基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法和系统，该方法仅包括确定计算单元中心点步骤和属性查询与加权求和计算步骤，首先将各因子的空间数据库图层均相应划分为若干个计算单元，确定各计算单元的中心点并计算各计算单元中心点的坐标值；然后基于空间数据库的空间查询和属性查询技术得到计算单元中心点的坐标值所处的因子的面元和面元的属性值，再将属性值进行加权求和计算得到全部因子的位于同一计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。本发明专利技术提出的方法，实现了属性叠加计算的一次性和参数化，大大提高了属性叠加计算的效果、精度和效率。

Method and system for calculating superposition of multi factor surface attributes based on Spatial Database

The invention relates to a method and system of spatial database based on multi factor surface element attribute stack, the method includes only calculation unit point steps and attribute query with the weighted sum calculation step, the various factors are divided into spatial database layer in a number of computing units, determine the center of each calculation unit the coordinate calculation of each calculation unit point value; then the spatial database of spatial query and attribute query technology coordinate calculation unit point value factor of the surface element and interface element based on attribute values, then the property values are calculated by weighted sum of all factors in the same calculation unit the superposition calculation results, then the calculation results and calculated all factors all superposition calculation unit. The method of the invention realizes the one-time and parametric calculation of attribute superposition, and greatly improves the effect, the accuracy and the efficiency of the attribute superposition calculation.

【技术实现步骤摘要】
基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法及系统
本专利技术涉及环境监测、预测与规划以及地理信息空间数据处理等
，特别是一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法及系统，以及采用基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法或包含基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算系统的地理信息系统。
技术介绍
本文的自然环境是指对人类有影响的所有环境因素(即因子)作用的总和，例如地质环境、气候环境、植被环境等等，再细分例如地质环境是指地壳表层岩石圈对人类有影响的所有地质体和各种地质因素(例如地形、地貌、岩层等因子)作用的总和，可以由岩石环境、土壤环境、水环境和其它相关物质组成。各环境作为自然环境的重要组成部分，整体构成一个动态的变化系统，是人类生存和发展的基本条件之一，是社会和经济发展的基础。对于影响人类经济社会活动、对人类有重大价值的、我们赖以生存的自然环境，我们需要认识它、学习它，进而熟悉它，因此我们需要对自然环境要素动态变化进行监测、预测与规划。