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开放地理信息联盟抽象规范主题3：定位几何图形结构目录1. 介绍1.1 概要说明1.2 定位几何结构介绍1.3 所需的多种空间参考系1.3.1 论题2中提供的空间参考系1.3.2 空间参考系所需关联坐标系统 2. 定位几何结构的要素模型2.1 定位几何概述2.1.1 两种投影方法下提取的特征2.1.2 特征保留函数的定义2.1.3 对限差的讨论2.1.4 定位几何2.2 定位几何的接口2.3 应用2.3.1 扫描地图、扫描影像和数字化图的配准2.3.2 影像配准2.3.3 线性参考系和空间参考系的使用3. 定位几何结构的抽象模型4. 今后的研究5. 附录A.WELL KNOWN结构1. 介绍1.1 概要说明 (Abstract Specification) 概要说明的目的是为了创建和纪录某个概念模型，考虑到要建立实施说明(Implementation Specifications)这个概要说明应当足够详细。根据句法对象分析和设计方法论，概要说明包括以下两个模型。 第一个也是较简单的一个模型称为要素模型(Essential Model)，它的目的是建立计算机软件或系统设计与现实世界之间的理论联系。要素模型是对世界如何运转(或将如何运转)的描述。 第二个模型，即概要说明的实质是抽象模型(Abstract Model)。抽象模型通过模糊方式定义了一个最终的软件系统。抽象模型是对软件如何工作的描述，它表现了在预期目标实施环境下范例的统一。 概要说明可被分成几个独立的论题体系，为的是处理学科问题之间的复杂性和通过不同的OGC技术委员会工作组帮助所研究的项目能平行发展。事实上，这些论题是相互依存的-每一个都需要在其他论题成立的前提下才能成立。每个论题都只有在整个概要说明的范围内考虑才是正确的。 并不是每一个论题体系都写得同样的详细。有一部分论题成熟一些,是提出申请(Requests For Proposal,RFP)的基础,而另一部分还不成熟,需要在提出申请公布之前做附加说明。论题的成熟程度反映着该问题在技术委员会(Technical Committee)中得到理解和进行探讨的程度。参见OGC技术委员会的政策、规程和技术发展进程以获得更多的有关OGC开放式GIS标准的发展过程信息。 参见论题0即概要说明概述获得包括概要说明在内的所有论题体系的介绍、编辑指导、章程和OGC说明中的有关作者（读者）应遵循的规则。1.2 定位几何结构介绍 论题3即定位几何，在GIS领域中被广泛的使用，它为技术提供了基础和抽象模型。它的第一个重大的用途是支持单特征几何说明和所使用的空间参考系。另外的一个用途是希望其在支持图层说明方面有作用（参见论题6，图层类型）。 1997年8月11至14日在英国剑桥大学召开的OGC会议上依据OGC提出申请的一致进程把单特征实施理论做为OGC的基线。这些说明可以从以下网址获得：http:/ /members/spec_rev.htm 实施说明是在本论题部分所给出的抽象模型上增加了实施的细节。 在1998年初人们就期待简单图层提出申请的发布了。对这个请求的回应是希望它能包括具有重要意义的功能性定位几何。这个论题部分将要增加实施说明以保证在图层技术上具有统一的技术基础。 1.3 所需的多种空间参考系1.3.1 论题2中提供的空间参考系 论题2中提供了支持大地测量和地图制图的空间参考系的关联坐标系。 论题2中的与空间参考系相关联的坐标系同样也支持大多数的抽象数学空间。本部分的论题是将论题2扩展使之包括其他的定位系统。1.3.2 空间参考系所需关联坐标系统 目前, 所描述的空间参考系需要以下几种额外的坐标系统与之相关联: 光栅扫描几何（特征影像具有(列，行)光栅位置） 数字影像几何（特征影像同样具有(列，行)光栅位置,但是现在一般除了比例尺,旋转和倾斜角之外还包括了投影） 线性参考系和其他间接参考系。 