CN104048659A - 地图坐标系的转换方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种地图坐标系的转换方法和***，其中方法包括步骤：从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点；利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴；根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’；根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。本发明实现了多个地理坐标系之间的经纬度相互自由转换，为坐标系加密算法提供了有效可行的纠偏方法，可以对不同地图不同SDK之间的经纬度进行修正，提高了地图信息采集的精确度和工作效率。

Description

地图坐标系的转换方法和***
技术领域
本发明涉及GIS应用技术领域，特别是涉及一种地图坐标系的转换方法和***。
背景技术
在现有的地图定位功能中，通过利用GPS(Global Positioning System：全球卫星定位***)及AGPS(Assisted Global Positioning System：辅助全球卫星定位***)进行定位，这种定位方式有可能受到楼宇的遮挡或者网络状况不佳造成定位偏差较大甚至无法定位的问题。为了解决坐标系在地图上造成的误差问题，往往需要额外导入一个纠偏数据库对基站的位置进行纠偏，重新计算地图的坐标。
目前所使用的地图坐标系中，主要包括WGS-84(World Geodetic System一1984Coordinate System)坐标系、GCJ-02火星坐标系(由中国国家***制订的地理信息***的坐标***)、百度地图BD-09坐标系、搜狗坐标系等。这些坐标系在使用过程中，需要进行坐标系的转换。例如，在国内就要求必须至少使用GCJ-02坐标体系，其它坐标系都是由GCJ-02坐标系进过偏移算法得到。地图供应商一般只是提供由其他坐标系转换到自身的坐标系加密算法，简称坐标转换算法，由于数据的非标准化，受坐标系不能随意转换的局限，坐标系之间无法做到经纬度的自由转换，同时在路测中得到的数据也不能广泛用于其他坐标系的GIS应用中，这些都严重影响了地图信息采集的精确度和工作效率。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种地图坐标系的转换方法和***，可以实现不同坐标系经纬度之间的自由转换。
一种地图坐标系的转换方法，包括如下步骤：
从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点；
利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴；
根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’；
根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
坐标点选取模块，用于从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点；
第一转换模块，用于利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴；
第二转换模块，用于根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’；
经纬度转换模块，用于根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
上述地图坐标系的转换方法和***，利用坐标转换算法对从当前地图坐标系选取的坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B，再通过转换运算得到的转换坐标点B’，进而由坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。实现了多个地理坐标系之间的经纬度相互自由转换，为坐标系加密算法提供了有效可行的纠偏方法，可以对不同地图不同SDK之间的经纬度进行修正，提高了地图信息采集的精确度和工作效率。
附图说明
图1为一个实施例的地图坐标系的转换方法流程图；
图2为地图坐标系的转换过程中坐标点转换示意图；
图3为坐标点集合F示意图；
图4为一个实施例的地图坐标系的转换***结构示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种地图坐标系的转换方法和***，主要是实现地图坐标系之间的坐标转换，例如GPS全球卫星定位使用的WGS-84坐标系、BD-09百度坐标系、GCJ-02火星坐标系、搜狗坐标系等多个坐标系之间经纬度的相互自由转换。可以修正坐标系加密算法在地图上造成的误差，有效地提高了地图信息采集的精确度和工作效率。
下面结合附图对本发明的地图坐标系的转换方法和***的具体实施方式作详细描述。
参考图1所述，图1为一个实施例的地图坐标系的转换方法流程图，包括如下步骤：
步骤S101，从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点。
在此步骤中，可以通过在地图供应商提供的地图的有效范围内，选取一个坐标点，将其设为设定的二维坐标系的原点，以BD-09百度坐标系和通用的WGS-84坐标系为例，以当前地图坐标系为BD-09百度坐标系，则WGS-84坐标系为待转换坐标系，百度地图供应商提供由WGS-84坐标系转换至BD-09百度坐标系的坐标转换算法。参考图2所示，图2为地图坐标系的转换过程中坐标点转换示意图，坐标点A为从当前地图坐标系的地图范围内选取的坐标点，在所示的二维坐标系中，坐标点A(0,0)为原点。
步骤S102，利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴。
