專利名稱：一種對地球表面分塊并進(jìn)行編碼的方法—全球位置標(biāo)識的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地理信息領(lǐng)域，具體地說，涉及在用戶、軟件、硬件等對象之間交互地理位置信息，標(biāo)識自身位置的分塊編碼方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，定位服務(wù)已經(jīng)在人們的日常生活和工作當(dāng)中得到了初步應(yīng)用。定位技術(shù)本身也在不斷完善和發(fā)展之中。但是第一，目前人們認(rèn)知的定位坐標(biāo)例如東經(jīng)111度32分33.3秒/北緯42度44分33.1秒，唯一標(biāo)識一個(gè)地理坐標(biāo)點(diǎn)，但是由于記憶能力的限制，人們往往很難記住經(jīng)緯度這樣的標(biāo)識。
第二，對于不同的人關(guān)注的距離大小是不同的，對于步行的人關(guān)心的是以米為單位的，因?yàn)閹资椎木嚯x差異就可能導(dǎo)致迷路。但是對于汽車駕駛員來講關(guān)心的是以100米或公里為單位的，幾十米的距離對于汽車駕駛員在大多數(shù)情況下是不用關(guān)心的，但是幾十公里的差異可能會導(dǎo)致迷路。同樣對于飛機(jī)駕駛員來講關(guān)心的是以幾十公里計(jì)的，幾公里路程轉(zhuǎn)瞬即過，但是幾十公里的差異可能會導(dǎo)致危險(xiǎn)和錯(cuò)誤。對于導(dǎo)彈而言幾米的誤差可能導(dǎo)致目標(biāo)的無法完成。因此用戶對定位精度的要求是不同的。
第三，人們的日常生活當(dāng)中更多關(guān)心的是自己的位置、他人的位置以及與某具體位置相關(guān)的目標(biāo)等內(nèi)容。但這需要一個(gè)方便的表達(dá)方式。
因此本發(fā)明著眼于解決人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鳟?dāng)中的位置標(biāo)識問題，使得用戶可以使用全球統(tǒng)一的、方便記憶、方便使用的位置標(biāo)識方式滿足不同的定位需要。而這正是目前的地理坐標(biāo)方式所難以達(dá)到的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種對地球表面分塊并進(jìn)行編碼的方法，稱為全球位置標(biāo)識，簡稱GP編碼。使用該編碼方法，人們可以方便的記憶和交互地理位置信息，并可以滿足不同精度的定位要求。
人們的短期記憶是5～9個(gè)最佳，因此編碼設(shè)計(jì)時(shí)，我們選用人們熟知且不易混淆的字符、采用盡可能短的編碼方式對分塊進(jìn)行編碼。
分塊方法GP經(jīng)線一條GP經(jīng)線就是一條傳統(tǒng)意義上的經(jīng)線，從0度經(jīng)線開始，將緯線圈進(jìn)行32*32*32*32*32＝33,554,432等分的經(jīng)線均為GP經(jīng)線，所有GP經(jīng)線構(gòu)成地球經(jīng)線的一個(gè)子集，共有33,554,432條。任意兩條相鄰的GP經(jīng)線之間的經(jīng)度差為 度。
GP緯線一條GP緯線就是一條傳統(tǒng)意義上的緯線，從赤道開始，將經(jīng)線進(jìn)行32*32*32*32*16＝16,777,216等分的緯線均為GP緯線，所有GP緯線構(gòu)成地球緯線的一個(gè)子集，共有32*32*32*32*16+1＝16,777,217條(其中包含北極點(diǎn)和南極點(diǎn))。任意兩條相鄰的GP緯線之間的緯度差為 度。
33,554,432條GP經(jīng)線和16,777,217條GP緯線將地球表面劃分成32*32*32*32*32*32*32*32*32*16＝562,949,953,421,312個(gè)塊，稱為GP塊，如圖一所示。
并不是所有的GP塊的形狀和大小都是相同的，只有處于同一個(gè)GP緯線帶的GP塊形狀和大小相同。最大的GP塊位于赤道兩側(cè)的GP緯線帶內(nèi)，約成1.194米*1.19米的正方形，隨著緯度的增加，GP塊上下兩條邊的長度減少，形狀逐漸變?yōu)殚L方形(梯形)，且面積減小，到兩極附近，GP塊呈三角形。具體計(jì)算如下1.地球經(jīng)線圈周長是39940.67公里，連接南北兩極的經(jīng)線長度為39940.67/2＝19970.335公里，這樣，劃分出的每個(gè)GP塊南北長(19970.335*1000)/(32*32*32*32*16*)＝1.190米。
2.地球赤道圈周長是40075.36公里，赤道兩側(cè)的GP塊東西方向長(40075.36*1000)/(32*32*32*32*32)＝1.194米。緯度為α的緯線圈周長為40075.36*COSα公里，位于該緯線帶內(nèi)的GP塊，東西方向長(40075.36*1000*COSα)/(32*32*32*32*32)米。
例如某地區(qū)在北緯40度，緯線圈周長為40075.36*COS40°＝30699.51公里，該地區(qū)的GP塊東西方向長(40075.36*1000*COS40°)/(32*32*32*32*32)＝0.915米。對于地球表面任意一個(gè)用經(jīng)、緯度標(biāo)識的地理位置G(X，Y)(X為經(jīng)度，Y為緯度)，必定位于一個(gè)GP塊內(nèi)。
