一种平面坐标转换方法及装置

摘要

本发明公开了一种平面坐标转换方法，包括：接收用户端发送的原始平面坐标；以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点作一条射线，逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转换参数；所述坐标转换区域是将所述原始平面区域按照转换参数进行划分后的一个子区域；根据所述原始平面坐标的转换参数，将所述原始平面坐标转换为目的平面坐标；将所述目的平面坐标反馈给所述用户端。相应的，本发明还公开了一种平面坐标转换装置。采用本发明实施例，能够自动选取原始平面坐标的转换参数，提高转换效率和准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种平面坐标转换方法及装置。

背景技术

据统计，当今信息化社会中人类活动所涉及的信息总量中有近80％与空间 位置信息相关联。随着社会的发展，各行各业对于空间位置信息的需求越来越 广泛。由于各种坐标系统的存在，坐标转换已成为空间位置信息确定中的一个 关键环节。

目前，坐标转换已经涉及到各行各业的应用，如车载导航定位、资源调查、 遥感图像分析、城市建设与管理等等。现有技术中，坐标转换只能在本地进行， 作业效率低下。而且，用户应用时必须于本地安装转换程序和参数，其程序和 参数用户直接可见，不利于成果的保密，也导致数据安全性和用户广泛性较差。 另外，转换参数一般是根据原始坐标所在区域人工进行选取，浪费人力物力且 容易出错。

发明内容

本发明实施例提出一种平面坐标转换方法及装置，能够自动选取原始平面 坐标的转换参数，提高转换效率和准确性。

本发明实施例提供一种平面坐标转换方法，包括：

接收用户端发送的原始平面坐标；

以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点作一条射线，逐一 计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将交点个数为奇数 的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转换参数；所述坐 标转换区域是将所述原始平面区域按照转换参数进行划分后的一个子区域；

根据所述原始平面坐标的转换参数，将所述原始平面坐标转换为目的平面 坐标；

将所述目的平面坐标反馈给所述用户端。

进一步地，所述以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点作 一条射线，逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将 交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转 换参数，具体包括：

以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点，以所述原始平面 区域上建立的坐标系的纵轴平行方向作一条射线；

逐一选取每个坐标转换区域；

逐一获取所选取的坐标转换区域的每条边界线的两个端点的坐标，并判断 所述位置点的横坐标是否位于所述两个端点的横坐标之间；

若是，则分别计算所述两个端点所在边界线的第一斜率和所述位置点与所 述两个端点中横坐标小的端点的连线的第二斜率，并比较所述第一斜率和所述 第二斜率的大小，若所述第一斜率大于所述第二斜率，则所述射线与所述边界 线具有交点，若所述第一斜率小于所述第二斜率，则所述射线与所述边界线没 有交点；

若否，则所述射线与所述边界线没有交点；

逐一统计所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将交点个 数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转换参数。

进一步地，所述转换参数包括平移参数、尺度参数和旋转角参数；转换 的公式如下：

${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D=(1+m)\left(\begin{array}{cc}cos\alpha & sin\alpha \\ -sin\alpha & cos\alpha \end{array}\right)({\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S+\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right));$

其中，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D$为所述目的平面坐标，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S$为所述原始平面坐标，$\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right)$为所 述平移参数，α为所述旋转角参数，m为所述尺度参数。

进一步地，在所述接收用户端发送的原始平面坐标之前，还包括：

接收所述用户端发送的连接请求，与所述用户端建立连接。

进一步地，在所述将所述目的平面坐标反馈给所述用户端之后，还包括：

向所述用户端发送关断指令，断开与所述用户端的连接。

相应的，本发明实施例还提供一种平面坐标转换装置，包括：

接收模块，用于接收用户端发送的原始平面坐标；

转换参数获取模块，用于以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点 为起点作一条射线，逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个 数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面 坐标的转换参数；所述坐标转换区域是将所述原始平面区域按照转换参数进行 划分后的一个子区域；

