矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统技术方案

本发明专利技术的矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，满足中国标准，将矢量全球数据成果以遥感影像数据为基准校勘，为提高校勘效率，提出自动匹配算法；提出矢量全球数据高速出图方案，为满足救灾、应急等GIS行业应用，设计矢量全球数据高速出图方法；本发明专利技术实现矢量全球数据建库系统，使GDP软件具备转换网上地图协作计划数据、存储与管理矢量全球数据精准成果、校勘矢量全球数据精准成果、矢量全球数据高速出图功能，通过该系统可以获取满足GIS行业标准的全球矢量数据，帮助中国企业具备全球范围内的矢量数据精准校勘与高速出图能力；同时也增加了GIS行业获取数据源的途径，为GIS中国标准的发展注入了新的活力。国标准的发展注入了新的活力。国标准的发展注入了新的活力。

【技术实现步骤摘要】
矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统


[0001]本专利技术涉及一种矢量数据校勘与出图系统，特别涉及一种矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，属于矢量数据校勘出图


技术介绍

[0002]随着全球信息化和数字化的快速发展，中国企业已愈来愈多的参与国际性事务和商业竞争，对全球空间信息的需求也越来越迫切，获取全球空间信息，是实施全球化发展战略的需要，而现实情况是中国的一些企业和机构还不具备全球一些地区高精度空间信息产品校勘与出图能力，这严重制约了这些企业对全球地表形态和世界综合地理国情的认识、大范围生态环境变迁全球宏观监测与评估、区域事态发展态势评估与热点挖掘的能力，如何快速获取全球空间信息是当前迫切需要解决的问题。
[0003]本专利技术基于对众源地理数据中的网上地图协作计划数据的分析、研究及应用，发现网上地图协作计划数据具有时效性、开源性、丰富性、准确性等优势，但网上地图协作计划数据并不是标准GIS数据格式，考虑到网上地图协作计划数据的优势，将网上地图协作计划数据转换成标准GIS专题数据是很好的获取矢量全球数据和建立矢量全球数据库的方法。然而网上地图协作计划数据具有较复杂的存储格式，而且数据量很大，文件大小已超过26GB，包含30多亿条记录，将网上地图协作计划数据转换成标准的GIS专题数据存在很大的难度。
[0004]网上地图协作计划的目标是创造一个内容自由且能让所有人编辑的世界地图，具有提供开放源码、免费提供世界范围内地理数据、允许所有人在线编辑等功能。网上地图协作计划的初期，自愿者都是通过GPS和笔记本电脑在实地探查中采集地图中的数据，然后将采集的数据通过网络上传至网上地图协作计划的数据库中，数据获取的方式比较单一。近年来，由于车载GPS数量快速增加、空中拍摄技术的日趋成熟、其它地图数据来源的增加、自愿者数量快速增加等原因，使网上地图协作计划数据的采集速度快速增加、数据获取方式变的多样性。
