一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法。本发明专利技术中，通过上述步骤，即可将地标点的坐标和手持式GNSS定位设备实时测量的坐标转换为子地图显示所需的坐标；同时将地标点坐标和GNSS测量坐标显示在子地图上，即可完成两者的匹配；子地图采用自定义的坐标轴及范围，上述方式可以非常精确地在子地图上显示地标与定位点的相对位置；采用了双地图的方式同步匹配显示第三方地图、地标和用户定位点位置。用户在野外巡查中通过电子设备屏幕即可以掌握巡查范围的全局情况，又可以把握当前位置范围内的地标局部细节情况。从而可以为用户野外巡查的导航提供精确的巡查路线。

【技术实现步骤摘要】
一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法
本专利技术属于高度精度电子地图
，具体为一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法。
技术介绍
电子地图，即数字地图，是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图。电子地图是由电子计算机控制所生成的地图，是基于数字制图技术的屏幕地图，是可视化的实地图。“在计算机屏幕上可视化”是电子地图的根本特征。电子地图的数据要素包括建筑、道路、管网、权属界线等具有现实存在性的实体的或数字的数据单元；电子地图的种类包括卫星遥感影像图、地形高程图及一般意义上的基于标准符号数字化的普通地图等。全球导航卫星系统是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统以及相关的增强系统。GNSS接收机测量4颗及以上的GNSS卫星距离就可以解算得到用户接收机所在的空间位置(经纬度、大地高)。实时动态载波相位差分技术(Real-timekinematic，RTK)是实时处理两个测量站GNSS载波相位观测量的差分方法。该技术将GNSS基准站采集的载波相位发给用户GNSS接收机，进行求差解算坐标。RTK技术可以在野外实时得到厘米级的定位精度；GNSSRTK技术除了用于工程测量中的定位外，也可以用于导航巡查。例如：铁路部门土地权属范围内的违章建筑巡查。土地权属范围一般是数字化的拐点坐标构成的虚拟范围，在现实世界中是不存在的。如何在日常巡查中判断乙方的建筑物是否在甲方的土地权属范围内，就需要对高精度的定位坐标和高精度的电子地图位置相匹配进行判断。专利技术人在实现本专利技术过程中发现，GNSSRTK技术可以获得高精度的定位坐标，而现有技术不能对获得的定位坐标进行高精度的电子地图位置匹配。当前的野外巡查中，为了判断地标与地表附作物(可见的或不可见的)的关系，需要将地标数字化为坐标，然后直接叠加在电子地图上(如：谷歌卫星遥感影像地图、天地图等)。同时也要将GNSS或GNSSRTK技术测量的当前位置坐标叠加在电子地图上，根据数字化地标与当前位置的关系对地标与地表附着物的关系进行判断。上述内容为野外导航巡查领域的现有技术方法。现有技术方法存在2个主要问题：(1)地标位置在电子地图上匹配失真的问题。地标(如权属界线拐点、管网拐点等)坐标一般为标准化坐标系(如北京54坐标，西安80坐标，WGS84坐标等)下的坐标，而电子地图的坐标系通常是自定义的(如百度地图坐标系)或加密过的坐标系统。将地标坐标直接叠加在电子地图上就存在一个偏差，这一偏差会导致用户在巡查时难以根据电子地图判断自己所处的实际位置。另外，由于电子卫星影像图在拍摄时会存在一定的倾斜，这也会造成地标与电子地图相对位置的匹配失真；(2)地标在电子地图的高精度显示问题。由于现有的电子地图缩放级别是有限的且人眼的分辨率是有限的，当地标叠加在电子地图上时，难以在电子地图上精确判断当前位置与地标位置的相对关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法，其特征在于：所述野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法包括以下步骤:S1:先进行电子地图与位置匹配的显示方法；在野外巡查中，用户需要根据手持式电子设备准确、实时地显示当前位置与感兴趣的地标物的相对位置；S2:进行地标、定位点在电子地图的位置确定；采用了双地图、双坐标系的模式对电子地图与地标进行显示，因此需要在子母地图中分别确定地标、定位点，通过手持式GNSS定位设备获得的坐标；S3:在母地图中确定地标、定位点位置的步骤如图3所示，流程如下：(1)获取位置信息；位置信息包括3种：地标坐标、第三方地图公共点坐标和GNSS测量坐标；地标坐标一般为用户提供的精确的测绘成果，其格式为平面坐标格式；第三方地图公共点坐标是指地标在第三方地图上对应的点的坐标，公共点坐标数目应该大于1个，其格式为经纬度格式；GNSS测量坐标是用户在野外通过手持式GNSS定位设备实时测量的坐标，其格式为经纬度格式；(2)转换为平面坐标；将第三方地图的公共点坐标及GNSS测量坐标转换为平面坐标，转换方法可以是高斯投影正算公式也可以是其他方式的投影；转换平面坐标时采用的投影带和中央子午线要和地标坐标采用的投影带和中央子午线一致；(3)计算平移缩放参数；根据第三方地图转换的平面坐标及对应的地标点的平面坐标，根据四参数转换公式计算地标点坐标、GNSS测量坐标转第三方地图坐标的平移及缩放参数；(4)平移缩放地标及GNSS测量坐标；根据步骤(3)中获得的转换参数，将所有的地标点平面坐标及手持式GNSS定位设备测量的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的平面坐标；(5)地标及GNSS测量坐标转为经纬度格式；将地标点及GNSS测量获得的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的坐标，其格式为经纬度格式；转换公式可以是高斯投影反