一种土地利用时空数据模型设计方法技术

本发明专利技术公开了一种土地利用时空数据模型设计方法，该方法包括：行政界线调整；对象变更关系建立；未变化对象提取；变更对象时空关系建立；流量变化关系建立；对象关联关系建立。通过该方法，改变了当前土地利用数据库系统以图层为单位的数据管理模式，确定了土地调查时空数据模型的对象，实现了土地利用精细化管理；建立了地类图斑、线状地物、零星地物的对象级的全生命周期；建立了图斑与图斑、线物与线物、零星与零星的时空变更关系；建立了线物、零星与相应变更图斑的关联关系，能够查看与图斑变更相关联的的线物、零星的变更关系；实现了土地利用数据任意范围、任意时间、对象级的流量变化统计；时空数据模型解决了跨时态的变化关系分析。系分析。系分析。

【技术实现步骤摘要】
一种土地利用时空数据模型设计方法


[0001]本专利技术涉及国土和地理信息
，具体来说，涉及一种土地利用时空数据模型设计方法。

技术介绍

[0002]全国土地资源数据种类多、数据体量大、数据关系复杂。从全国第二次土地调查开始，每年开展土地利用现状调查以及变更调查。由县级逐级汇总汇交至国家的土地调查成果数据，在空间上覆盖了全国范围（港澳台除外），时间上覆盖了2009至2017年共9个年份，数据总量约为300TB。其中，矢量数据总量约为15TB，包含约35亿个矢量要素。
[0003]近些年国土资源管理对土地利用数据库的应用与服务要求越来越高，现行土地利用数据库基于图层的管理方式已难以满足日益增长的管理、应用需求，因此亟待对土地利用数据模型进行改造、升级和完善，提高土地基础数据对国土资源管理的应用保障能力。
[0004]当前在国土和地理信息
，主要采用的时空数据模型包括：序列快照模型、基态修正模型、时空复合模型、时空立方体模型、面向对象的时空数据模型和基于事件的时空数据模型等。
[0005]（1）序列快照模型分为矢量快照和栅格快照，是由一系列时间切片组成的，各个切片分别对应不同时刻的状态图层，一系列图层构成了地理信息的时空演化过程，根据需要对指定时间片段进行播放。由于快照将未发生变化的所有特征进行存储，会产生大量的数据冗余，当应用模型变化频繁，且数据量较大时，系统效率急剧下降。序列快照模型仅能表达地理现象的状态，不能表达单一的时空对象，缺乏对现象所包含的对象的变化的明确表达，难以处理时空对象间的时态关系。
[0006]（2）基态修正模型按事先设定的时间间隔进行采样，它只存储某个时间数据状态(基态)和相对于基态的变化量，避免了快照模型将每张未发生变化部分的特征重复进行记录的问题。该模型的思想是获得研究区的起始状态数据，然后按适宜的间隔记录发生变化的区域，产生一系列变化数据，因此，要获取非起始0状态数据需要将初始状态数据和不同时刻变化数据进行叠加操作，利用记录的变化数据来恢复各个时间片的状态数据，每一次叠加则表示状态的一次变化，这对于矢量数据来讲效率较低，管理索引变化困难。且对象在空间与时间上的内在联系反映不直接，难以实现时空分析。
[0007]（3）时空复合模型将空间分隔成具有相同时空过程的最大的公共时空单元，每个时空对象的变化都将在整个空间内产生一个新的对象。对象把在整个空间内的变化部分作为它的空间属性，变化部分的历史作为它的时态属性，时空单元的时空过程可用关系表来表达，若时空单元分裂时，用新增的元组来反映新增的空间单元，这种设计保留了沿时间的空间拓扑关系，所有更新的特征都被加入到当前的数据集中，新的特征之间的交互和新的拓扑关系也随之生成。但在时空复合模型的数据库中，对标识符的修改较复杂，涉及关系链层次很多，必须对标识符逐一进行回退修改；随着数据的不断更新，每一次叠加都非常耗时，且在叠加过程中还将带来多边形碎化，使最大的公共时空单元(即碎片)数量越来越多，
不易管理，也破坏了地理实体的时空结构完整性，因此最大的缺点在于多边形碎化和对关系数据库的过分依赖，使按照地理目标进行查询也变得十分困难。
[0008]（4）时空立方体模型采用几何立体图形表示二维图形沿时间维发展变化的过程，表达了现实世界平面位置随时间的演变，将时间标记在空间坐标点上，易于在传统GIS（地理信息系统）中实现。但该模型难以实现三维立方体的表达，时间标记本身存在冗余存储问题，且随着数据量的增大，对立方体的操作会变得越来越复杂，以致于最终对时空数据的处理速度变的很慢，甚至无法处理。
[0009]（5）面向对象时空数据模型是以面向对象的基本思想对地理时空数据进行组织，对象作为独立封装的概念实体，对应唯一的标识，并将对象的时态特性、空间特性、属性特性和相关的行为操作及与其他对象的关系封装在一起。但目前纯面向对象的模型系统比较少，关系数据库仍占据了主流，而面向对象的建模思想与关系数据库中要满足的范式相矛盾；此外，由于该模型目前仍有许多理论问题没有解决，不能很好地描述地理现象的时空特性以及它们之间的内在联系，不能对地理实体或现象的显式定义和实体或现象之间的关系进行描述。
[0010]（6）基于事件的时空数据模型通过一个变化事件序列来描述动态地理对象。每个事件代表一个状态变化(如特征、属性和取值的变化)，而状态则通过特征、位置或其组合来表达，能够保存与时间相关的变化。由于基于事件时空模型采用了栅格空间数据结构，比较适合进行空间叠置分析，但是不能满足需要保持空间拓扑关系的应用需求；模型能够记录相对于前一状态的增量，然而缺乏描述实体对象的状态及其变化的能力，难以实现基于空间实体的查询与分析。
[0011]因此，现有的时空数据模型技术，均无法满足全国范围内海量土地利用数据的分析挖掘需求。

