改；

第二步，定義全空間信息系統空間參考的描述方法，所述描述方法包括定義對象空間與世界空間、對象自身的空間參考描述、父子對象空間參考關系描述，其中，定義對象空間與世界空間是指在全空間信息系統中，每個對象自身的空間稱為對象空間，用對象坐標系統描述，所述對象坐標系統即為局部坐標系統，容納所有觀測對象的空間稱為世界空間，用世界坐標系統描述，世界空間與世界坐標系統是與被觀測對象的總集相關的，由觀測者決定；對一個對象的空間參考進行描述包括兩部分，一是對象自身的空間參考系統，用于描述自身空間內的所有元素；二是對象與與其父對象的空間關系；所述對象自身的空間參考描述是指對全空間信息系統在WKT的基礎上進行擴展，所述擴展采用計算機自動實現，以兼容傳統的 GIS，并支持更宏觀和微觀的空間系統描述，所述擴展包括第一個擴展和第二個擴展，所述第一個擴展是在最前面增加星球的定義，所述第二個擴展是增加天球坐標系統、軌道坐標系統、物體坐標系統等傳統GIS沒有涉及的坐標系統，所述父子對象空間參考關系描述是指全空間信息系統對父子對象空間參考關系的文本描述時支持Rotate、Scale、Transform、GeoCoord(地理定位)、Matrix等語義描述，并在內存運算時將其轉換為4*4矩陣；

第三步：設計全空間信息系統坐標系轉換路徑與框架，所述轉換路徑與框架至少包括同一星球的天球坐標系間的轉換、同一星球的星球坐標系間的轉換、同一星球的天球坐標系與星球坐標系間的轉換、不同星球的天球坐標系到地心天球坐標系之間的轉換；