一种空间信息的多级九宫格网定位方法.pdf

一种空间信息的多级九宫格网定位方法，它首先制作目标区域的数字正射影像图；对目标区域进行基本格网划分，然后在其上叠绘多级九宫格网，分别称为基本格网、第一级、第二级、第三级九宫格网，依此类推；九宫格格网以基本格网作为初始格网，在其上进行多级划分，形成各级子格网，多级九宫编码由子网格所在的各级九宫格编码组成，目标区域内某地理要素或事件的空间位置即由所在方格的编码来确定；最后，建立九宫格网编码与空间坐标的相互转换关系，实现空间信息的多级九宫格网定位。本发明用于表示地理要素或事件位置的编码简单，符合人们判别方位的习惯，使信息采集更新更加方便、快捷，可大大提高工作效率，节省费用。

1、  一种空间信息的多级九宫格网定位方法，其特征是，它首先制作目标区域的数字正射影像图或数字线划图；对目标区域进行基本格网划分，确定基本格网的起始原点；然后，在数字正射影像图或数字线划图叠绘基本格网和多级九宫格网，九宫格网以基本格网作为初始格网，在其上再进行九宫格网的多级划分；所述多级九宫格网分为第一级九宫格网、第二级九宫格网、第三级九宫格网，依此类推；每级九宫格网分为九个大小相同的正方形方格，方格称为子网格，九个子网格按三行三纵依次排列，在每一级的九个子网格中分别嵌套下一级的九宫格网；同一级中的每个子网格分别对应1～9中的一个数字；任一子网格在整个格网系统中的编码由多个数字排列组成，即基本格网编码+多级九宫格网编码，多级九宫子网格编码由子网格所在的各级九宫格网编码组成，编码位数由划分的级数确定，其中，高位数字对应高一级九宫格网编码，低位数字对应低一级九宫格网编码，目标区域内某地理要素或事件的空间位置即由所在方格的编码来确定。