規(guī)定對于GP塊邊界上的點(diǎn)，GP塊西邊界和南邊界上的點(diǎn)歸屬在該GP塊內(nèi)，東邊界和北邊界上的點(diǎn)歸屬相鄰GP塊。北緯90度緯線和南緯90度緯線，因?yàn)橐呀?jīng)縮為兩個(gè)點(diǎn)(北極點(diǎn)和南極點(diǎn))，理論上可以歸屬任意一個(gè)相鄰的GP塊，實(shí)際應(yīng)用沒有意義，不做過多規(guī)定。
GP塊由一個(gè)二元組(X’，Y’)來唯一標(biāo)識，其中，X’為經(jīng)度方向GP塊坐標(biāo)，Y’為緯度方向GP塊坐標(biāo)，X’、Y’分別采用5位32進(jìn)制字符進(jìn)行編碼，編碼字符選用人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫?～9和A～Z，去除掉視聽識別上容易混淆的字符，具體為B/D中的D，G/J中的J，I/1中的I，以及0/0(字母)中的0(字母)，同時(shí)，規(guī)定英文字母在正式使用中采用大寫。這樣，22個(gè)英文字母加上10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字正好是32個(gè)字符，編碼字符表如下

具體編碼規(guī)則如下所述1.從0度經(jīng)線向東到東經(jīng)180度經(jīng)線之間的GP塊，X’編碼由西向東依次遞增，范圍0～16777215(＝32*32*32*32*16-1)，GP編碼00000～GZZZZ。
a)0度經(jīng)線東側(cè)相鄰的GP塊，X’＝0，GP編碼00000；b)東經(jīng)180度經(jīng)線西側(cè)相鄰的GP塊，X’＝16777215(＝32*32*32*32*16-1)，GP編碼GZZZZ；2.0度經(jīng)線向西到西經(jīng)180度之間的GP塊，X’編碼由東向西依次遞增，范圍16777216(＝32*32*32*32*16)～33554431(＝32*32*32*32*32-1)，GP編碼H0000～ZZZZZ。
a)0度經(jīng)線西側(cè)相鄰的GP 塊，X’＝16777216(＝32*32*32*32*16)，GP編碼H0000；b)西經(jīng)180度經(jīng)線東側(cè)相鄰的GP塊，X’＝33554431(＝32*32*32*32*32-1)，GP編碼ZZZZZ；3.從赤道(0度緯線)向北到北極點(diǎn)之間的GP塊，Y’編碼由南向北依次遞增，范圍0～8388607(＝32*32*32*32*8-1)，GP編碼00000～7ZZZZ；a)赤道北側(cè)相鄰的GP塊，Y’＝0，GP編碼00000；b)北極點(diǎn)南側(cè)相鄰的GP塊，Y’＝8388607(＝32*32*32*32*8-1)，GP編碼7ZZZZ；4.赤道向南到南極點(diǎn)之間的GP塊，Y’編碼由北向南依次遞增，范圍8388608(＝32*32*32*32*8)～16777215(＝32*32*32*32*16-1)，GP編碼80000～GZZZZ。
a)赤道南側(cè)相鄰的GP塊，Y’＝8388608(＝32*32*32*32*8)，GP編碼80000；b)南極點(diǎn)北側(cè)相鄰的GP塊，Y’＝16777215(＝32*32*32*32*16-1)，GP編碼GZZZZ。
這種變換方式主要是考慮到用戶在位置發(fā)生變化時(shí)，GP編碼的變化方向與經(jīng)緯度的變化方向保持一致。
經(jīng)緯度到GP塊坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換算法如下1.將標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度、緯度值(不考慮方向)轉(zhuǎn)換為以秒為單位的經(jīng)度值Longitudes和緯度值Latitudes。
假設(shè)經(jīng)度表示為dx°mx′sx″，緯度表示為dy°my′sy″，dx、mx、sx、dy、my、sy在符合經(jīng)緯度表示方法的前提下，可以為小數(shù)。
Longitudes＝3600*dx+60*mx+sxLatitudes＝3600*dy+60*my+sy2.計(jì)算GP塊的坐標(biāo)X’、Y’。
X′=[LongitudesKs]=[3600*dx+60*mx+sxKs],]]>Y′=[LatitudesKs]=[3600*dy+60*my+syKs];]]>其中，Ks稱作“坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)”，計(jì)算公式如下Ks=360*60*6032*32*32*32*32=0.038623809814453125;]]>[x]表示取整。
3.對GP塊坐標(biāo)X’、Y’進(jìn)行GP編碼。