算公式也可以是其他投影方式的反算公式；S4:在子地图中确定地标、定位点位置的流程如下：(1)获取位置信息；子地图中需要获取的位置信息有2种：地标点的平面坐标及手持式GNSS定位设备实时测量的定位点坐标；(2)GNSS测量坐标转换为地标坐标系下的空间直角坐标；将手持式GNSS定位设备实时测得的定位点坐标转换为空间直角坐标，坐标系统与地标坐标的坐标系统一致；转换方式为先进行大地坐标正算，然后采用空间坐标系平移、旋转、缩放的手段将其变换到地标坐标系统中；(3)GNSS测量坐标转换为平面坐标；将空间变换后的GNSS测量坐标采用大地坐标反算公式先转换为经纬度格式，然后根据地标坐标所在的中央子午线及投影带计算测量坐标的局部经纬度，最后采用高斯投影或其他投影类型正算的方式，将GNSS测量坐标最终转换为地标坐标系的平面坐标；S5:地标、定位点在子地图的显示方法，一般来说，用户感兴趣的地标数据是大量的，包括拐点坐标、拐点名称以及其他注释信息等，将这些信息同时显示在子地图上无疑会极大地增加电子设备的工作负载和耗电量，影响设备性能；本专利技术提供一种在不影响用户视觉判断和设备性能的前提下，显示地标及定位点的方法；S6:采用二级地标截取的方式，其步骤如下：(1)获取地标数据；将用户需要的所有地标数据全部导入到电子设备中，数据的类型可以是多线段、圆、图片等，任何类型都具有唯一的坐标值；(2)根据显示区域截取；在野外巡查中，用户首先自行选择感兴趣的区域，根据这一区域，筛选出属于该区域内的地标及其坐标值；(3)根据用户当前位置截取；用户手持式的GNSS定位设备实时得到定位点坐标后，对步骤(2)中筛选出的地标进行二次筛选；筛选范围可以根据用户需要的精度确定，如果步骤(2)中的地标在该范围内则将其筛选出来。在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，采用双地图(子母地图)显示的方案达到这一目的；双地图由子、母两个地图组成，母地图用于显示第三方电子导航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法，其特征在于：所述野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法包括以下步骤:/nS1:先进行电子地图与位置匹配的显示方法；在野外巡查中，用户需要根据手持式电子设备准确、实时地显示当前位置与感兴趣的地标物的相对位置；/nS2:进行地标、定位点在电子地图的位置确定；采用了双地图、双坐标系的模式对电子地图与地标进行显示，因此需要在子母地图中分别确定地标、定位点，通过手持式GNSS定位设备获得的坐标；/nS3:在母地图中确定地标、定位点位置的步骤如图3所示，流程如下：(1)获取位置信息；位置信息包括3种：地标坐标、第三方地图公共点坐标和GNSS测量坐标；地标坐标一般为用户提供的精确的测绘成果，其格式为平面坐标格式；第三方地图公共点坐标是指地标在第三方地图上对应的点的坐标，公共点坐标数目应该大于1个，其格式为经纬度格式；GNSS测量坐标是用户在野外通过手持式GNSS定位设备实时测量的坐标，其格式为经纬度格式；/n(2)转换为平面坐标；将第三方地图的公共点坐标及GNSS测量坐标转换为平面坐标，转换方法可以是高斯投影正算公式也可以是其他方式的投影；转换平面坐标时采用的投影带和中央子午线要和地标坐标采用的投影带和中央子午线一致；/n(3)计算平移缩放参数；根据第三方地图转换的平面坐标及对应的地标点的平面坐标，根据四参数转换公式计算地标点坐标、GNSS测量坐标转第三方地图坐标的平移及缩放参数；/n(4)平移缩放地标及GNSS测量坐标；根据步骤(3)中获得的转换参数，将所有的地标点平面坐标及手持式GNSS定位设备测量的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的平面坐标；/n(5)地标及GNSS测量坐标转为经纬度格式；将地标点及GNSS测量获得的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的坐标，其格式为经纬度格式；转换公式可以是高斯投影反算公式也可以是其他投影方式的反算公式；/nS4:在子地图中确定地标、定位点位置的流程如下：/n(1)获取位置信息；子地图中需要获取的位置信息有2种：地标点的平面坐标及手持式GNSS定位设备实时测量的定位点坐标；/n(2)GNSS测量坐标转换为地标坐标系下的空间直角坐标；将手持式GNSS定位设备实时测得的定位点坐标转换为空间直角坐标，坐标系统与地标坐标的坐标系统一致；转换方式为先进行大地坐标正算，然后采用空间坐标系平移、旋转、缩放的手段将其变换到地标坐标系统中；/n(3)GNSS测量坐标转换为平面坐标；将空间变换后的GNSS测量坐标采用大地坐标反算公式先转换为经纬度格式，然后根据地标坐标所在的中央子午线及投影带计算测量坐标的局部经纬度，最后采用高斯投影或其他投影类型正算的方式，将GNSS测量坐标最终转换为地标坐标系的平面坐标；/nS5:地标、定位点在子地图的显示方法，一般来说，用户感兴趣的地标数据是大量的，包括拐点坐标、拐点名称以及其他注释信息等，将这些信息同时显示在子地图上无疑会极大地增加电子设备的工作负载和耗电量，影响设备性能；本专利技术提供一种在不影响用户视觉判断和设备性能的前提下，显示地标及定位点的方法；/nS6:采用二级地标截取的方式，其步骤如下：/n(1)获取地标数据；将用户需要的所有地标数据全部导入到电子设备中，数据的类型可以是多线段、圆、图片等，任何类型都具有唯一的坐标值；/n(2)根据显示区域截取；在野外巡查中，用户首先自行选择感兴趣的区域，根据这一区域，筛选出属于该区域内的地标及其坐标值；/n(3)根据用户当前位置截取；用户手持式的GNSS定位设备实时得到定位点坐标后，对步骤(2)中筛选出的地标进行二次筛选；筛选范围可以根据用户需要的精度确定，如果步骤(2)中的地标在该范围内则将其筛选出来。/n...