2、  根据权利要求1所述空间信息的多级九宫格网定位方法，其特征是，对所述数字正射影像图或数字线划图进行简化处理，仅保留地理要素轮廓。

3、  根据权利要求2所述空间信息的多级九宫格网定位方法，其特征是，所述基本格网按地理坐标或直角坐标标记。

4、  根据权利要求3所述空间信息的多级九宫格网定位方法，其特征是，所述九宫格网内的地理要素或事件按其属性分类标记。

一种空间信息的多级九宫格网定位方法
技术领域
本发明涉及一种空间信息定位、及采集更新的方法，尤其是一种能够快速确定地理要素或事件空间位置的方法，属空间信息处理技术领域。
背景技术
目前，空间信息定位方法有多种，如GPS定位、传统影像图测绘、万米单元子网格、空间信息格网定位等，使用这些定位方法对地理要素(如城市部件)或事件定位时，均存在一定的缺陷。
GPS是能够以点定位的卫星定位导航系统，虽然它使区域地图测绘自成体系，但手持GPS机价格较贵，而且这种仪器在野外使用时容易受地物(山体、林地、建筑物)及环境信号干扰，产生定位漂移，其定位精度为3-10m，不能满足城市大比例尺地图的测绘精度要求。
传统影像图测绘方法的缺点是不能实现实时测绘。
万米单元子网格是责任单元区子网格是一种地理要素，它是不规则形状子网格，不能用来定位地理要素，在“万米单元子网格城市管理”方案中，城市部件的定位需要测量仪器进行普查工作，需要大量费用，并且城市部件的更新测量难以保证实时更新，即使一段时间的更新也需要不小的费用。
现有的空间信息格网定位采用基于行列编码的四叉树格网划分定位方法，格网划分可以按经纬度坐标系统划分(称之为地理坐标格网)，也可以按直角坐标系统划分(称之为直角坐标格网)。地理坐标格网体系着眼于大范围乃至全球范围宏观研究的需要，直角坐标格网体系着眼于现实世界主要适用于表示陆地和近海地区进行规划、设计、施工等应用需要的地理信息。目前采用的这两种格网可以作为地理要素对象的定位参考，不能用来精确定位地物。需要得进一步格网细分。基于行列编码的四叉树格网划分定位方法，在实际应用中，这种格网定位方法位置编码复杂，不直观，不符合人们判别方位的习惯，在无区域边界或某些特殊形态的区域，这种格网定位方法不能快速、准确的定位，给空间位置的确定造成困难，容易造成错误判断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种空间信息的多级九宫格网定位方法。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种空间信息的多级九宫格网定位方法，它首先制作目标区域的数字正射影像图(DOM)或数字线划图(DLG)；其次对目标区域进行基本格网划分，确定基本格网的起始原点；然后，在数字正射影像图或数字线划图叠绘基本格网和多级九宫格网，九宫格网以基本格网作为初始格网，在其上再进行多级划分，多级九宫格网分别为第一级九宫格网、第二级九宫格网、第三级九宫格网，依此类推；每级九宫格网分为九个大小相同的正方形方格，方格称为子网格，九个子网格按三行三纵依次排列，在每一级的九个子网格中分别嵌套下一级的九宫格网；同一级中的每个子网格分别对应1～9中的一个数字；任一子网格在整个格网系统中的编码由多个数字排列组成，即基本格网编码+多级九宫格网编码，多级九宫子网格编码由子网格所在的各级九宫格网编码组成，编码位数由划分的级数确定，其中，高位数字对应高一级九宫格网编码，低位数字对应低一级九宫格网编码，目标区域内某地理要素或事件的空间位置即由所在方格的编码来确定。
上述多级九宫格网定位方法，对所述数字正射影像图或数字线划图进行简化处理，仅保留地理要素轮廓。
上述多级九宫格网定位方法，所述基本格网按地理坐标或直角坐标标记。
上述多级九宫格网定位方法，所述九宫格网内的地理要素或事件按其属性分类标记。
本发明将目标区域内的地理要素及事件予以分类编码和定位格网编码。其中定位编码采用上述空间信息的多级九宫格网编码；而分类编码采用国家和专业部门的地理要素分类编码设计，在信息传输时，除定位编码外，可赋予属性和属性编码，进行信息存贮、分析和交换，进行精确实时控制，也可以建立多级九宫格网编码与空间坐标相互转换关系。常用的转换关系包括由直角坐标(X，Y)正算九宫格网编码；由九宫格网编码反算直角坐标(X，Y)；由地理坐标(L，B)正算九宫格网编码；由九宫格网编码反算地理坐标(L，B)，并通过坐标变换，在主控平台上展现，对空间管理中的地理要素、事件进行精确、实时控制。
本发明利用多级九宫格网对目标区域内的地理要素或事件进行定位，既适应在无区域边界或某些特殊形态的区域的定位，又能在确定的区域形成多级的规则格网，精确、方便地确定目标的空间位置且能实现实时测绘。该方法用于表示地理要素或事件位置的编码简单，符合人们判别方位的习惯，使信息采集更新更加方便、快捷，可大大提高工作效率，节省费用，特别适用于地址编码普查、城乡一体化管理、自然灾害救助、公共事件应急、社会治安综合治理、公共安全、物资管理、社区医疗、交通导航、消防等行业。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是一级九宫格的结构示意图；
图2是二级九宫格的结构示意图；
图3是一、二级九宫格叠加后的示意图；
图4是多级九宫格网定位在城市管理中的应用示意图。
图中各标号为：I、基本格网，II、一级格网，III、二级格网，IV、三级格网，V、井盖，VI、道路。
具体实施方式
地理格网可以按经纬度坐标系统划分(称之为地理坐标格网)，也可以按直角坐标系统划分(称之为直角坐标格网)。例如：从一个固定的起算点开始，以固定的子网格间距进行初次的行列状子网格划分，此时划分后的地理格网称为基本子网格。以基本格网作为初始格网，在其上进行多级九宫格格网划分，形成各级的子格网。