GP編碼＝[X1X2X3X4X5](經(jīng)度為東經(jīng))，[X’]GP編碼＝[X1X2X3X4X5]+H0000(經(jīng)度為西經(jīng))；[Y’]GP編碼＝[Y1Y2Y3Y4Y5](緯度為北緯)，[Y’]GP編碼＝[Y1Y2Y3Y4Y5]+80000(緯度為南緯)。
4.最后，將[X’]GP編碼和[Y’]GP編碼的各編碼位進(jìn)行交叉組合和取舍，即可生成各級全球位置標(biāo)識GPx(x＝1，2，3，4，5)，見下表。

5.在實(shí)際的定位測量中，由于GPS設(shè)備的定位精度不同，因此，應(yīng)該選擇不同級別的GP編碼與之對應(yīng)。
a.當(dāng)Longitudes和Latitudes的值為整數(shù)時(shí)，用GP4編碼與之對應(yīng)b.當(dāng)Longitudes和Latitudes的值包含小數(shù)且小數(shù)點(diǎn)后有一位時(shí)，用GP5編碼與之對應(yīng)c.當(dāng)Longitudes和Latitudes的值包含小數(shù)且小數(shù)點(diǎn)后有兩位或兩位以上時(shí)，在GP5編碼的基礎(chǔ)上，按上述算法同樣方式，進(jìn)行GP6、GP7擴(kuò)展即可。
下面舉例說明例1車師古道石門子的一個(gè)G點(diǎn)的坐標(biāo)為G(E88.59.00，N43.39.45)根據(jù)算法，該塊的GP坐標(biāo)為GP1坐標(biāo)為73GP2坐標(biāo)為73XW
GP3坐標(biāo)為73XW36GP4坐標(biāo)為73XW36F8GP5坐標(biāo)為73XW36F8R7例2南半球某點(diǎn)的坐標(biāo)為G2(W127.34.59，S46.58.01)根據(jù)算法，該塊的GP坐標(biāo)為GP1坐標(biāo)為VCGP2坐標(biāo)為VCA5GP3坐標(biāo)為VCA5WMGP4坐標(biāo)為VCA5WMW1GP5坐標(biāo)為VCA5WMW1L

圖1地球按照經(jīng)緯度方向進(jìn)行GP分塊和編碼
權(quán)利要求
1.一種對地球表面分塊并進(jìn)行編碼的方法，所述方法使用英文字母和數(shù)字進(jìn)行混合編碼，唯一表征地球表面的一個(gè)塊。其特征在于所述的編碼長度以10位為基礎(chǔ)，采用32進(jìn)制，便于計(jì)算機(jī)處理。編碼字符采用0～9和A～Z，去除掉視聽識別上容易混淆的字符，具體為B/D中的D，G/J中的J，I/1中的I，以及0/O(字母)中的O(字母)，這樣正好是32個(gè)字符，同時(shí)英文字母在正式使用中采用大寫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對地球表面分塊并進(jìn)行編碼的方法其特征在于所述的編碼方式采用經(jīng)度方向塊坐標(biāo)和緯度方向塊坐標(biāo)交叉編碼，有自動(dòng)縮放的特點(diǎn)。一個(gè)第四級全球位置標(biāo)識(GP4)去掉后兩位自動(dòng)成為該塊所在的第三級全球位置標(biāo)識(GP3)，后者標(biāo)識的是一個(gè)前者邊長三十二倍的塊；同樣一個(gè)第四級全球位置標(biāo)識(GP4)后面增加兩位自動(dòng)成為第五級全球位置標(biāo)識(GP5)，后者標(biāo)識的是前者進(jìn)一步細(xì)分之后的某個(gè)小塊，邊長是前者的三十二分之一，以此類推。這一點(diǎn)方便不同定位精度下切換的需要，同時(shí)可以進(jìn)一步減少用戶需要記憶的字符數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對地球表面分塊并進(jìn)行編碼的方法其特征在于所述編碼方式下，編碼隨地理位置的變化而發(fā)生改變的方式與經(jīng)緯度變化的方式一致，即在全球任意位置向任意方向移動(dòng)時(shí)，全球位置標(biāo)識(GPx)的增加或減少與經(jīng)緯度的增加或減少一致，符合人們的傳統(tǒng)習(xí)慣，容易掌握方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及地理信息領(lǐng)域，是一種方便記憶、方便使用的標(biāo)識地理位置的分塊編碼方法，稱為全球位置標(biāo)識，簡稱GP編碼。傳統(tǒng)的標(biāo)識地理位置的方法是經(jīng)緯度坐標(biāo)，例如N19°32′12″，E123°44′34″，人們往往難以記憶和使用。本發(fā)明以10位32進(jìn)制(字母和數(shù)字)編碼為基礎(chǔ)，來標(biāo)識地球表面一個(gè)唯一的塊，該編碼具有自動(dòng)縮放的功能，編碼隨地理位置的變化而發(fā)生改變的方式與經(jīng)緯度變化的方式一致。該方法使得相對距離不遠(yuǎn)的兩個(gè)地理位置其編碼的差異被盡可能的縮小，降低了人們需要記憶的編碼個(gè)數(shù)，同時(shí)符合傳統(tǒng)習(xí)慣，易于掌握方向，也非常容易計(jì)算兩個(gè)地理位置之間大概距離。
文檔編號G01C21/00GK1873376SQ20051007327
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者周彬, 艾巖 申請人:北京瑞科興智科技有限公司