在此步骤中，是假定坐标点A为待转换坐标系上的一点，求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B，如图2所示，假设坐标点A’在二维坐标系的第一象限，镜像坐标点B在二维坐标系的第三象限。如上述的WGS-84坐标系，利用地图供应商提供的到当前地图的坐标转换算法计算坐标点A’，如上述WGS-84坐标系转换至BD-09百度坐标系的坐标系转换算法，假定BD-09百度坐标系的坐标点A为WGS-84坐标系上的一点，再在二维坐标系上并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B，如图。
步骤S103，根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’。
在此步骤中，是假定坐标点B为待转换坐标系上的一点，再利用同样的坐标转换算法，对前面求出的镜像坐标点B进行转换运算，得到待转换坐标系的转换坐标点B’，如图2中所示，经过坐标转换算法再次计算后，转换坐标点B’会落在坐标点A(0,0)附近，转换坐标点B’即为经过纠偏后的坐标点。如上述WGS-84坐标系，利用WGS-84坐标系转换至BD-09百度坐标系的坐标转换算法，再次对坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’，转换坐标点B’即为BD-09百度坐标系的坐标点A经过纠偏后对应在WGS-84坐标系上的坐标点。
在一个实施例中，对于步骤S103进行转换运算的步骤，具体可以如下：
在以镜像坐标点B为中心的设定范围内，利用所述坐标转换算法分别计算各个坐标点对应的转换坐标点；计算各个转换坐标点的经纬度与所述坐标点A(0,0)的经纬度之间的距离，确定距离最短的对应转换坐标点为转换坐标点B’。
如图2所示，以虚线圈范围内，计算各个坐标点对应的转换坐标点，并计算与坐标点A(0,0)的经纬度之间的距离确定距离S，S最小的对应转换坐标点为转换坐标点B’。
对于各个坐标点的S之间的比较，可以采用计算坐标点之间的绝对值之和，然后进行相互比较的方式。
上述实施例的方案，通过求取距离最小的转换坐标点B’，可以降低相互转换的两个坐标系之间误差范围，提高精确度。
在另一个实施例中，对于步骤S103进行转换运算的步骤，具体可以如下：
1)设定循环计算的控制变量m、n；其中，m为步进值，n＝1,2,3……。
2)以为镜像坐标点B(xB,yB)为中心点加入控制变量进行运算，得到坐标点集合F[(xB+m*n,yB)、(xB-m*n,yB)、(xB,yB-m*n)、(xB,yB+m*n)]；参考图3所示，图3为坐标点集合F示意图。
3)利用所述坐标转换算法分别计算所述坐标点集合F内的4n个坐标点的转换坐标点集合BF’[B1,B2……B4n]。
4)计算转换坐标点集合BF’各点与坐标点A的距离集合SF[S1,S2……S4n]，确定距离集合S中最小距离对应的转换坐标点为转换坐标点B’。
一般情况下，m＝0.00001，n＝5时，结构的偏差值与效果最佳，误差可以控制在4米以内，对于m、n值的确定，可以通过反复的修改求得S值最小且运算时间短时确定。
上述实施例的方案，通过递归原理求取距离最小的转换坐标点B’，得到偏差值与效果最佳，可以明显降低相互转换的两个坐标系之间误差范围，提高精确度。
步骤S104，根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
在此步骤中，通过坐标点A与转换坐标点B’的经纬度之间对应关系，可以实现任意两个地图坐标系的经纬度的自由转换。
在一个实施例中，对于步骤S104进行坐标系转换的步骤，具体可以如下：
根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系，确定当前地图坐标系与目标地图坐标系之间转换的经纬度转换关系；根据所述经纬度转换关系将当前地图坐标系上选点的经纬度转换为目标地图坐标系上选点的经纬度。
上述实施例的方案，通过前述步骤确定的坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系，进而得到当前地图坐标系与目标地图坐标系之间的关系，在实际应用中就可以将当前地图坐标系上任意选点的经纬度转换为目标地图坐标系上对应选点的经纬度。
综合上述技术方案，实现了多个地理坐标系之间的经纬度相互自由转换，为坐标系加密算法提供了有效可行的纠偏方法，可以对不同地图不同SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)之间的经纬度进行修正，修正坐标系加密算法在地图上造成的误差，有效地提高地图信息采集的精确度和工作效率。
如上述BD-09百度坐标系，通过百度地图供应商提供的WGS-84坐标系到BD-09百度坐标系加密算法，即可实现BD-09百度坐标系到WGS-84坐标系的经纬度转换。
参考图4所示，图4为一个实施例的地图坐标系的转换***结构示意图，包括：坐标点选取模块101、第一转换模块102、第二转换模块103和经纬度转换模块104。
对于坐标点选取模块101，用于从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点。
对于第一转换模块102，用于利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点Y关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴。
对于第二转换模块103，用于根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’。
在一个实施例中，所述第二转换模块103，进一步用于在以镜像坐标点B为中心的设定范围内，利用所述坐标转换算法分别计算各个坐标点对应的转换坐标点；计算各个转换坐标点的经纬度与所述的经纬度之间的距离，确定距离最短的对应转换坐标点为转换坐标点B’。
在另一个实施例中，所述第二转换模块103进一步用于：
1)设定循环计算的控制变量m、n；其中，m为步进值，n＝1,2,3……；
2)以为镜像坐标点B(xB,yB)为中心点加入控制变量进行运算，得到坐标点集合F[(xB+m*n,yB)、(xB-m*n,yB)、(xB,yB-m*n)、(xB,yB+m*n)]；
3)利用所述坐标转换算法分别计算所述坐标点集合F内的4n个坐标点的转换坐标点集合BF’[B1,B2……B4n]；
