基於球面坐標的地理信息系統的製作方法

2023-08-10 13:23:11 3

專利名稱：基於球面坐標的地理信息系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於球面坐標的地理信息系統(Gis)。用於實現具備完全基於球 面坐標的所有功能的新一代Gis軟體。
背景技術：
目前市面上包括ArcGIS系統都是在平面上展示、分析地理信息，並非基於地球球 面坐標的展示與分析，在全球和區域大尺度時的分析結果完全不適用。同時，目前各種Gis 也還沒有支持分散各地的成員進行團隊協作直接在球面上共同製作數據的功能。

發明內容
為解決現有技術的上述問題而完成本發明。本發明的一方面提供一種基於球面坐標的地理信息系統，所述系統包括球面 WebGis單元，即球面WebGis客戶端，其用於數據的集中管理，用戶通過Web瀏覽器與插件來 使用基本的球面Gis功能；球面Desktop單元，即球面Desktop客戶端，其適用於本地海量 數據分析、本地數據與遠程數據的交互融合；後臺服務集群與管理工具，其用於實現與球面 WebGis單元、球面Desktop單元的交互，同時對海量的地理信息及相關數據進行集中管理； 其中，基於地球球面坐標實現顯示、測量、分析功能。優選地，所述基於球面坐標的地理信息系統還包括地理及相關信息資料庫，用於 存儲地理信息及相關數據，所述後臺服務集群用於對所述地理信息及相關數據進行存儲與 讀取，以及與所述球面Desktop單元、球面WfebGis單元進行通信交互。優選地，所述後臺管理工具用於進行集中管理地理信息以及對相關影像數據進行 維護。優選地，所述基於球面坐標的地理信息系統還包括GoogleEarth客戶端，所述球 面Desktop單元支持基於Google Earth的遙感影像編輯/顯示/分析功能、海量影像數據 管理的功能；所述後臺服務集群與管理工具還用於實現與Google Earth進行交互，也支持 基於Google Earth的遙感影像編輯/顯示/分析的全部或部分功能。優選地，在實現顯示、測量、分析功能時，地球上兩點間距離，在球面Gis中的直接 距離為兩點在球面上的弧線長，而不是平面上的直線距離。本發明的基於球面坐標的地理信息系統可以用於如個人計算機等各種具有數據 處理功能的載體上，例如，所述球面WebGis單元和/或所述球面Desktop單元被裝載在計 算機中，並通過網絡經由所述後臺服務集群對所述地理及相關信息資料庫進行交互通信。本發明的基於球面坐標的地理信息系統，既為全球和區域大尺度分析提供了便捷 的分析與展示能力，又可以很便利地將其與免費的Google Earth客戶端進行靈活的聯合應 用，從而擁有ArcGIS等傳統軟體不可比擬的分析與顯示能力。


