一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法技术

本发明专利技术公开了一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，包括：A、获取一全铺盖矢量原始图斑数据，并提取结构化地物；B、识别结构化地物内的典型空间分布模式；C、识别构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，并提取其外围边界轮廓；D、将外围边界轮廓内部的聚集性的结构化地物进行合并处理，得到结构化地物合并处理结果；及对原始图斑数据进行合并操作，得到原始图斑数据合并结果；E、将聚集性的结构化地物的外围边界轮廓与原始图斑数据合并结果进行异运算，确定原始图斑数据合并结果中需要被回填的各个回填位置；F、将结构化地物合并处理结果镶嵌至原始图斑数据合并结果中的各个回填位置，以得到回填后的图斑数据全铺盖合并结果。

A Patch Merging Method for Maintaining Structured Object Contour Features

【技术实现步骤摘要】
一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法
本专利技术涉及地图制图与地图综合领域，尤其涉及一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法。
技术介绍
随着地理国情普查数据应用深度和广度加大，从大比例尺地表覆盖数据(图斑)综合至各种小比例尺数据，以多层次全面反映区域土地利用状况的需求越来越迫切。然而，土地利用专题数据是一种全覆盖、无重叠的空间铺盖，当地图由大比例尺变化至小比例尺，图上的细小图斑及狭长图斑难以在地图上进行表达，这时需要进行图斑合并操作。合并操作可分为融合(amalgamation)与聚合(aggregation)两种，其中，融合是指将细小图斑合并至具有不同语义类型的拓扑邻接图斑的过程，聚合是指合并被狭长图斑分割的具有相同语义类型的拓扑相离图斑的过程。现有研究指出，合并操作既要顾及各个图斑自身的边界自然形态，又要考虑各类型用地的空间格局，即空间分布规律，还要保证全局统计上的各类型用地面积相对百分比不变。VanOosterom(1995)提出了经典的迭代算法，其思想是从土地利用图数据集中迭代选择一个最不重要的小面积图斑合并到邻近图斑中，然而这种方法只能处理邻接图斑，即融合操作，且在综合后地类变化较大；艾廷华等(2002)提出建立边界约束Delaunay三角网进行合并操作，通过三角网提取细小图斑内骨架线，将其剖分至其多个拓扑相接的图斑中，实现融合操作，同时，利用三角网探测拓扑相离图斑间的“桥梁”区域，通过“或”运算实现多边形聚合操作；翁杰等(2012)提出了一种改进的图斑聚合算法，采用缓冲区合并的思想对“桥梁”区域进行合并，更好的保持了图斑自身的边界自然弯曲形态。然而，上述这些方法均未解决合并后地类变化较大的问题，为此，有学者提出了基于全局最优的图斑数据合并方法。杨志龙(2016)提出了基于蚁群算法对土地利用图斑合并进行全局优化，并实验证明了该方法对于地类面积变化率的保持明显优于经典的迭代算法；此外，Haunert等(2010)尝试利用混合整数规划的方法解决土地利用数据合并的最优化问题，在考虑地类面积变化最小的同时，顾及了合并结果的紧凑性。总之，现有合并方法的缺点是为了维持数据的全覆盖、无重叠特性，其合并大多从全局出发，将各个地类统一考虑，较少顾及在空间分布上具有内在规律性的地物特征，如建筑物、坑塘等。合并过程中，改变了这些具有特殊空间结构的地物边界，导致空间结构特征部分或全部丢失。因此，目前亟需一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，以避免现有技术在合并过程中由于改变了具有特殊空间结构的地物边界，导致地空间结构特征部分或全部丢失的状况的发生。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提出一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，以避免现有技术在合并过程中由于改变了具有特殊空间结构的地物边界，导致地空间结构特征部分或全部丢失的状况的发生。本申请提供的一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，包括：A、获取一全铺盖矢量原始图斑数据，根据语义信息在所述原始图斑数据中提取具有指定空间结构特征的结构化地物；B、识别所述结构化地物内的典型空间分布模式；C、根据所述结构化地物内的典型空间分布模式，识别构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，并提取所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓；D、将所述外围边界轮廓内部的聚集性的结构化地物进行合并处理，得到结构化地物合并处理结果；以及基于全局最优的图斑合并方法对原始图斑数据进行合并操作，得到原始图斑数据合并结果；E、将所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓与所述原始图斑数据合并结果进行异运算，确定所述原始图斑数据合并结果中需要被所述结构化地物合并处理结果回填的各个回填位置；F、利用空间插入运算，将所述结构化地物合并处理结果镶嵌至所述原始图斑数据合并结果中的与其分别对应的所述各个回填位置，以得到回填后的图斑数据全铺盖合并结果。由上，本申请首次提出顾及结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，本申请的优点是在图斑合并过程中可以保持结构化地物轮廓特征，以避免现有技术在合并过程中由于改变了具有特殊空间结构的地物边界，导致地空间结构特征部分或全部丢失的状况的发生。优选地，所述步骤B所述典型空间分布模式包括：直线模式和格网模式。由上，本申请在合并过程中既可以在局部有效保持直线、格网两种地物分布模式的轮廓特征，且可以在整体上保持各类型用地面积变化的平衡，也不产生其他视觉冲突。优选地，步骤C所述获取构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，其中的聚集性的判断标准的因子至少包括以下其一：主方向差异低于指定阈值、路径方向差异低于指定阈值、尺寸相似度高于指定阈值、形状相似度高于指定阈值、带状桥接面宽度、有效连接指数高于指定阈值、分布格局指数。由上，有利于更加有效的获取聚集性的结构化地物。优选地，所述尺寸相似度的计算公式为：其中，A1和A2分别表示相邻两结构化地物的面积，Ssize是指尺寸相似度。由上，有利于准确有效地获取尺寸相似度。优选地，所述形状相似度的计算公式为：其中，w1和w2分别表示相邻的两个所述结构化地物的宽；h1和h2分别表示所述相邻的两个所述结构化地物的高；其中，Sshape是指形状相似度。由上，有利于准确有效地获取形状相似度。优选地，获取所述带状桥接面宽度的计算公式为：其中，Bdistance表示带状桥接面宽度，n为两个相邻面状要素之间的Delaunay三角形的总个数，h表示两个相邻面状要素之间的Delaunay三角形的高；表示两个相邻面状要素之间所有Delaunay三角形的高的和。由上，有利于准确有效地获取袋装桥接面宽度。优选地，所述有效连接指数的计算公式为：其中，为两邻近面状要素Xs、Xt之间的有效连接指数，分别为两要素间的有效连接区域面积和整体连接区域面积。由上，有利于准确有效地获取有效连接指数。优选地，步骤C所述提取所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓的步骤包括：S1、对原始聚集面群向外进行扩张变换，融合各个多边形扩张后的重叠部分，得到边界多边形；S2、将所述边界多边形与所述原始聚集面群统一构建拓扑，获取面要素语义信息，并将所述面要素语义信息赋予相应弧段，若其中弧段仅由某一具有语义信息的弧段及无语义信息地弧段组成，则将所述具有语义信息的弧段代替所述无语义信息地弧段，以形成更新处理之后的外围边界轮廓。由上，有利于准确有效地获取更新处理之后的外围边界轮廓。优选地，步骤D所述将所述外围边界轮廓内部的聚集性的结构化地物进行合并处理，包括：对于直线模式的聚集性的结构化地物，依据其基高比，进行融合或者聚合处理；对于格网模式的聚集性的结构化地物，计算其所述外围边界轮廓内部的结构化地物的密度；其中，若所述密度低于指定阈值，则进行典型化处理；若所述密度高于指定阈值，且所述结构化地物为水域时，进行毗邻化处理。由上，本申请在合并过程中既可以在局部有效保持直线、格网两种地物分布模式的轮廓特征，且可以在整体上保持各类型用地面积变化的平衡，也不产生其他视觉冲突。优选地，所述步骤F之后，还包括：对镶嵌面的内部冲突的调整以及对镶嵌面的边界冲突的调整；其中，所述对镶嵌轮廓的内部冲突的调整，包括步骤：N1、遍历接缝边内原始图斑数据的地物类型，并将其中的指定地物类型进行标记；N2、将所述标记中的面状数据与镶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，其特征在于，包括：A、获取一全铺盖矢量原始图斑数据，根据语义信息在所述原始图斑数据中提取具有指定空间结构特征的结构化地物；B、识别所述结构化地物内的典型空间分布模式；C、根据所述结构化地物内的典型空间分布模式，获取构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，并提取所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓；D、将所述外围边界轮廓内部的聚集性的结构化地物进行合并处理，得到结构化地物合并处理结果；以及基于全局最优的图斑合并方法对原始图斑数据进行合并操作，得到原始图斑数据合并结果；E、将所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓与所述原始图斑数据合并结果进行异运算，确定所述原始图斑数据合并结果中需要被所述结构化地物合并处理结果回填的各个回填位置；F、利用空间插入运算，将所述结构化地物合并处理结果镶嵌至所述原始图斑数据合并结果中的与其分别对应的所述各个回填位置，以得到回填后的图斑数据全铺盖合并结果。

