CN102096713A - 一种基于网格化二三维地图匹配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网格化的二维与三维地图匹配方法，包括：在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上形成两套坐标格网；计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数；通过所述转换参数计算出转换点所对应的转换坐标；将所有转换点基于二维地图与三维地图间的转换关系，将所有需要转换的转换点数据坐标数据进行输出完成地图转换。本发明实施例还公开了一种基于网格化的二维与三维地图匹配系统，实施本发明，计算出各类型元素在二维、三维地图上的坐标关联，实现数据的跨地图应用。

Description

一种基于网格化二三维地图匹配方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于网格化二三维地图匹配方法及系统。

背景技术

地图作为现实地表数据的空间抽象展示，其数据一直是国家严格监控和管理的领域。国内不同地图厂家生产的地图数据，在提供给实际使用（含内部使用及公众服务）时，都需要经过国家相关保密部门进行独立加密转换，转换后的地图在地图坐标、绝对位置差异上都进行了加密和调整，故任何两幅不同厂家生产的地图都无法进行完全的叠加。但在实际运用过程中，往往用户需要进行不同地图间的数据叠加，特别是一些专题应用数据，实现“一张图”管理的思路。

三维地图为了能让建筑更加立体，一般采用旋转及俯视变换来增强立体效果，这样就和传统的二维地图在方向和角度上都有差异。从而无法满足用户的需求度。

发明内容

本发明实施例解决了由于不同数据生产厂商地图数据加密后，坐标无法统一，转换算法上无法一致，从而在转换过程中无法与三维地图进行匹配的问题。从技术上解决了专题数据在二维、三维地图同一位置展示的需求，提高了三维地图与其他二维地图的数据兼容性和可迁移性，并且从解决了数据无法重用的问题。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种基于网格化二三维地图匹配方法，包括：

在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；

以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；

计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

；

在计算一个转换点实现二维地图与三维地图间的坐标转换时，选取距离转换点最近的两个坐标匹配点，利用两个匹配点形成矩形坐标网格，计算出这个网格内的转换参数，并通过所述转换参数计算出转换点所对应的转换坐标；

将所有转换点基于二维地图与三维地图间的转换关系，将所有需要转换的转换点数据坐标数据进行输出完成二维地图与三维地图间的地图转换。

所述方法用于实现二维地图向三维地图转换，或者实现三维地图向二维地图转换。

所述二维地图使用地理坐标，所述三维地图使用独立坐标系。

相应的，本发明实施例还提供了一种基于网格化二三维地图匹配系统，包括：

数据输入处理模块，获取在二维地图或者三维地图上确定的坐标，并进行格式化处理；

匹配点计算模块，用于进行三维地图与二维地图间的转换参数（Ix，Iy），计算公式为：

；

坐标转换计算模块，用于基于匹配点计算器中的转换参数对数据输入处理模块中的确定的坐标进行二维地图与三维地图坐标间的转换；

数据输出处理模块，用于将转换后的数据进行整体输入到所转换的二维地图坐标或者三维地图坐标上，实现整体二维地图或者三维地图的位置平移和数据展示。

所述匹配点计算模块在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

。

所述匹配点计算模块中的转换参数预先保存在匹配点计算模块中。

通过实施本发明实施例，通过建立与不同地图间的转换关系，通过坐标转换计算器，计算出各类型元素在二维、三维地图上的坐标关联，实现数据的跨地图应用，从根本上解决了数据的互联应用，极大的提高了数据的重用性，减少了数据重复录入的工作量和复杂程度，且本发明实施例中的技术方案操作性强，实用易用。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中的基于网格化二三维地图匹配系统结构示意图；

图2为本发明实施例中的基于网格化二三维地图匹配方法流程图；

图3为一般的地图制作工艺流程；

图4为本发明实施例中二维和三维地图上同一位置的一组对应点及其坐标示意图；

图5为本发明实施例中二维和三维地图网格转换示意图。

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作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。

本发明实施例提供的是一种新型的二维、三维地图坐标转换方法与系统，主要实现了不同数据生产厂商制造的二维平面地图数据坐标与三维仿真城市地图坐标之间的坐标转换关系，可完成在二维地图上的数据，通过转换能够在三维地图上对应的位置进行展现；也可以实现三维地图数据转换到二维地图上进行展示。

基于本发明核心思想，图1示出了本发明实施例中的基于网格化二三维地图匹配系统结构示意图，该系统包括：数据输入处理模块101、匹配点计算模块102、坐标转换计算模块103以及数据输出处理模块104，其中：

数据输入处理模块101，获取在二维地图或者三维地图上确定的坐标，并进行格式化处理；

匹配点计算模块102，用于进行三维地图与二维地图间的转换参数（Ix，Iy），计算公式为：

；

坐标转换计算模块103，用于基于匹配点计算器中的转换参数对数据输入处理模块中的确定的坐标进行二维地图与三维地图坐标间的转换；

数据输出处理模块104，用于将转换后的数据进行整体输入到所转换的二维地图坐标或者三维地图坐标上，实现整体二维地图或者三维地图的位置平移和数据展示。

该匹配点计算模块102在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

。

这里的匹配点计算模块102还可以直接存储这些转换参数，直接为坐标转换计算模块103数据的来源，其转换参数的获取方式都是基于上述计算公式得来的。

该系统可以实现基于二维地图向三维地图间的转换功能，也可以实现基于三维地图向二维地图转换功能。对于整个的系统中的二维地图向三维地图转换的工作流程是：用户在二维地图上确定某个点（线或者面），系统将获取二维地图上该点的坐标，并将该点坐标通过输入接口提供给输入处理模块101进行格式化处理，处理完成后的数据将提供给坐标转换计算模块102进行二三维坐标的数据转换计算，同时，坐标转换计算模块102会调用匹配点计算模块102的数据库，调出一批用于坐标转换计算的参数，计算结果将发送到数据输出处理模块104进行转换成三维地图坐标，完成转换后的坐标将提供给三维地图平台进行位置平移、数据展示等操作。