转换模块，用于根据所述原始平面坐标的转换参数，将所述原始平面坐标 转换为目的平面坐标；以及，

反馈模块，用于将所述目的平面坐标反馈给所述用户端。

进一步地，所述转换参数获取模块具体包括：

射线获取单元，用于以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起 点，以所述原始平面区域上建立的坐标系的纵轴平行方向作一条射线；

选取单元，用于逐一选取每个坐标转换区域；

判断单元，用于逐一获取所选取的坐标转换区域的每条边界线的两个端点 的坐标，并判断所述位置点的横坐标是否位于所述两个端点的横坐标之间；

交点判断单元，用于若是，则分别计算所述两个端点所在边界线的第一斜 率和所述位置点与所述两个端点中横坐标小的端点的连线的第二斜率，并比较 所述第一斜率和所述第二斜率的大小，若所述第一斜率大于所述第二斜率，则 所述射线与所述边界线具有交点，若所述第一斜率小于所述第二斜率，则所述 射线与所述边界线没有交点；

交点识别单元，用于若否，则所述射线与所述边界线没有交点；以及，

统计单元，用于逐一统计所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个 数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面 坐标的转换参数。

进一步地，所述转换参数包括平移参数、尺度参数和旋转角参数；转换 的公式如下：

${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D=(1+m)\left(\begin{array}{cc}cos\alpha & sin\alpha \\ -sin\alpha & cos\alpha \end{array}\right)({\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S+\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right));$

其中，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D$为所述目的平面坐标，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S$为所述原始平面坐标，$\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right)$为所 述平移参数，α为所述旋转角参数，m为所述尺度参数。

进一步地，所述平面坐标转换装置还包括：

连接模块，用于接收所述用户端发送的连接请求，与所述用户端建立连接。

进一步地，所述平面坐标转换装置还包括：

断开模块，用于向所述用户端发送关断指令，断开与所述用户端的连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的平面坐标转换方法及装置，能够通过获取交点个数来 确定原始平面坐标所在的坐标转换区域，进而获取原始平面坐标的转换参数， 实现对原始平面坐标的转换，提高转换效率和准确性；与用户端建立连接，对 用户端的原始平面坐标进行统一转换，提高转换效率和数据安全性；广泛应用 于空间位置确定、移动位置服务、CORS测量、RTK测量、交通导航、测绘、 公共安全、水利、农林业等领域，具有极高的科研、国防和商业价值。

附图说明

图1是本发明提供的平面坐标转换方法的一个实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的平面坐标转换方法中步骤S2的一个实施例的流程示意 图；

图3是本发明提供的平面坐标转换方法中步骤S2的另一个实施例的示意图；

图4是本发明提供的平面坐标转换装置的一个实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的平面坐标转换装置中转换参数获取模块的一个实施例 的结构示意图。

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。

参见图1，是本发明提供的平面坐标转换方法的一个实施例的流程示意图， 包括：

S1、接收用户端发送的原始平面坐标；

S2、以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点作一条射线， 逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将交点个数为 奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转换参数；所 述坐标转换区域是将所述原始平面区域按照转换参数进行划分后的一个子区域；

S3、根据所述原始平面坐标的转换参数，将所述原始平面坐标转换为目的 平面坐标；

S4、将所述目的平面坐标反馈给所述用户端。

需要说明的是，两个坐标系统之间的转换参数是随不同区域的变化而变化 的，如不同省界或不同市界的转换参数不相同，一般以一个市界或一个省界作 为一个坐标转换区域。在接收到待转换的原始平面坐标后，需先对该原始平面 坐标的位置进行判断，以该原始平面坐标的位置点为起点作一条射线，通过该 射线与各个坐标转换区域的边界线的交点个数来确定该原始平面坐标所处的坐 标转换区域。进而，将该坐标转换区域的转换参数作为原始平面坐标的转换参 数进行转换即可，从而实现对平面坐标的自动转换，提高转换效率和准确性。

