一种具有严格对地观测意义的GPS数据格网区划方法技术

本发明专利技术属于GPS空间大数据挖掘技术。本发明专利技术以１/256秒经纬差作为基础单元，在WGS84坐标平面上，从原点起算，沿坐标轴方向，将整个坐标平面区划为等经纬差格网，称为G0级格网区划，在此基础上，依次按2的整数次幂放大网格，共定义21个级别的格网区划尺寸，本发明专利技术同时给出了简洁的经纬坐标到网格的统一映射公式。

【技术实现步骤摘要】
一种具有严格对地观测意义的GPS数据格网区划方法
本专利技术属于超大规模GPS空间数据挖掘
，与遥感技术、抽样调查技术、地理信息系统技术、数字图像技术、超级计算技术相关。本专利技术系列所生产的数字化道路成果是北斗/GPS大规模应用的基础性数据支撑，与车辆保险、无人汽车、地图测绘、国家海洋战略、国防安全等诸多领域关系极为密切。本专利技术所指GPS，是包括中华人民共和国的北斗导航系统在内的所有全球卫星定位系统，并不是特指美国的GPS系统。
技术介绍
随着GPS移动终端的大规模普及应用，在全社会范围内迅速地累积起了超大规模的GPS数据。截止2017年中，交通部所属全国联网联控平台和全国公共货运平台，累积接收数据量远超过万亿条，范围覆盖全国所有实际可通行道路及部分国外道路，其中蕴含了丰富与交通运输相关的信息。从GPS数据中提取道路信息的尝试由来已久，但大多是对GB级小数据量，城区甚至街道级小空间范围开展相关工作。对于万亿量级记录、PB级量级存贮、全国甚至全球范围的超大规模GPS数据挖掘，问题变得十分艰巨与复杂，例如，最为简单的1PB的数据拷贝，在普通PC机上耗时就达上万小时。数字图像技术是超大规模GPS数据挖掘的一种“天然的”技术手段。数字图像技术的根本方法是：将一个由GPS终所产生的无大小、无形状的经纬度点，映射到地面上的一个有大小，有形状的区域。抽象地说，就是由点到面的映射。由此，首要的问题演变为怎样对地球表面进行区划，将整个地球表面区划为若干个有特定大小、形状的子区域。这种区划，在小数据量、局部应用时，可以任意规划，例如采用城建坐标系下的米格网。但是对于超大规模GPS数据，覆盖全国道路的情况，这种方式显然不合适。要建立有严格对地观测意义的GPS数据格网区划方法，首先，必选取合理的大地坐标系。由于北斗/GPS所采用的坐标本身即为全球广泛使用的WGS84坐标系，因此可以直接引用，同时也避免了复杂的坐标投影换算。其次，是子区域形状的选择，实践证明，等经纬差的网格是一种即简便又有效的形状确定方法。最后，是子区域的大小的选择。由于不同的子区域的大小，对应于不同比例尺的数字图像。子区域越小，精度越高。在等经纬差网格区划方法中，在将浮点型经纬度转换为整数型经纬的过程中，所选择的整化系数的倒数，事实上恰好等于一个基础网格的边长及形状！这一点非常重要，使用本专利并承担编程任务的专业级读者务必透彻理解这一逻辑。本专利技术，选取WGS84坐标系，用等经纬差为形状，以1/256秒经纬差为基础网格尺寸，建立地球表示格网区划体系，在此基础是，系列化定义不同网格尺寸的区划体系，作为不同比例尺系列数字图像的共同基础。在本专利技术的区划体系下，针对全球任意区域的，基于GPS数据所产生的数字图像，可以在不经任何附加转换的基础上，直接成为全球产品的组成部份。
技术实现思路
本专利技术选取WGS84坐标为全球统一坐标系。本专利技术选取等经纬差为网格形状。等经纬差在WGS84的坐标平面中表现为长宽相等的矩形。本专利技术选取1/256秒经纬差为网格的基本尺寸，也称一个基本长度，其所覆盖的地表区域也称一个基本单元，也称经纬度的最高精度等。本专利技术将1/256秒经纬差所对应的格网，规定为基本G0级，在在G0级数字产品的基础，网格的尺寸依次按2的整数次幂扩大，例如G4级数字产品的宽度为2^4=16个基本单元，约相当于地面宽度1.6m，依此类推，最高定义到20级数字产品。分级格网区划的另一种表述是：设为L为级别，以1/256秒为网格的基本尺寸，第L级区划的网格边长＝2^L*(1/256秒)。表1分级区划参数表。数字产品级别L边长基本单元数赤道圈上地面长度（米）屏幕比例尺（96dpi）G0010.12457G1120.24913G2240.481826G3380.973652G44161.937304G55323.8714609G66647.7329218G7712815.4658435G8825630.92116871G9951261.84233742G10101024123.69467483G11112048247.38934967G12124096494.751869934G13138192989.513739867G1414163841979.017479735G1515327683958.0314959470G1616655367916.0529918939G171713107215832.1059837878G181826214431664.20119675756G191952428863328.40239351512G20201048576126656.80478703024注：地球半径取6378137m，基本网格边长为1/256秒。由GPS经纬度坐标到网格的映射公式为：设L=0,1,…,20为级别,INT()为不四舍五入的取整函数：行号=INT(浮点型纬度*921600/2^L)列号=INT(浮点型经度*921600/2^L)。具体实施方式设L=0,1,…,20为产品级别,INT()为不四舍五入的取整函数。对于每一个待处理的GPS数据的经纬度坐标，按下列公式计算得到以四字节二进制整数表示的整数型经纬度值：整数型经度＝INT(921600*浮点型经度)整数型纬度＝INT(921600*浮点型纬度)按表2的区划参数，对经纬度坐标平面进行区划表2格网区划参数表数字产品级别边长内基本单元数经度纬度经度纬度G01000.003906250.00390625G12000.00781250.0078125G24000.0156250.015625G38000.031250.03125G416000.06250.0625G532000.1250.125G664000.250.25G7128000.50.5G82560011G95120022G1010240044G1120480088G124096001616G138192003232G1416384006464G153276800128128G166553600256256G1713107200512512G182621440012041204G195242880020482048G2010485760040964096根据任务需要，将整数型经纬度直接映射到任意产品级别的网格之中，统一公式为：行号=INT(整数形纬度/2^L)列号=INT(整数形经度/2^L)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在WGS84坐标平面上，从原点起算，沿坐标轴方向，取1/256秒经纬差为基本长度，由基本长度构成的矩形称为基本网格，用基本网格覆盖整个坐标平面，称为基本格网区划。

【技术特征摘要】
1.在WGS84坐标平面上，从原点起算，沿坐标轴方向，取1/256秒经纬差为基本长度，由基本长度构成的矩形称为基本网格，用基本网格覆盖整个坐标平面，称为基本格网区划。2.设L=0,1,…,20，在WGS84坐标平面上，从原点起算，沿坐标轴方向，由边长等于2^L个基本长度所构成的矩形，称为GL级网格，用GL级网格覆盖整个坐标平面，称为GL级格网...

【专利技术属性】
技术研发人员：周科松，
申请(专利权)人：周明儒，
类型：发明
国别省市：湖南,43