技术实现思路

[0012]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种土地利用时空数据模型设计方法，能够克服现有技术的上述不足。
[0013]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种土地利用时空数据模型设计方法，该方法包括：S1：行政界线调整；S2：对象变更关系建立；所述步骤S2包括以下步骤：S21：将历年包含县界调整的地类图斑、线状地物和零星地物的土地调查更新过程层进行叠加，得到历年包含县界调整的土地调查更新过程叠加层；S22：建立对象之间的变更关系；S3：未变化对象提取；所述步骤S3包括以下步骤：S31：将包含县界调整的地类图斑更新过程叠加层、线状地物更新过程叠加层和零星地物更新过程叠加层分别与最新时态的地类图斑、线状地物和零星地物进行叠加，形成多年份地类图斑变更全量数据层、多年份线状地物变更全量数据层和多年份零星地物变更全量
数据层；S32：从上述三类图层中抽取没有叠加上的对象，得到历年没有发生过任务变化的单基态地类图斑、线状地物和零星地物，并进行提取；S4：变更对象时空关系建立，其中，所述变更对象的时空关系建立包括行政界线调整、对象变更关系、对象流量变化、对象关联关系；S5：流量变化关系建立；所述步骤S5包括以下步骤：S51：将包含县界调整的地类图斑更新过程叠加层、线状地物更新过程叠加层和零星地物更新过程叠加层进行叠加分析；S52：建立图斑与线物、零星的关联关系，得到包含县界调整的多年份地类图斑变更过程层、多年份线状地物变更过程层和多年份零星变更过程层；S53：建立流量变化关系；S6：对象关联关系建立；所述步骤S6包括以下步骤：S61：将历年包含县界调整的线状地物更新过程层进行叠加，得到线状地物更新过程叠加层中记录了历年更新过程中扣除变更图斑标识码；S62：通过变更图斑标识追溯到变更前后对应的地类图斑的标识码，关联线物、零星与图斑。
[0014]进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：S11：将历年县级行政区划层与历年县界调查过程层级全量数据进行叠加分析，获取历年包含县界调整的土地调查数据层；S12：将该图层与历年土地调查更新过程层进行叠加分析，生成包含县界调整的历年土地调查更新过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土地利用时空数据模型设计方法，其特征在于，包括：S1：行政界线调整；S2：对象变更关系建立；所述步骤S2包括以下步骤：S21：将历年包含县界调整的地类图斑、线状地物和零星地物的土地调查更新过程层进行叠加，得到历年包含县界调整的土地调查更新过程叠加层；S22：建立对象之间的变更关系；S3：未变化对象提取；所述步骤S3包括以下步骤：S31：将包含县界调整的地类图斑更新过程叠加层、线状地物更新过程叠加层和零星地物更新过程叠加层分别与最新时态的地类图斑、线状地物和零星地物进行叠加，形成多年份地类图斑变更全量数据层、多年份线状地物变更全量数据层和多年份零星地物变更全量数据层；S32：从上述三类图层中抽取没有叠加上的对象，得到历年没有发生过任务变化的单基态地类图斑、线状地物和零星地物，并进行提取；S4：变更对象时空关系建立，其中，所述变更对象的时空关系建立包括行政界线调整、对象变更关系、对象流量变化、对象关联关系；S5：流量变化关系建立；所述步骤S5包括以下步骤：S51：将包含县界调整的地类图斑更新过程叠加层、线状地物更新过程叠加层和零星地物更新过程叠加层进行叠加分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓飞，张嘉，汪秀莲，张小桐，何禾，解琳，耿冲，李学渊，谭日昌，
申请(专利权)人：中国国土勘测规划院，
类型：发明
国别省市：