【技术特征摘要】
1.一种野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法，其特征在于：所述野外导航巡查的高精度电子地图位置匹配方法包括以下步骤:
S1:先进行电子地图与位置匹配的显示方法；在野外巡查中，用户需要根据手持式电子设备准确、实时地显示当前位置与感兴趣的地标物的相对位置；
S2:进行地标、定位点在电子地图的位置确定；采用了双地图、双坐标系的模式对电子地图与地标进行显示，因此需要在子母地图中分别确定地标、定位点，通过手持式GNSS定位设备获得的坐标；
S3:在母地图中确定地标、定位点位置的步骤如图3所示，流程如下：(1)获取位置信息；位置信息包括3种：地标坐标、第三方地图公共点坐标和GNSS测量坐标；地标坐标一般为用户提供的精确的测绘成果，其格式为平面坐标格式；第三方地图公共点坐标是指地标在第三方地图上对应的点的坐标，公共点坐标数目应该大于1个，其格式为经纬度格式；GNSS测量坐标是用户在野外通过手持式GNSS定位设备实时测量的坐标，其格式为经纬度格式；
(2)转换为平面坐标；将第三方地图的公共点坐标及GNSS测量坐标转换为平面坐标，转换方法可以是高斯投影正算公式也可以是其他方式的投影；转换平面坐标时采用的投影带和中央子午线要和地标坐标采用的投影带和中央子午线一致；
(3)计算平移缩放参数；根据第三方地图转换的平面坐标及对应的地标点的平面坐标，根据四参数转换公式计算地标点坐标、GNSS测量坐标转第三方地图坐标的平移及缩放参数；
(4)平移缩放地标及GNSS测量坐标；根据步骤(3)中获得的转换参数，将所有的地标点平面坐标及手持式GNSS定位设备测量的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的平面坐标；
(5)地标及GNSS测量坐标转为经纬度格式；将地标点及GNSS测量获得的平面坐标转换为第三方地图坐标系下的坐标，其格式为经纬度格式；转换公式可以是高斯投影反算公式也可以是其他投影方式的反算公式；
S4:在子地图中确定地标、定位点位置的流程如下：
(1)获取位置信息；子地图中需要获取的位置信息有2种：地标点的平面坐标及手持式GNSS定位设备实时测量的定位点坐标；
(2)GNSS测量坐标转换为地标坐标系下的空间直角坐标；将手持式GNSS定位设备实时测得的定位点坐标转换为空间直角坐标，坐标系统与地标坐标的坐标系统一致；转换方式为先进行大地坐标正算，然后采用空间坐标系平移、旋转、缩放的手段将其变换到地标坐标系统中；
(3)GNSS测量坐标转换为平面坐标；将空间变换后的GNSS测量坐标采用大地坐标反算公式先转换为经纬度格式，然后根据地标坐标所在的中央子午线及投影带计算测量坐标的局部经纬度，最后采用高斯投影或其他投影类型正算的方式，将GNSS测量坐标最终转换为地标坐标系的平面坐标；
S5:地标、定位点在子地图的显示方法，一般来说，用户感兴趣的地标数据是大量的，包括拐点坐标、拐点名称以及其他注释信息等，将这些信息同时显示在子地图上无疑会极大地增加电子设备的工作负载和耗电量，影响设备性能；本发明提供一种在不影响用户视觉判断和设备性能的前提下，显示地标及定位点的方法；
S6:采用二级地标截取的方式，其步骤如下：
(1)获取地标数据；将用户需要的所有地标数据全部导入到电子设备中，数据的类型可以是多线段、圆、图片等，任何类型都具有唯一的坐标值；
(2)根据显示区域截取；在野外巡查中，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云伟，宋炳忠，
申请(专利权)人：山东瑞联博地理信息有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42