[0005]网上地图协作计划网站是网上地图协作计划项目基于网上地图协作计划获取地理数据建立的，与公众、自愿者交互的基于REST服务的网站。该网站提供浏览地图数据、查询地图数据、在线编辑地图数据、历史地图数据查询、导出地图数据、上传和查询GPS轨迹数据、用户日记、帮助等功能。用户成功注册与登陆网上地图协作计划网站，通过在线编辑地图数据功能可查看地图数据、编辑地图数据、上传GPS轨迹数据、基于影像底图数据矢量化并上传等，具有良好的界面环境、用户操作习惯及操作向导，很大程度上方便了用户编辑、上传地理数据。
[0006]当前矢量全球数据库校勘与出图还存在诸多不足，现有技术的难点和本专利技术解决的问题主要集中在以下方面：
[0007]第一，中国企业已愈来愈多的参与国际性事务和商业竞争，对全球空间信息的需求也越来越迫切，获取全球空间信息，是实施全球化发展战略的需要，而现实情况是中国的
一些企业和机构还不能够快速得到满足格式要求的本地区以外的矢量数据，不具备全球一些地区高精度空间信息产品，这严重制约了这些企业对全球地表形态和世界综合地理国情的认识、大范围生态环境变迁全球宏观监测与评估、区域事态发展态势评估与热点挖掘的能力，如何快速获取全球空间信息(特别是一些地理数据匮乏地区的空间信息)是当前迫切需要解决的问题，如何实现矢量全球数据库精准校勘与高速出图是本专利技术亟需解决的问题；
[0008]第二，本专利技术基于对众源地理数据中的网上地图协作计划数据的分析、研究及应用，发现网上地图协作计划数据具有时效性、开源性、丰富性、准确性等优势，但网上地图协作计划数据并不是标准GIS数据格式，考虑到网上地图协作计划数据的优势，将网上地图协作计划数据转换成标准GIS专题数据是很好的获取矢量全球数据和建立矢量全球数据库的方法。然而网上地图协作计划数据具有较复杂的存储格式，而且数据量很大，文件大小已超过26GB，包含30多亿条记录，将网上地图协作计划数据转换成标准的GIS专题数据存在很大的难度；将网上地图协作计划数据精准校勘与高速出图难度更大，全球大规模空间数据处理能力严重不足；
[0009]第三，在矢量全球数据精准成果校勘过程中，现有技术人工生成同名点是在叠加显示的矢量全球数据精准成果与遥感影像数据上选择相同的地物，人工生成同名点的过程虽然比较简单，但选择同名点的过程比较机械，容易选择错误，同时需要处理的数据是全球范围内的矢量数据，工作量非常大，该算法人工干预的工作量很大，同名点生成效率很低，也很难保证同名点的准确性和均匀分布；
[0010]第四，矢量全球数据高速出图过程中，现有技术制作模板的过程比较复杂，模板制作依照GIS数据内容，矢量全球数据中存在地理要素的大类别、地理要素的小类别，模板根据不同的类别赋不同的符号，最大的问题是出图是要求比例尺的，但网上地图协作计划数据没有比例尺的概念，转换成果矢量全球数据也是没有比例尺的概念，导致后续的出图和使用时存在严重问题，现有技术缺少可行的解决方案；
[0011]第五，现有技术获取和处理本地区以外的其它地区的空间信息还有较大难度，矢量全球数据成果精确度低，无法满足GIS标准，无法将矢量全球数据精准成果以遥感影像数据为基准校勘，缺少矢量全球数据高速出图方案，无法满足救灾、应急等GIS行业应用，无法根据不同的需要制作出图模板，GDP软件还不具有转换网上地图协作计划数据、存储与管理矢量全球数据精准成果、校勘矢量全球数据精准成果、矢量全球数据高速出图功能，无法获取满足GIS行业标准的矢量全球数据，缺少中国标准的全球范围内矢量数据校勘与出图能力。