【技术特征摘要】
1.一种保持结构化地物轮廓特征的图斑合并方法，其特征在于，包括：A、获取一全铺盖矢量原始图斑数据，根据语义信息在所述原始图斑数据中提取具有指定空间结构特征的结构化地物；B、识别所述结构化地物内的典型空间分布模式；C、根据所述结构化地物内的典型空间分布模式，获取构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，并提取所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓；D、将所述外围边界轮廓内部的聚集性的结构化地物进行合并处理，得到结构化地物合并处理结果；以及基于全局最优的图斑合并方法对原始图斑数据进行合并操作，得到原始图斑数据合并结果；E、将所述聚集性的结构化地物的外围边界轮廓与所述原始图斑数据合并结果进行异运算，确定所述原始图斑数据合并结果中需要被所述结构化地物合并处理结果回填的各个回填位置；F、利用空间插入运算，将所述结构化地物合并处理结果镶嵌至所述原始图斑数据合并结果中的与其分别对应的所述各个回填位置，以得到回填后的图斑数据全铺盖合并结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述典型空间分布模式包括：直线模式和格网模式。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述获取构成典型空间分布模式的聚集性的结构化地物，其中对于聚集性的判断的因子至少包括以下其一：主方向差异低于指定阈值、路径方向差异低于指定阈值、尺寸相似度高于指定阈值、形状相似度高于指定阈值、带状桥接面宽度、有效连接指数高于指定阈值、分布格局指数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述尺寸相似度的计算公式为：其中，A1和A2分别表示相邻两结构化地物的面积，Ssize是指尺寸相似度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述形状相似度的计算公式为：其中，w1和w2分别表示相邻的两个所述结构化地物的宽；h1和h2分别表示所述相邻的两个所述结构化地物的高；其中，Sshape是指形状相似度。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述带状桥接面宽度的计算公式为：其中，Bdistance表示带状桥接面宽度，n为两个相邻面状要素之间的Delaunay三角形的总个数，h表示两个相邻面状要素之间的Delaunay三角形的高；表示两个相邻面状要素之间所有Delauna...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成名，武鹏达，殷勇，吴伟，郭沛沛，印洁，刘晓丽，洪志远，路文娟，张成成，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11