其中，用户端中的原始平面坐标可采用卫星定位接收机、手簿、PDA、手 机、全站仪、经纬仪、路标、电子地图等软硬件定位设备进行测量，其操作系 统可采用WinCE、Linux或其它嵌入式系统等，亦可以直接导入其它定位设备的 坐标数据。

需要说明的是，本实施例的平面坐标转换方法由服务器实现，用户端通过 与服务器的通信实现对原始平面坐标的转换。

进一步地，如图2所示，所述以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位 置点为起点作一条射线，逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交 点个数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始 平面坐标的转换参数，具体包括：

S21、以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为起点，以所述原始 平面区域上建立的坐标系的纵轴平行方向作一条射线；

S22、逐一选取每个坐标转换区域；

S23、逐一获取所选取的坐标转换区域的每条边界线的两个端点的坐标，并 判断所述位置点的横坐标是否位于所述两个端点的横坐标之间；若是，则执行 步骤S24，若否，则执行步骤S26；

S24、分别计算所述两个端点所在边界线的第一斜率和所述位置点与所述两 个端点中横坐标小的端点的连线的第二斜率，并比较所述第一斜率和所述第二 斜率的大小，若所述第一斜率大于所述第二斜率，则执行步骤S25，若所述第一 斜率小于所述第二斜率，则执行步骤S26；

S25、判定所述射线与所述边界线具有交点；

S26、判定所述射线与所述边界线没有交点；

S27、逐一统计所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个数，并将交 点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面坐标的转换 参数。

需要说明的是，预先在原始平面区域的坐标系中划分出M个坐标转换区域 T₁、T₂、……、T_m，如广州市界、东莞市界、湖南省界等。其中，M个坐标转换 区域相应的转换参数为Tran₁、Tran₂、……、Tran_m。

在进行坐标转换时，接收用户端发送的原始平面坐标，其中，原始平面坐 标在原始平面区域上的位置点为P₀(x₀,y₀)。过P₀点沿坐标系的y轴平行的方向作 一条射线R，再按顺序逐个选择坐标转换区域T_i，其中，坐标转换区域T_i为一个 封闭的多边形，可以是凸多边形或凹多边形等多种形态，坐标转换区域T_i的边界 线由一系列的坐标点P₁、……、P_n构成。在选择一个坐标转换区域T_i后，按顺序 逐个选取该坐标转换区域T_i的每条边界线以判断其是否与射线R相交，并设置 相交计数器Cr的初始值为0，其中，每条边界线的两个端点分别为P_i(x_i,y_i)和 P_i+1(x_i+1,y_i+1)，x_i≤x_i+1。若位置点P₀的横坐标位于端点P_i和P_i+1的横坐标之间，即 x_i≤x₀<x_i+1，则分别计算P_iP_i+1的斜率Slope₁和P_iP₀的斜率Slope₂，其中，当Slope₁大于且等于Slope₂时，说明射线R与该条边界线P_iP_i+1具有 有效交点，使相交计数器Cr赋值加1，并继续选择该坐标转换区域T_i的下一条边 进行判断；若位置点P₀的横坐标不位于端点P_i和P_i+1的横坐标之间，则说明射线R 与该条边界线P_iP_i+1没有交点，继续选择该坐标转换区域T_i的下一条边进行判断。 在该坐标转换区域T_i的所有边界线均判断完毕后，若相交计数器Cr的值为奇数， 则说明位置点P₀位于该坐标转换区域T_i中，选择该坐标转换区域T_i的转换参数 Tran_i作为原始平面坐标的转换参数实现对原始平面坐标的转换；若相交计数器 Cr的值为偶数，则说明位置点P₀不在该坐标转换区域T_i中，继续选择下一个坐标 转换区域进行判断，直到确定位置点P₀所在的坐标转换区域。