技术实现思路

[0012]针对现有技术的不足，本专利技术为得到满足精度要求的矢量全球数据，设计基于高分辨率遥感影像校勘模块，得到满足精度要求的矢量全球数据的最终成果；为满足GIS行业对高速出图的需求，设计矢量全球数据高速出图模块，通过矢量全球数据库中的专题数据建立空间索引，以满足根据空间范围获取矢量全球数据库中该空间范围内的数据；实现网上地图协作计划数据到GIS专题数据的转换功能、数据校勘功能、数据入库与管理功能、数据高速出图功能，功能模块基于GeoStar公司GDP软件的插件规范设计成不同的插件，通过
GDP软件中加载实现的插件实现基于网上地图协作计划的矢量全球数据建库系统，能满足系统精准校勘与高速出图的要求，对于矢量全球数据生产效率具有极大的提高。
[0013]为达到以上技术效果，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0014]矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，对网上地图协作计划数据转换成标准GIS专题数据并建立矢量全球数据库进行设计及实现，从网上地图协作计划数据快速转换的角度，为将网上地图协作计划数据转换的矢量全球数据精准成果达到行业应用的标准，研发并设计了矢量全球数据精准成果快速校勘方法及高速出图方法，此外在快速校勘过程中，提出了同名点自动匹配算法，最后根据矢量全球数据精准成果快速校勘方法及高速出图方法的研发及设计，实现了基于网上地图协作计划的矢量全球数据建库系统；
[0015]本专利技术将网上地图协本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，其特征在于，对网上地图协作计划数据转换成标准GIS专题数据并建立矢量全球数据库进行设计及实现，从网上地图协作计划数据快速转换的角度，为将网上地图协作计划数据转换的矢量全球数据精准成果达到行业应用的标准，研发并设计了矢量全球数据精准成果快速校勘方法及高速出图方法，此外在快速校勘过程中，提出了同名点自动匹配算法，最后根据矢量全球数据精准成果快速校勘方法及高速出图方法的研发及设计，实现了基于网上地图协作计划的矢量全球数据建库系统；本发明将网上地图协作计划数据快速的转换成国家规范的矢量全球数据，其成果是获得矢量全球数据，具体内容包括：第一，矢量全球数据精准成果校勘，包括基于最小二乘的几何变换、同名点自动生成算法、校勘流程设计，设计基于高分辨率遥感影像校勘模块，校勘模块基于仿射变换方法，运用最小二乘的思想，得到满足精度要求的矢量全球数据的最终成果；本发明设计将矢量全球数据精准成果与遥感影像数据叠加显示，并以遥感影像数据为基准校勘，矢量全球数据精准成果也以1:50000比例尺的标准图幅进行逐幅校勘，校勘过程中根据遥感影像数据的范围获取相应范围内的矢量全球数据精准成果；第二，矢量全球数据高速出图，设计矢量全球数据高速出图模块，通过矢量全球数据库中的专题数据建立空间索引，以满足根据空间范围获取矢量全球数据库中该空间范围内的数据，出图的过程是从矢量全球数据库中获取制定范围内的数据，利用制作的模板将数据可视化，最后经过人工整理、编辑处理，对获取的数据按照矢量全球数据参照国家基本比例尺地图图式(GBT20257.2
‑
2006、GBT20257.1
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2007、GBT20257.3
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2006)符号化，成形成满足国家标准的地图，通过对矢量全球数据在数据库中建立空间索引，提高对矢量全球数据的检索效率，矢量全球数据高速出图利用GDP软件提供的将View控件中显示的图层数据通过序列化存储为配图方案，根据需要数据的范围，从矢量全球数据库中获取当前范围内的数据，加载到View控件中，并根据存储的配图方案符号化View控件中加载的数据，在经过人工检查、整饰，即可连接打印机打印出图或者存储至本地的数字化成果；第三，矢量全球数据库系统实现，包括系统开发环境、数据建库系统设计、数据建库系统实现，数据建库系统实现包括插件对象的实现、矢量数据快速校勘功能的实现、矢量全球数据高速出图的实现，基于网上地图协作计划的矢量全球数据建库系统主要实现网上地图协作计划数据到GIS专题数据的转换功能、数据校勘功能、数据入库与管理功能、数据高速出图功能，功能模块基于GeoStar公司GDP软件的插件规范设计成不同的插件，通过GDP软件中加载实现的插件实现基于网上地图协作计划的矢量全球数据建库系统。2.根据权利要求1所述的矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，其特征在于，基于最小二乘的几何变换：几何变换方法采用基于最小二乘的仿射变换，通过一系列的子变换的复合来实现，包括平移、缩放、翻转、旋转和剪切，该变换的公式如下:X
’
＝J0+J1×
X+J2×
YY
’
＝K0+K1×
X+K2×