自然环境监测是一项基础性、公益性工作，通过建立完善的监测网络，利用先进的技术方法和监测手段，例如对地下水环境、土壤环境、植被分布、降雨分布等自然环境要素因子监测，对地质灾害、矿山地质环境和地质遗迹等地质环境要素因子监测，及时掌握、预测、预报自然环境状况的特征信息、动态变化规律和趋势，为科学制定防治自然灾害，合理开发利用自然环境资源的政策措施提供依据，达到防灾减灾、保护自然环境的目的以及合理规划可持续长期发展的战略，以生态建设为主要载体，努力实现人口、资源、环境与经济社会的协调发展的战略决策，有效保护与维持自然生态环境，促进经济社会可持续发展。作为自然环境监测、预测与规划的结果分析与输出手段与途径，大数据信息的空间数据库及基于空间数据库的例如地图类产品是最高效的和最精确的方式之一。具体来说，自然资源和空间地理基础信息库是国家电子政务四大基础信息库之一，为国家电子政务应用和社会公众提供长期、稳定、标准化的自然资源和空间地理基础信息产品及服务。基础信息库布局采用分布式与集中式相结合的建设及运行服务模式，物理上分布在数据主中心和11个数据分中心，其中，在综合信息产品库的实现和应用中的地理信息系统(GIS)是制图基础数据库。现有基于地理信息系统的各种基础类软件以实现上述多因子的空间数据库图层的分析处理，例如MAPGIS、ArcGIS等。假定有一个N个因子面元属性需要叠加计算输出结果为例：如图1所示，MAPGIS地理信息系统软件的方法计算如下：第1步：将第1个因子的空间数据库图层L1和第2个因子的空间数据库图层L2进行叠加，具体来说即将两个图层L1和L2所有面元(也可以称为图元、或面图元)边界相交时进行分割，且将属性表进行合并，以得到一个新的空间数据库图层C12；第2步：将上一步(即第1步)得到的图层C12与第3个因子的空间数据库图层L3进行叠加，具体处理同上一步，以得到一个新的空间数据库图层C123；依次类推……直至第N-1步：最后得到一个新的空间数据库图层C12…N；在上述属性分析、合并处理之后至第N步：根据实际情况重新划分属性等级，例如重新划分地下水含量等级，以0-100为例，可以重新划分为三等级即0-20、20-80和80-100，或重新划分降雨量等级等；第N+1步：面元分类合并，即可以根据实际情况进行区域规划，例如将中国各省市的具体面元分类合并为东北地区、西北地区、华北地区等进行大范围规划；最终将N个因子面元属性叠加计算结果输出，具体可以输出数据报表、地图、图像演示等。如上所述，MAPGIS地理信息系统软件的计算方法共需要N+1个步骤，并且每个步骤都需要操作者输入计算所需要的对象(即各要素因子)、参数(即图层属性等)，故而该计算方法操作较复杂，计算工作量大，容易产生计算错误或导致计算误差，给最终的环境监测、预测与规划带来无法预估的经济、时间损失。如图2所示，ArcGIS地理信息系统软件的方法计算如下：第1步：将第1个因子的空间数据库图层L1转换为栅格数据G1；第2步：将第2个因子的空间数据库图层L2转换为栅格数据G2；依次类推……直至第N步：将第N个因子的空间数据库图层LN转换为栅格数据GN；在将面元数据换为栅格数据后，进行栅格加权叠加即进入第N+1步：将第1个因子的空间数据库图层L1转换得到的栅格数据G1与第2个因子的空间数据库图层L2转换得到的栅格数据G2进行加权叠加，以得到一个新的栅格数据A12；第N+2步：将上一步(即N+1)得到的栅格数据A12与第3个因子的空间数据库图层L3转换得到的栅格数据G3进行加权叠加，以得到一个新的栅格数据A123；依次类推……直至第N+(N-1)步(即第2N-1步)：最后得到一个新的栅格数据A12…N，即为最终计算结果，且最终将该N个因子面元属性叠加计算结果输出，具体可以输出数据报表、地图、图像演示等。如上所述，ArcGIS地理信息系统软件的计算方法共需要2N-1个步骤，并且每个步骤都需要操作者输入计算所需要的对象(即各要素因子)、参数(即图层属性等)，故而该计算方法操作较复杂，计算工作量大，容易产生计算错误或导致计算误差，极易造成最终的环境预测与规划失误甚至失败，导致经济、时间成本损失以及其它无法预估的损失。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术基于GIS的多因子面元属性叠加计算方法存在的操作较复杂，计算工作量大，容易产生计算错误或导致计算误差，以及存在重复作业、自动化程度不高的问题，提出了一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法，实现了基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算的一次性和参数化，大大提高了自然资源要素因子属性叠加计算的效果、精度和效率。本专利技术还涉及一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算系统以及采用上述的基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法或包含上述的基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算系统的地理信息系统。