例如，如图3所示，平面区域划分了三个坐标转换区域，即第一坐标转换 区域31、第二坐标转换区域32和第三坐标转换区域33，其转换参数分别为Tran₁、 Tran₂和Tran₃。以原始平面坐标在原始平面区域上的位置点P₀为起点作一条射线 R，分别计算射线R与第一坐标转换区域31、第二坐标转换区域32和第三坐标 转换区域33的交点个数，统计出射线R与第一坐标转换区域31的交点个数为1 个，射线R与第二坐标转换区域32的交点个数为2个，射线R与第三坐标转换 区域33的交点个数为0个，则位置点P₀位于第一坐标转换区域31内，第一坐 标转换区域31的转换参数Tran₁即为转换原始平面坐标的转换参数。

进一步地，所述转换参数包括平移参数、尺度参数和旋转角参数；转换的 公式如下：

${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D=(1+m)\left(\begin{array}{cc}cos\alpha & sin\alpha \\ -sin\alpha & cos\alpha \end{array}\right)({\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S+\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right));$

其中，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D$为所述目的平面坐标，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S$为所述原始平面坐标，$\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right)$为所 述平移参数，α为所述旋转角参数，m为所述尺度参数。

需要说明的是，坐标系之间的差异主要取决于坐标系的定位与定向，椭球 参数以及坐标系的尺度定义。因此，实现平面坐标转换的首要前提是必须建立 起平面坐标系统之间符合精度和管理要求的严密转换关系。对于较小的平面区 域，两坐标系统之间的平面转换参数是固定的。对于较大范围的平面区域，其 转换参数则是随不同的区域的变化而变化的，可按区域确定多个平面转换参数。

另外，采用大地坐标形式的空间坐标系，还可以采用如下方法实现向平面 坐标系的转换：

$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\end{array}\right)*\delta \mu +\left(\begin{array}{ccc}1& {ϵ}_Z& -{ϵ}_Y\\ -{ϵ}_Z& 1& {ϵ}_X\\ {ϵ}_Y& -{ϵ}_X& 1\end{array}\right)*\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\end{array}\right);$

其中，$\left(\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\end{array}\right)$为两个不同空间直角坐标系原点的平移参数，δμ为尺度参数， (ε_x,ε_y,ε_z)为旋转角参数，$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)$为目的坐标，$\left(\begin{array}{c}{X}^{\prime }\\ Y^{\prime }\\ Z^{\prime }\end{array}\right)$为原始坐标。

进一步地，在所述接收用户端发送的原始平面坐标之前，还包括：

接收所述用户端发送的连接请求，与所述用户端建立连接。

需要说明的是，大量用户端可同时通过GPRS、CDMA、WIFI、Internet等 无线网络与远程服务器系统相连接，服务器对所连接的每个用户端分配一个唯 一的IP地址。在连接后，用户端获取点位的点名、属性、原始平面坐标，确定 点位的原坐标系统和待转换的目的坐标系统，并将获取的信息加入数据引导字 段，形成点位转换预处理成果发送给服务器，其数据段格式如下：

IP 点名 点属性 原坐标系统 原始平面坐标 目的坐标系统

在服务器接收到该数据段后，解析出IP、点位的点名、属性、原始平面坐 标、原坐标系统和待转换的目的坐标系统，并利用待转换的目的坐标系统对原 始平面坐标的转换参数进行选择，从而实现坐标转换。若用户端需发送多个原 始平面坐标进行转换，则将多个原始平面坐标转换为数据段后进行排列，并向 服务器传输该数据段序列。

进一步地，在所述将所述目的平面坐标反馈给所述用户端之后，还包括：

向所述用户端发送关断指令，断开与所述用户端的连接。

需要说明的是，服务器将转换后的目的平面坐标根据IP地址发送给用户端 后，用户端接收数据可向用户及用户设备展示或使用转换后的坐标，而且，传 送完成后即释放该IP地址。