Y其中上式的X，Y为原始坐标，J0、J1、J2、K0、K1、K2为转换参数，X
’
、Y
’
为转换后的坐标，公式中有六个变换参数，至少需要对应坐标系的三个对应的同名点，同名点是矢量全球数据精准成果与遥感影像数据的同名点；
采用仿射变换需要三对以上的同名点，同时为提高矢量全球数据精准成果校勘的效果，需要在1:50000比例尺的标准图幅范围内均匀选择60至130对同名点，本发明采用最小二乘法优化通过多对同名点计算出的仿射变换参数，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，利用最小二乘法求得未知参数，并使得这些求得的参数与实际数据之间误差的平方和为最小，通过最小二乘法计算出仿射变换参数，得到仿射变换方程，通过仿射变换方程将原始同名点(X，Y)计算出目标同名点(X
’
，Y
’
)，原始同名点(X，Y)与目标同名点(X
’
，Y
’
)的差(|X
‑
X
’
|，|Y
‑
Y
’
|)选择出同名点做出评估，该差值越小越好，同时将校勘过程中原始同名点与目标同名点的差做平均值，评估该校勘过程中生成的同名点，检验校勘过程是否满足标准。3.根据权利要求1所述的矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，其特征在于，同名点自动生成算法：该算法的具体流程为：流程一，生成道路交叉点：将与五万标准图幅的遥感影像数据范围内的矢量全球数据精准成果中的交通线图层打断，从打断的矢量全球数据精准成果中的线图层中找到至少3条线的首节点或尾节点为同一个位置的点，这些点为道路交叉点；流程二，裁切交通线图层要素：以道路交叉点中心，外扩一定距离形成一个窗口范围，根据该窗口范围裁切交通线图层，获得裁切的矢量要素；流程三，矢量要素裁切的矢量栅格化：网上地图协作计划数据记录道路数据的宽度、车道数属性数据，将裁切的矢量要素以宽度、车道数为参数形成缓存区；如果裁切的矢量要素没有宽度、车道数属性信息，则赋默认宽度，或根据道路的类型赋不同的数值，形成缓冲区，最后则将形成的缓冲区以影像数据的分辨率栅格化生成裁切矢量要素的图像数据；流程四，将影像数据裁切：获取流程二中形成的窗口范围，并将该范围在外扩一定宽度、高度，形成影像数据窗口范围，这是因为矢量数据和影像数据不完全匹配，匹配的过程影像数据的裁切范围要比矢量数据的裁切范围大，这样才能保证矢量数据的交叉点在影像数据中找到同名点，利用影像数据窗口范围裁切影像数据，得到该影像数据的部分数据；流程五，将裁切的影像数据二值化：首先根据裁切的影像数据的宽度、高度，生成范围一致的图像数据，用以存储影像数据二值化信息，然后通过浏览影像数据获取道路的像素范围，以裁切的影像数据中道路的像素范围为1,道路的像素范围以外的为0，生成二值化图像信息，存储至新生成的图像数据中；流程六，将交叉点和影像匹配生成的点形成同名点对：使用开源库OpenCV的直方图比较函数cvCompareHist，来比较流程二得到矢量栅格化图像数据与流程五影像数据二值化图像数据，得到一个相对于影像数据二值化图像数据的相对坐标点、及该坐标点处二幅图像的相似度，然后根据影像数据二值化图像数据的地理范围，换算出该坐标点的绝对坐标值；流程七，将交叉点和影像匹配生成的点形成同名点对：经过流程一得到的交叉点与流程六得到的坐标点，形成一对同名点，接下来循环流程二至流程七，就可以得到该1:50000比例尺图幅内的同名点；通过同名点自动生成算法获取同名点，但也需要人工检查及补充同名点，同时也需要查看获取的同名点的分布情况，根据分布情况人工调整同名点，通过同名点自动生成算法和人工检查与补充相结合的方法，既提高了同名点生成效率，也保证了同名点的准确性和
均匀分布。4.根据权利要求1所述的矢量全球数据库精准校勘与高速出图系统，其特征在于，校勘流程设计：校勘是在将网上地图协作计划数据转换成矢量全球数据精准成果和遥感影像数据进行匹配的过程，本发明提出同名点图层PLwSN，用来显示、编辑同名点，同名点图层继承GDP提供的ILayer、IGeoDataRoom接口、同名点集合CoPwSN，同时依赖同名点计算类CControlPointCompute类，其中ILayer接口用于绘制、可视化地理要素，同名点图层重新实现ILayer接口中的方法中，最重要的是绘制Draw方法；IGeoDataRoom接口管理、获取当前对象空间参考和范围，同名点集合主要存储同名点数据，同名点计算类利用同名点集合中的数据和最小二乘计算出仿射变换参数，进行地理要素的校勘，同名点图层继承关系中，同名点集合CoPwSN是结构体同名点ControlPoint的集合，同名点依赖结构体点PointD、同名点的类型eControlPointType，其中点PointD定义坐标(X,Y)属性和获取点与点距离的方法Dis2，同名点的类型是个枚举类型，定义自动计算的同名点和人工选择的同名点，通过同名点自动生成算法实现快速生成同名点，通过该方式获取的同名点的类型为自动计算，通过人工在该系统的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，
申请(专利权)人：王彬，
类型：发明
国别省市：