CN109062917A - 一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法，包括离线地图的创建和定位。本发明使用了区域范围的平面图和移动设备GPS采集的经纬度信息，首先对经纬度信息进行高斯投影转换成平面坐标，再通过选取一组（高斯投影的平面坐标－平面图的像素坐标）标定点，通过最小二乘法拟合出一组转化系数，实现二者的公式化关联。最终实现GPS经纬度坐标和平面图坐标的关联，实现基于平面图的离线定位。

Description

一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法

技术领域

本发明属于离线地图领域，具体是一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法。

背景技术

目前我们拥有许多优秀的第三方地图公司,如谷歌、百度、高德、腾讯等优秀的公司。它们都提供了手机版离线地图的下载和定位，使得移动用户在没有网络访问的情况下依然可以通过GPS获取经纬度信息而实现离线定位。然而它们大多并没有提供针对电脑版的离线地图下载和使用途径。

实际中有很多这样的需求，工作在一定区域范围内的作业人员通过移动设备的GPS模块采集并保存经纬度信息。作业完成后，通过局域网传给数据中心实现作业轨迹回放以方便考核和管理。由于许多企事业单位的数据中心只连接了内部局域网，因此无法通过三方地图公司提供的地图API来实现定位。

发明内容

本发明针对面向区域范围内的离线定位问题，提出了一种基于平面图和GPS经纬度信息，使用高斯投影转换和最小二乘法拟合技术，进行经纬度坐标和平面图像素坐标的转化，实现了不依赖于三方地图公司提供的地图和定位API的离线定位方法。其具体技术方案如下：

一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法，包括离线地图的创建和定位，所述离线地图的创建包括如下步骤：

步骤一、标定

1)电子平面图上随机选取若干个位置醒目的位置点，记录它们的像素坐标；

2)使用带GPS模块的终端设备采集上述对应位置的经纬度信息，建立上述位置点的经纬度和平面图像素坐标的对应关系。

步骤二、高斯投影转换

1)将GPS的经纬度信息以WGS-84坐标系的参考椭球为基准进行高斯投影，其中WGS-84即1984年世界大地坐标系；

2)将采集到的GPS经纬度信息转换成高斯投影的平面坐标；

步骤三、建立高斯投影的平面坐标和平面图的像素坐标转换关系。

进一步的，所述步骤三具体包括如下步骤：

1)建立仿射变换多项式的求参公式其中(x，y)为高斯投影后的平面坐标，p_x,p_y为平面图的像素坐标；

2)基于已知的一组对应坐标的数据，使用最小二乘法求解未知参数

a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂；

3)求出未知参数后，利用上述公式通过已知的(x，y)计算出一组p'_x,p'_y并和已知的p_x,p_y对比；

4)剔除误差较大的坐标点，重复步骤2得到新的未知参数；

5)由新的参数a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂确定的转化公式和平面图共同组成离线地图。

进一步的，所述定位包括如下步骤：

1)基于已经建好的离线地图，将终端采集的GPS的经纬度信息先进行高斯转换，再通过上述公式转换成平面图的像素坐标；

2)将平面图的像素坐标用图形化的标志标注出来，即完成定位需求。

本发明使用了区域范围的平面图和移动设备GPS采集的经纬度信息，首先对经纬度信息进行高斯投影转换成平面坐标，再通过选取一组(高斯投影的平面坐标－平面图的像素坐标)标定点，通过最小二乘法拟合出一组转化系数，实现二者的公式化关联。最终实现GPS经纬度坐标和平面图坐标的关联，实现基于平面图的离线定位。

附图说明

图1是本发明的面向区域范围的离线地图创建和定位方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的面向区域范围的离线地图创建和定位方法选定一组标定点，即区域平面图的像素点和对应像素实际位置附近采集的GPS经纬度信息，针对了经纬度信息和平面图的转化问题，利用高斯投影转换和最小二乘法实现它们的转换关系。

具体步骤如下：

一、标定

1)电子平面图上随机选取若干个位置醒目的位置点，记录它们的像素坐标；

2)使用带GPS模块的终端设备采集上述对应位置的经纬度信息，建立上述位置点的经纬度和平面图像素坐标的对应关系。

二、高斯投影转换

1)将GPS的经纬度信息以WGS-84坐标系的参考椭球为基准进行高斯投影，其中WGS-84即1984年世界大地坐标系，理论上是1个以地球质心为坐标原点的地球坐标系，其长半径口为6387137m，偏心率为1/298.257223563；

2)将采集到的GPS经纬度信息转换成高斯投影的平面坐标；

三、建立高斯投影的平面坐标和平面图的像素坐标转换关系：

1)建立仿射变换多项式的求参公式其中(x，y)为高斯投影后的平面坐标，p_x,p_y为平面图的像素坐标；

2)基于已知的一组对应坐标的数据，使用最小二乘法求解未知参数

a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂；

3)求出未知参数后，利用上述公式通过已知的(x，y)计算出一组p'_x,p'_y并和已知的p_x,p_y对比；

4)剔除误差较大的坐标点，重复步骤2得到新的未知参数；

5)由新的参数a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂确定的转化公式和平面图共同组成离线地图。

四、定位

1)基于已经建好的离线地图，将终端采集的GPS的经纬度信息先进行高斯转换，再通过上述公式转换成平面图的像素坐标；

2)将平面图的像素坐标用图形化的标志标注出来，即完成定位需求。

Claims (3)

1.一种面向区域范围的离线地图创建和定位方法，包括离线地图的创建和定位，其特征在于：所述离线地图的创建包括如下步骤：

步骤一、标定

1)电子平面图上随机选取若干个位置醒目的位置点，记录它们的像素坐标；

2)使用带GPS模块的终端设备采集上述对应位置的经纬度信息，建立上述位置点的经纬度和平面图像素坐标的对应关系。

步骤二、高斯投影转换

1)将GPS的经纬度信息以WGS-84坐标系的参考椭球为基准进行高斯投影，其中WGS-84即1984年世界大地坐标系；

2)将采集到的GPS经纬度信息转换成高斯投影的平面坐标；

步骤三、建立高斯投影的平面坐标和平面图的像素坐标转换关系。

2.如权利要求1所述的面向区域范围的离线地图创建和定位方法，其特征在于：所述步骤三具体包括如下步骤：

1)建立仿射变换多项式的求参公式其中(x，y)为高斯投影后的平面坐标，p_x,p_y为平面图的像素坐标；

2)基于已知的一组对应坐标的数据，使用最小二乘法求解未知参数a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂；

3)求出未知参数后，利用上述公式通过已知的(x，y)计算出一组p'_x,p'_y并和已知的p_x,p_y对比；

4)剔除误差较大的坐标点，重复步骤2得到新的未知参数；

5)由新的参数a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂确定的转化公式和平面图共同组成离线地图。

3.如权利要求2所述的面向区域范围的离线地图创建和定位方法，其特征在于：所述定位包括如下步骤：

1)基于已经建好的离线地图，将终端采集的GPS的经纬度信息先进行高斯转换，再通过上述公式转换成平面图的像素坐标；

2)将平面图的像素坐标用图形化的标志标注出来，即完成定位需求。