本发明实施例中的技术方案通过建立与不同地图间的转换关系，通过坐标转换计算器，计算出各类型元素在二维、三维地图上的坐标关联，实现数据的跨地图应用，从根本上解决了数据的互联应用，极大的提高了数据的重用性，减少了数据重复录入的工作量和复杂程度。

在三维地图的制作工艺中，一般会对遥感卫星图像进行处理。如图3所示，为一般的地图制作工艺流程，首先，要对遥感卫星影像图 （带有坐标系） 进行顺时针旋转 45 度操作， 然后再对旋转后的卫星影像图进行正向俯视 45 度的处理，得到的就是建设三维地图的最终底图。所有三维地图模型将会按照这个底图放置到对应的位置，全部模型完成后就可以建成目前存在的三维仿真地图。

因此，基于上述目的和思路，本发明实施例中基于网格化二三维地图匹配方法，包括：

在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；

以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；

计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

；

在计算一个转换点实现二维地图与三维地图间的坐标转换时，选取距离转换点最近的两个坐标匹配点，利用两个匹配点形成矩形坐标网格，计算出这个网格内的转换参数，并通过所述转换参数计算出转换点所对应的转换坐标；

将所有转换点基于二维地图与三维地图间的转换关系，将所有需要转换的转换点数据坐标数据进行输出完成二维地图与三维地图间的地图转换。

该方法用于实现二维地图向三维地图转换，或者实现三维地图向二维地图转换。

如图4、5所示，以二维地图向三维地图进行转换进行说明，其组要包括如下步骤： 

S201：通过数学算法，还原三维地图的制作工艺，将俯视45、旋转45度的三维地图还原成为俯视90度，无旋转的地图视角。这样三维地图的方向就和普通二维地图的方向一致（上北下南）。

S202：通过在两个二维、三维地图上面获取批量的坐标匹配点对。坐标匹配点对是指在二维、三维地图上同一位置的一组对应点及其坐标，二维地图一般使用的是地理坐标（如经纬度），三维地图使用的是独立坐标系（像数坐标系）。

S203：以坐标匹配点为交点，分别在二维、三维地图上按照东南西北方向（二维为上北下南，三维正北方向旋转45度）形成两套坐标格网。

S204：计算每两个匹配点形成的矩形格网内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

。

 S205：当需要计算一个坐标从二维到三维的坐标时，需要选取距离转换点（如P）最近的两个匹配点（A,B），利用两个匹配点形成矩形坐标格网，计算出这个格网内的转换参数，然后即可计算出P点的转换坐标。

S206：通过输出模块将转换后的坐标数据根据格式化要求，转换成二维、三维上的坐标格式，并在二维、三维地图上进行展示，实现整个坐标转换的最终效果。

综上，通过实施本发明，通过建立与不同地图间的转换关系，通过坐标转换计算器，计算出各类型元素在二维、三维地图上的坐标关联，实现数据的跨地图应用，从根本上解决了数据的互联应用，极大的提高了数据的重用性，减少了数据重复录入的工作量和复杂程度，且本发明实施例中的技术方案操作性强，实用易用。

以上对本发明实施例所提供的基于网格化二三维地图匹配方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于网格化二三维地图匹配方法，其特征在于，包括：

在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；

以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；

计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

；

在计算一个转换点实现二维地图与三维地图间的坐标转换时，选取距离转换点最近的两个坐标匹配点，利用两个匹配点形成矩形坐标网格，计算出这个网格内的转换参数，并通过所述转换参数计算出转换点所对应的转换坐标；

将所有转换点基于二维地图与三维地图间的转换关系，将所有需要转换的转换点数据坐标数据进行输出完成二维地图与三维地图间的地图转换。

2.如权利要求1所述的基于网格化二三维地图匹配方法，其特征在于，所述方法用于实现二维地图向三维地图转换，或者实现三维地图向二维地图转换。

3.如权利要求1所述的基于网格化二三维地图匹配方法，其特征在于，所述二维地图使用地理坐标，所述三维地图使用独立坐标系。

4.一种基于网格化二三维地图匹配系统，其特征在于，包括：

数据输入处理模块，获取在二维地图或者三维地图上确定的坐标，并进行格式化处理；

匹配点计算模块，用于进行三维地图与二维地图间的转换参数（Ix，Iy），计算公式为：

；

坐标转换计算模块，用于基于匹配点计算器中的转换参数对数据输入处理模块中的确定的坐标进行二维地图与三维地图坐标间的转换；

数据输出处理模块，用于将转换后的数据进行整体输入到所转换的二维地图坐标或者三维地图坐标上，实现整体二维地图或者三维地图的位置平移和数据展示。

5.如权利要求4所述的基于网格化二三维地图匹配系统，其特征在于，所述匹配点计算模块在基于同一地图环境下的三维地图和二维地图上获取批量的坐标匹配点对，所述坐标匹配点对是指在同一地图地理位置上的一组对应点和所对应的坐标；以坐标匹配点为交点，分别在三维地图和二维地图上按照东南西北方向形成两套坐标格网；计算每两个匹配点形成的矩形网格内的转换参数（Ix，Iy），计算公式：

。

6.如权利要求4所述的基于网格化二三维地图匹配系统，其特征在于，所述匹配点计算模块中的转换参数预先保存在匹配点计算模块中。

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