4)计算转换坐标点集合BF’各点与坐标点A的距离集合SF[S1,S2……S4n]；确定距离集合S中最小距离对应的转换坐标点为转换坐标点B’。
对于经纬度转换模块104，用于根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
在一个实施例中，所述经纬度转换模块104，进一步用于根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系，确定当前地图坐标系与目标地图坐标系之间转换的经纬度转换关系；根据所述经纬度转换关系将当前地图坐标系上选点的经纬度转换为目标地图坐标系上选点的经纬度。
在上述各个实施例中，所述地图坐标系可以包括WGS-84坐标系、BD-09百度坐标系、GCJ-02火星坐标系、搜狗坐标系等。
本发明的地图坐标系的转换***与本发明的地图坐标系的转换方法一一对应，在上述地图坐标系的转换方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于地图坐标系的转换***的实施例中，特此声明。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地图坐标系的转换方法，其特征在于，包括如下步骤：
从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点；
利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点A’关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴；
根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’；
根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
2.根据权利要求1所述的地图坐标系的转换方法，其特征在于，所述根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’的步骤，包括：
在以镜像坐标点B为中心的设定范围内，利用所述坐标转换算法分别计算各个坐标点对应的转换坐标点；
计算各个转换坐标点的经纬度与所述坐标点A的经纬度之间的距离，确定距离最短的对应转换坐标点为转换坐标点B’。
3.根据权利要求1所述的地图坐标系的转换方法，其特征在于，所述根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’的步骤，包括：
设定循环计算的控制变量m、n；其中，m为步进值，n＝1,2,3……；
以为镜像坐标点B(xB,yB)为中心点加入控制变量进行运算，得到坐标点集合F[(xB+m*n,yB)、(xB-m*n,yB)、(xB,yB-m*n)、(xB,yB+m*n)]；
利用所述坐标转换算法分别计算所述坐标点范围F内的4n个坐标点的转换坐标点集合BF’[B1,B2……B4n]；
计算转换坐标点集合BF’各点与坐标点A的距离集合SF[S1,S2……S4n]，确定距离集合S中最小距离对应的转换坐标点为转换坐标点B’。
4.根据权利要求1所述的地图坐标系的转换方法，其特征在于，根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换的步骤，包括：
根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系，确定当前地图坐标系与目标地图坐标系之间转换的经纬度转换关系；根据所述经纬度转换关系将当前地图坐标系上选点的经纬度转换为目标地图坐标系上选点的经纬度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的地图坐标系的转换方法，其特征在于，所述地图坐标系包括WGS-84坐标系、BD-09百度坐标系、GCJ-02火星坐标系、搜狗坐标系。
6.一种地图坐标系的转换***，其特征在于，包括：
坐标点选取模块，用于从当前地图坐标系的地图范围内取坐标点A，将其设为二维坐标系的原点；
第一转换模块，用于利用坐标转换算法对坐标点A进行转换运算得到坐标点A’，并求出坐标点Y关于y＝-x对称轴上的镜像坐标点B；其中，y为二维坐标系的纵轴，x为二维坐标系的横轴；
第二转换模块，用于根据所述坐标转换算法和所述镜像坐标点B进行转换运算得到的转换坐标点B’；
经纬度转换模块，用于根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系进行地图坐标系的转换。
7.根据权利要求6所述的地图坐标系的转换***，其特征在于，所述第二转换模块，进一步用于在以镜像坐标点B为中心的设定范围内，利用所述坐标转换算法分别计算各个坐标点对应的转换坐标点；计算各个转换坐标点的经纬度与所述的经纬度之间的距离，确定距离最短的对应转换坐标点为转换坐标点B’。
8.根据权利要求6所述的地图坐标系的转换***，其特征在于，所述第二转换模块，进一步用于：
设定循环计算的控制变量m、n；其中，m为步进值，n＝1,2,3……；
以为镜像坐标点B(xB,yB)为中心点加入控制变量进行运算，得到坐标点集合F[(xB+m*n,yB)、(xB-m*n,yB)、(xB,yB-m*n)、(xB,yB+m*n)]；
利用所述坐标转换算法分别计算所述坐标点集合F内的4n个坐标点的转换坐标点集合BF’[B1,B2……B4n]；
计算转换坐标点集合BF’各点与坐标点A的距离集合SF[S1,S2……S4n]，确定距离集合S中最小距离对应的转换坐标点为转换坐标点B’。
9.根据权利要求6所述的地图坐标系的转换***，其特征在于，经纬度转换模块，进一步用于根据坐标点A与转换坐标点B’的经纬度对应关系，确定当前地图坐标系与目标地图坐标系之间转换的经纬度转换关系；根据所述经纬度转换关系将当前地图坐标系上选点的经纬度转换为目标地图坐标系上选点的经纬度。
10.根据权利要求6至9任一项所述的地图坐标系的转换***，其特征在于，所述地图坐标系包括WGS-84坐标系、BD-09百度坐标系、GCJ-02火星坐标系、搜狗坐标系。
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