上述步骤所描述的格网划分是以通用性为考虑的无特定应用条件的格网划分，基于此基本方法可以有两个扩展方法分别适用于不同的坐标系统，一个是直角坐标扩展方法，适用于局部地区的格网应用；另一个是地理坐标扩展方法，适用于大范围乃至全球范围的子网格应用。
直角坐标扩展方法在划分方法上与基本方法完全相同，区别在于此扩展方法主要面向平面直角坐标系统下局部小范围的子网格应用。各级格网形状呈矩形。
地理坐标扩展方法是针对大区域乃至全球格网研究的一个重要扩展方法，该方法以地理坐标系统为格网划分的基础。各级格网形状呈梯形。其划分步骤描述如下：
1.以赤道与0度经线的交点为起算点，以固定的经差、纬差进行行列划分，此时的地理格网称为基本格网。
2.以基本子网格为初始格网，进行多级细分九宫格划分，形成各级子格网。
地理坐标扩展方法能够进行在全球范围内的格网划分，由于基本格网的存在，各种不同的应用可以建立不同的基本格网，避免地球的球体形状造成的不同纬度地区格网形状的较大差异。
参看图1，九宫格是将一个正方形分成九个大小相等的小正方形的格网，九个子网格一般按照从左到右、从上到下的顺序依次由1～9这九个数字表示。
参看图2、图3，若把将基本格网(正方形)分成九宫格的格网称为一级格网，则可把将一级格网中的小正方形分成九宫格的格网称为二级格网，把将二级格网中的小正方形分成九宫格的格网称为三级格网，以此类推。图2为二级九宫格，图3是一、二级九宫格叠加后的多级九宫格，具体实施时可根据定位精度要求决定九宫格的级数，级数越多，精度越高。
具体实施时，根据地理要素或事件分布的稀疏情况，格网的不同部位可采用不同级数，地理要素或事件密的地方采用的级数较高。
同基于行列编码的四叉树格网划分定位方法相比，本方法用于表示地理要素或事件位置的编码简单，易于理解和记忆。如采用三级九宫格网时，最小方格有27×27个，采用四叉树规则的行列子网格的定位方法最少需要4位数字才能表示一个最小方格的位置，而本方法仅需3位。如图4中的井盖V，采用规则的行列子网格的定位方法时，其位置表示为2409(行号24，列号09)，采用本方法表示时为136(1为一级子网格序号，6为二级子网格序号，3为三级子网格序号)。特殊情况下，若某事件或部件恰好位于九宫格网线上，包含该事件或部件的子网格有两个或三个，此时可人为规定其属于哪个子网格(如属于左方子网格)。
3.对目标区域地理要素及事件予以分类编码和定位格网编码。其中定位编码采用空间信息的多级九宫格网编码，如图4中的井盖V，定位编码为2409136；而分类编码采用国家和专业部门的地理要素分类编码或设计编码，如图4中的井盖V的分类编码可以采用设计编码115。
4.建立多级九宫格网与空间坐标的相互转换关系
5.应用多级九宫格网，对空间管理中的地理要素、事件进行精确、实时控制
应用上述编码方案，对空间信息进行动态采集与更新，并通过坐标变换，在主控平台上展现。对空间管理中的地理要素、事件进行精确、实时控制。
下面介绍本发明的两个实施例：
一、数字正射影像图(DOM)九宫格网定位测绘方法
数字正射影像图(DOM)(Digital Orthophoto Map简称DOM)是利用数字高程模型对数字化航空像片或遥感影像，进行逐像元辐射纠正、微分纠正和镶嵌后，生成的影像数据，它同时具有地图的几何精度和影像特征，一般是带有地理格网、图廓内/外整饰和注记的平面图。数字线划地图(DLG)(Digital Line Graphic简称DLG)是现有地形图基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息，较全面地描述地表目标位置和属性特征。属性特征是指地理要素或事件所属的分类、大小、质量、范围等特征的描述。叠加九宫格网定位判绘方法一般包括以下步骤：
1.按照测绘所需要的精度要求，制作用于野外采集所需要的格网地图。将数字正射影像图叠加区域定位格网编码地图后，编制为定位格网编码影像图、用于实地测绘用的格网地图。
2.打印定位格网编码影像图。
3.测绘人员执定位格网编码影像图进行实地调查测绘。实地判别测绘时利用多级九宫格网编码技术识别子网格，实现定位。将各地理要素的分类编码和定位格网编码，输入手持机存储数据。
4.网络传输。通过通讯网络，将测得的数据传输到主控系统平台。
5.主控系统平台处理。平台接受数据或导入手机存储数据后，检查数据，完成数据的存储与更新。
6.室内编绘成图。
7.实现实地判绘和室内编绘网络协同，实时(测绘)采集地理空间要素。
二、数字城市管理中事件、部件九宫格网定位方法
数字城市管理中，部件指道路、桥梁、水、电、气、热等市政公用设施及公园、绿地、休闲健身娱乐设施等公共设施，以及其他设施；事件指人的行为活动或自然因素导致城市市容环境和正常秩序受到影响或破坏，需要城市管理部门处理并使之恢复正常的事情和行为的统称。
数字城市管理中事件、部件九宫格网定位方法包括以下步骤：
1.按照数字城市管理需求，将地图叠加区域定位格网编码图后制作九宫格网编码地图。参看图4。
2.打印九宫格网编码地图。
3.普查人员执九宫格网编码地图进行事件、部件的普查定位。例如，图4中标号为V的井盖丢失，普查员巡查发现这一情况后，通过利用多级九宫格网编码技术识别子网格，实现定位。该井盖的位置可用包含它的子网格编码163表示。
4.网络传输。普查员利用网络(手机等)，将部件(如，井盖)编码和其格网定位编码及事件信息(如，丢失)发送至数字城市管理平台。
5.事件处理。数字城市管理平台接受到该事件的信息后，通知相关人员办理，并对事件的处理过程进行监督跟踪。
6.实现对事件、部件的普查更新。
采用多级九宫格网定位技术的定位判绘方法，不受地物环境信号干扰影响，定位数据可靠性强。实例实验定位精度达到0.2-0.4m。其精度主要受影像地图地面分辨率的制约。通过分析，此方法能达到大比例尺地形图测绘精度要求。
几种地面分辨率影像地图定位判绘分析表