2. 定位几何结构的要素模型2.1 定位几何概述 讨论的方案假设同一地球投影已经（或者将要）使用了两种不同的定位系统实施（也就是提取出了一个特征集）两次。定位系统是数学结构的，它为每一个我们感兴趣的拐点提供坐标。这些坐标通常是不同数据类型的，但是可以从其他的领域中相互转化。下面就给出了一些例子：位置坐标 坐标的意义(x,y,z) x,y和z（任意的）都是实数（概念几何坐标）(long,lat,elev) long,lat和elev（任意的）是地理坐标（世界坐标）(n,x) n是弧段的ID号，x是从弧段起始点开始沿弧段的线性偏 移量（线性参考坐标）(r,c) r和c是（整型或实型）行列坐标（图象或光栅坐标）(E,N) E和N（南、北）是实数（地图坐标）2.1.1 两种投影方法下提取的特征 在这个部分，我们假设有一个地球投影，它具有我们感兴趣的一定个数的真实全球影像。我们假设这个地球投影已经投影了两次，提取了特征集A和特征集B，A和B采用的是不同的定位系统，但是却在相同特征图表中包含着相同的特征。如果U是A中的一个特征，V是B中与之相对应的特征，则我们说U恒等于V。用X表示特征集A所使用的定位系统，用Y表示特征集B所使用的定位系统。 2.1.2 特征保留函数的定义 一一对应函数f(X,Y)生成了另一个函数f*(A,B)。函数f是坐标系到坐标系的映射，而另一方面f*则是特征集到特征集的映射。特殊的，在标准化方法下如果u的拐点经f映射到V的拐点，我们就说f*将特征集A里的特征U映射到了特征集B里的特征V。 图2-1 标准化映射 如果定义域为X,值域为Y的函数f在进行地球投影时每一个特征都支持这样的映射，我们就说它保留了地球投影的特征。 2.1.3 对限差的讨论 上面的定义还没有考虑到微小的误差，如舍入误差。事实上，任何两个使用了不同定位参考系统的同一地球投影都包含了小的观测误差，舍入误差和数据源误差。因此，我们在判断函数f是否保留了地球投影特征时允许存在误差。如果在函数f下u的拐点映射“足够接近”v的拐点，我们就认为函数f是保留了特征的函数。2.1.4 定位几何 定位几何描述了从一个定位系统映射到另一个定位系统的结构。这种映射的定义域和值域可以是以下中的任何一个： 1. 特征几何（抽象几何坐标） 2. 全球坐标系 3. 制图坐标系 4. 影像坐标 5. 线性参考系 6. 光栅坐标 在论题2的空间参考系统中，我们认为映射的定义域和值域可以是以上列表中的1，4和5。论题3则是想拓展论题2的范围使其包括其他的定位系统。 图2-2 举例说明定位几何函数的定义域和值域 2.2 定位几何的转换方式 有两种基本的定位转换方式： 1. 给出两个定位系统，使之构成从第一个定位系统映射到第二个系统的定位几何结构。 2. 给出一个用来描述映射f(X,Y)，并在X中求出特定拐点的f值的定位几何结构。 当进行某些需要高精度的重复工作时，还需要有能表现得更准确的定位几何模型。2.3 应用2.3.1 扫描地图、扫描影像和数字化图的配准 定位几何结构能通过公共的几何性质将两个没有联系的图层转换，从而建立起一个图层族。 定位几何结构对于非线性误差和其他在扫描仪、数字化图形输入板和其他数字化输入装置所带来的数据源误差可以进行建模和消除工作。 定位几何结构能在不同比例尺、投影和坐标系之间的映射建立起几何桥梁。2.3.2 影像配准 定位几何结构能建立起原始影像和经过纠正及正射纠正后与之相对应的影像之间的映射。 定位几何结构能表现出在摄影测量中使用的严格数学模型(Rigorous Math Models)和它们在实时执行时得到的对应影像。 定位几何结构能进行如：雷达、电子眼、摄影的和红外等不同传感器系统之间的建模和校准。 2.3.3 线性参考系和空间参考系的使用 定位几何结构能建立起线性参考系和空间参考系之间的映射。3. 定位几何结构的抽象模型 描述定位几何的软件转换关系和它们行为的抽