本专利技术的技术方案如下：一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法，其特征在于，所述计算方法包括确定计算单元中心点步骤以及属性查询与加权求和计算步骤：所述确定计算单元中心点步骤，将各因子的空间数据库图层均相应划分为若干个计算单元，根据所述计算单元大小和边界计算得到计算单元中心点的坐标值；所述属性查询与加权求和计算步骤，基于空间数据库的空间查询和属性查询技术得到计算单元中心点的坐标值所处的因子的面元和面元的属性值，再将属性值进行加权求和计算得到全部因子的位于同一计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。先通过确定计算单元中心点步骤计算得到所有计算单元中心点的坐标值；然后由属性查询与加权求和计算步骤得到某个计算单元中心点的坐标值所处的其中一个因子的面元和该面元的属性值，并获取权重计算后的属性值，同样得到全部因子的所述某个计算单元所对应得到的权重计算后的属性值，通过求和得到全部因子的所述某个计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。先通过确定计算单元中心点步骤计算得到第一个计算单元中心点的坐标值，然后由属性查询与加权求和计算步骤得到第一个计算单元中心点的坐标值所处的第一个因子的面元和该面元的属性值，并获取权重计算后的属性值，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法，其特征在于，所述计算方法包括确定计算单元中心点步骤以及属性查询与加权求和计算步骤：所述确定计算单元中心点步骤，将各因子的空间数据库图层均相应划分为若干个计算单元，根据所述计算单元大小和边界计算得到计算单元中心点的坐标值；所述属性查询与加权求和计算步骤，基于空间数据库的空间查询和属性查询技术得到计算单元中心点的坐标值所处的因子的面元和面元的属性值，再将属性值进行加权求和计算得到全部因子的位于同一计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间数据库的多因子面元属性叠加计算方法，其特征在于，所述计算方法包括确定计算单元中心点步骤以及属性查询与加权求和计算步骤：所述确定计算单元中心点步骤，将各因子的空间数据库图层均相应划分为若干个计算单元，根据所述计算单元大小和边界计算得到计算单元中心点的坐标值；所述属性查询与加权求和计算步骤，基于空间数据库的空间查询和属性查询技术得到计算单元中心点的坐标值所处的因子的面元和面元的属性值，再将属性值进行加权求和计算得到全部因子的位于同一计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，先通过确定计算单元中心点步骤计算得到所有计算单元中心点的坐标值；然后由属性查询与加权求和计算步骤得到某个计算单元中心点的坐标值所处的其中一个因子的面元和该面元的属性值，并获取权重计算后的属性值，同样得到全部因子的所述某个计算单元所对应得到的权重计算后的属性值，通过求和得到全部因子的所述某个计算单元的叠加计算结果，再求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，先通过确定计算单元中心点步骤计算得到第一个计算单元中心点的坐标值，然后由属性查询与加权求和计算步骤得到第一个计算单元中心点的坐标值所处的第一个因子的面元和该面元的属性值，并获取权重计算后的属性值，同样得到全部因子的第一个计算单元所对应得到的权重计算后的属性值，再求和得到全部因子的第一个计算单元的叠加计算结果，基于计算单元的行和列循环，求和计算得到全部因子的所有计算单元的叠加计算结果。4.根据权利要求1至3之一所述的计算方法，其特征在于，在属性查询与加权求和计算步骤后还包括计算结果输出步骤，将得到的所有计算单元的叠加计算结果直接输出为最终多因子面元属性叠加计算结果数据报表，或将得到的所有计算单元的叠加计算结果封装为地图或图像输出。5.根据权利要求1至3之一所述的计算方法，其特征在于，在确定计算单元中心点步骤中，所述计算单元为栅格且将各因子的所述空间数据库图层均相应划分为若干个栅格，所述计算单元中心点为栅格中心点；和/或，在确定计算单元中心点步骤中，所述因子为自然环境影响因素因子，所述因子划分为若干等级，所述因子包括地质因子、地理因子、降雨因子或植被因子，所述地质因子包括地形因子、地貌因子或岩层因子，所述岩层因子包括土质因子、岩石因子、含水量因子或水质因子。6.根据权利要求5所述的计算方法，其特征在于，所述属性查询与加权求和计算步骤中，首先基于空间数据库的空间查询技术，根据计算得到的各计算单元中...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁西龙，张建伟，刘洪华，李新勇，刘建霞，
申请(专利权)人：青岛地质工程勘察院，青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37