本发明实施例提供的平面坐标转换方法，能够通过获取交点个数来确定原 始平面坐标所在的坐标转换区域，进而获取原始平面坐标的转换参数，实现对 原始平面坐标的转换，提高转换效率和准确性；与用户端建立连接，对用户端 的原始平面坐标进行统一转换，提高转换效率和数据安全性；广泛应用于空间 位置确定、移动位置服务、CORS测量、RTK测量、交通导航、测绘、公共安 全、水利、农林业等领域，具有极高的科研、国防和商业价值。

相应的，本发明还提供一种平面坐标转换装置，能够实现上述实施例中的 平面坐标转换方法的所有流程。

参见图4，是本发明提供的平面坐标转换装置的一个实施例的结构示意图， 包括：

接收模块1，用于接收用户端发送的原始平面坐标；

转换参数获取模块2，用于以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点 为起点作一条射线，逐一计算所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点个 数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平面 坐标的转换参数；所述坐标转换区域是将所述原始平面区域按照转换参数进行 划分后的一个子区域；

转换模块3，用于根据所述原始平面坐标的转换参数，将所述原始平面坐标 转换为目的平面坐标；以及，

反馈模块4，用于将所述目的平面坐标反馈给所述用户端。

进一步地，如图5所示，所述转换参数获取模块2具体包括：

射线获取单元41，用于以所述原始平面坐标在原始平面区域上的位置点为 起点，以所述原始平面区域上建立的坐标系的纵轴平行方向作一条射线；

选取单元42，用于逐一选取每个坐标转换区域；

判断单元43，用于逐一获取所选取的坐标转换区域的每条边界线的两个端 点的坐标，并判断所述位置点的横坐标是否位于所述两个端点的横坐标之间；

交点判断单元44，用于若是，则分别计算所述两个端点所在边界线的第一 斜率和所述位置点与所述两个端点中横坐标小的端点的连线的第二斜率，并比 较所述第一斜率和所述第二斜率的大小，若所述第一斜率大于所述第二斜率， 则所述射线与所述边界线具有交点，若所述第一斜率小于所述第二斜率，则所 述射线与所述边界线没有交点；

交点识别单元45，用于若否，则所述射线与所述边界线没有交点；以及，

统计单元46，用于逐一统计所述射线与每个坐标转换区域的边界线的交点 个数，并将交点个数为奇数的坐标转换区域所对应的转换参数作为所述原始平 面坐标的转换参数。

进一步地，所述转换参数包括平移参数、尺度参数和旋转角参数；转换 的公式如下：

${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D=(1+m)\left(\begin{array}{cc}cos\alpha & sin\alpha \\ -sin\alpha & cos\alpha \end{array}\right)({\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S+\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right));$

其中，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_D$为所述目的平面坐标，${\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}_S$为所述原始平面坐标，$\left(\begin{array}{c}\Delta x\\ \Delta y\end{array}\right)$为所 述平移参数，α为所述旋转角参数，m为所述尺度参数。

进一步地，所述平面坐标转换装置还包括：

连接模块，用于接收所述用户端发送的连接请求，与所述用户端建立连接。

进一步地，所述平面坐标转换装置还包括：

断开模块，用于向所述用户端发送关断指令，断开与所述用户端的连接。

本发明实施例提供的平面坐标转换装置，能够通过获取交点个数来确定原 始平面坐标所在的坐标转换区域，进而获取原始平面坐标的转换参数，实现对 原始平面坐标的转换，提高转换效率和准确性；与用户端建立连接，对用户端 的原始平面坐标进行统一转换，提高转换效率和数据安全性；广泛应用于空间 位置确定、移动位置服务、CORS测量、RTK测量、交通导航、测绘、公共安 全、水利、农林业等领域，具有极高的科研、国防和商业价值。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也视为本发明的保护范围。