[发明专利]一种面向全空间信息系统的坐标系转换方法

摘要

本发明提供了一种面向全空间信息系统的坐标系转换方法，属于地理空间信息可视化领域。建立了全空间信息系统的空间转换框架，扩展了WKT对空间参考系统的描述，使之支持星球的定义和天球坐标系统、轨道坐标系统等坐标系统；设计了基于九自由度空间参考树的空间参考内存模型，并借此实现了空间参考树的维护、相对状态的计算与坐标系转换方法的插件化实现。可有效解决全空间信息系统从宏观世界(如恒星、太阳系内行星)到微观世界(如室内)，从静态到动态，从物理时空到逻辑时空的全时空连续建模与仿真，具有良好的可扩展性和实现效率，可广泛应用于卫星定位与导航、航空航天遥感、智慧城市、国土规划、军事应用等诸多领域。

主权项

一种面向全空间信息系统的坐标系转换方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，输入测点坐标，所述测点坐标为地球坐标点或星球坐标点，所述测点坐标的获取包括GPS测量或北斗卫星导航系统测量或矢量获取等，所述测量精度可根据工程实际要求进行调整，所述测点坐标通过存储单元进行存储，所述存储单元应满足数据自动调取，以实现计算机自动存储与读取，存储格式可以根据需要进行设定或修改；第二步，定义全空间信息系统空间参考的描述方法，所述描述方法包括定义对象空间与世界空间、对象自身的空间参考描述、父子对象空间参考关系描述，其中，定义对象空间与世界空间是指在全空间信息系统中，每个对象自身的空间称为对象空间，用对象坐标系统描述，所述对象坐标系统即为局部坐标系统，容纳所有观测对象的空间称为世界空间，用世界坐标系统描述，世界空间与世界坐标系统是与被观测对象的总集相关的，由观测者决定；对一个对象的空间参考进行描述包括两部分，一是对象自身的空间参考系统，用于描述自身空间内的所有元素；二是对象与与其父对象的空间关系；所述对象自身的空间参考描述是指对全空间信息系统在WKT的基础上进行扩展，所述扩展采用计算机自动实现，以兼容传统的GIS，并支持更宏观和微观的空间系统描述，所述扩展包括第一个扩展和第二个扩展，所述第一个扩展是在最前面增加星球的定义，所述第二个扩展是增加天球坐标系统、轨道坐标系统、物体坐标系统等传统GIS没有涉及的坐标系统，所述父子对象空间参考关系描述是指全空间信息系统对父子对象空间参考关系的文本描述时支持Rotate、Scale、Transform、GeoCoord(地理定位)、Matrix等语义描述，并在内存运算时将其转换为4*4矩阵；第三步：设计全空间信息系统坐标系转换路径与框架，所述转换路径与框架至少包括同一星球的天球坐标系间的转换、同一星球的星球坐标系间的转换、同一星球的天球坐标系与星球坐标系间的转换、不同星球的天球坐标系到地心天球坐标系之间的转换；第四步：在所述描述方法和转换路径与框架下，对获取的测点坐标实现全空间信息系统中的坐标系转换，该步骤包括建立九自由度空间参考树、计算相对空间状态、插件设计与实现，实现全空间信息系统中的坐标系转换，其中九自由度空间参考树为动态树状结构，对象是树的一个节点，空间参考系统是对象节点的基本属性，对象与子对象的时空变换关系是由空间变换节点来描述的，空间变换节点包含一个把该节点的坐标系变换到父节点坐标系的变换矩阵，该变换矩阵可以描述该节点相对于父节点的九自由度空间状态；所述相对状态的计算是指在九自由度空间参考树中，相对空间状态的查询计算需要根据九自由度空间参考树中的父子节点关系进行迭代计算和坐标变换，所述插件设计与实现是指把空间参考系统及其转换设计为插件形式，采用插件设计实现空间参考系统的扩展。