圖1是示出根據本發明的一個實施方式的基於球面坐標的地理信息系統的基本 結構圖。圖2是用於說明根據本發明的一個實施方式的球面三角形面積的計算方法的示 意圖。圖3是用於說明根據本發明的一個實施方式的球面扇形面積的計算方法的示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖，詳細說明用於實施本發明的典型實施方式。本發明的基於球面坐標的地理信息系統，即Global Analyst的解決方案是由 Desktop、WebGis、後臺服務集群以及管理工具構建的複合系統。其中Global Analyst的 Desktop適用於本地海量數據分析、本地數據與遠程數據的交互融合，同時支持基於Google earth的遙感影像編輯/顯示/分析功能、海量影像數據管理的功能等；GlcAal Analyst的 WebGis適用於數據集中管理、客戶端用戶只需web瀏覽器與插件即可使用基本的球面Gis 功能；後臺服務集群與管理工具實現了與Desktop、webgis以及googleearth進行交互，同 時對海量的地理信息及相關數據進行集中管理，也支持基於Google earth的遙感影像編輯 /顯示/分析的部分功能。其中的顯示、測量、分析功能都是完全基於地球球面坐標，而不是一般Gis軟體的 平面坐標，例如地球上兩點間距離，在球面Gis中的直接距離為兩點在球面上的弧線長，而 不是平面上的直線距離。用戶交互界面採用ArcGis的用戶習慣，減少用戶使用學習時間與成本。提供用戶間的多種數據分享方式以及團隊協作共同製圖等功能。採用上述方案後，用戶可以比較自由的使用球面Gis進行全球和區域大尺度分析 與展示，以及與其他用戶共同進行團隊協作共同製作球面數據。結合圖1所示，本發明公開了一個完全基於球面坐標實現其所有功能的新一代 GIS(Global Analyst)，由Desktop、WebGis、後臺服務集群以及管理工具構建的。所述的Desktop作為在客戶端運行的軟體，可以進行本地數據/網絡數據的任意 創建/修改/刪除圖形(點、線、面)；常用數據導入(KML、Siape、影像數據)；多圖層疊加 顯示；球面測距、測面積；空間關係分析(拓撲運算、疊加分析、緩衝區分析)；圖形/屬性查 詢；用戶管理與數據分享功能；團隊數據協作功能；遙感影像的顯示/編輯/分析/管理。所述的WebGis只需瀏覽器和插件同樣可以進行任意創建/修改/刪除圖形(點、 線、面)；常用數據導入(KMLjhape、影像數據)；多圖層疊加顯示；球面測距、測面積；空間 關係分析(拓撲運算、疊加分析、緩衝區分析)；圖形/屬性查詢；用戶管理與數據分享功 能；團隊數據協作功能。併集成了 GoogleEarth與Google Map的地點查詢；集成動畫演示 功能；提供JavMcript自定義功能擴展接口，同時也實現遙感影像的顯示/編輯/分析的 部分功能。後臺服務集群主要提供地理信息以及相關數據的存儲與讀取；與球面Desktop、 球面webgis以及google earth進行通信交互。後臺管理工具主要進行集中管理的地理信息以及相關影像數據的維護。
在本發明的一個實施方式中，可以通過如下方式計算球面三角形的面積。參照圖2，對於球面三角形，三條弧均為大圓弧，計算公式如下S = (A+B+c- π ) R2其中，A、B、C分別為球面三角形ABC的三個二面角，單位為弧度，R為球半徑。A = acos{(cosa_cosb*cosc)/ (sinb*sinc)}B = acos {(cosb_cosa*cosc)/(sina^sinc)}C = acos{(cosc_cosa氺cosb)/ (sina^sinb)}還需求出球面上兩點的距離，已知兩點緯度的弧度分別為xl，x2，經度的弧度分別 為 yl，y2。D = RXarccos (sin (xl) sin (x2) +cos (xl) cos (x2) cos (yl-y2))D為所求的球面距離。在本發明的一個實施方式中，可以通過如下方式計算球面扇形的面積。參照圖3，球面上球冠的面積公式為s = 2 π他。對於已知三點的球面扇形，其本質上就是部分球冠。假設已知扇形三點經緯度坐標，A為(x0，y0)球冠中心坐標，球冠的球面半徑為r， 大圓半徑為R，C，D分別為(xl，yl)和(x2，y2)是扇形邊界距離r的點。令線段CD = a，BC = b，BD = c，貝IJ
=C = Rsin(-)Distance of CD
a = 2Rsin(/Rrn--Λ—iJ Wi^ -2R J Ca2-b2 - C2)2b c其中，Distance of CD是指CD之間的大圓距離，用D = RXarccos (sin (xl) sin (x2) +cos (xl) cos (x2) cos (yl-y2))來計算。
算出Z B⑶，就可以知道球面扇形的面積為S = R(R- cos (-j)^BCD其中，Z B⑶單位為弧度。儘管已經參考典型實施方式對本發明進行了說明，應該理解，本發明不局限於所 公開的典型實施方式。所附的權利要求書的範圍與符合最寬泛的解釋，從而包括所有這些 變型、等同結構及功能。
權利要求
1.一種基於球面坐標的地理信息系統，其特徵在於，所述系統包括球面WebGis單元，其用於數據的集中管理，用戶通過Web瀏覽器與插件來使用基本的 球面Gis功能；球面Desktop單元，其適用於本地海量數據分析、本地數據與遠程數據的交互融合；後臺服務集群與管理工具，其用於實現與球面WebGis單元、球面Desktop單元的交互， 同時對海量的地理信息及相關數據進行集中管理；其中，基於地球球面坐標實現顯示、測量、分析功能。
2.根據權利要求1所述的基於球面坐標的地理信息系統，其特徵在於，所述基於球面 坐標的地理信息系統還包括地理及相關信息資料庫，用於存儲地理信息及相關數據，所述 後臺服務集群用於對所述地理信息及相關數據進行存儲與讀取，以及與所述球面Desktop 單元、球面WfebGis單元進行通信交互。
3.根據權利要求2所述的基於球面坐標的地理信息系統，其特徵在於，所述後臺管理 工具用於進行集中管理地理信息以及對相關影像數據進行維護。
4.根據權利要求1所述的基於球面坐標的地理信息系統，其特徵在於，所述基於球面 坐標的地理信息系統還包括GoogleEarth客戶端，所述球面Desktop單元支持基於Google Earth的遙感影像編輯/顯示/分析功能、海量影像數據管理的功能；所述後臺服務集群與 管理工具還用於實現與Google Earth進行交互，也支持基於Google Earth的遙感影像編 輯/顯示/分析的全部或部分功能。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的基於球面坐標的地理信息系統，其特徵在於，在 實現顯示、測量、分析功能時，地球上兩點間距離，在球面Gis中的直接距離為兩點在球面 上的弧線長，而不是平面上的直線距離。
全文摘要
本發明涉及一種基於球面坐標的地理信息系統，所述系統包括球面WebGis單元，其用於數據的集中管理，用戶通過Web瀏覽器與插件來使用基本的球面Gis功能；球面Desktop單元，其適用於本地海量數據分析、本地數據與遠程數據的交互融合；後臺服務集群與管理工具，其用於實現與球面WebGis單元、球面Desktop單元的交互，同時對海量的地理信息及相關數據進行集中管理；其中，基於地球球面坐標實現顯示、測量、分析功能。本發明既為全球和區域大尺度分析提供了便捷的分析與展示能力，又可以很便利地將其與免費的Google Earth客戶端進行靈活的聯合應用。
文檔編號G06F17/30GK102043818SQ200910236468
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者俞靚, 宮鵬 申請人:北京秀英環境信息技術發展有限公司