一种基于POI数据的建成区快速提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种建成区快速提取方法和系统框架，其中，建成区快速提取方法包括：获取POI(Point ofInterest,POI)数据集，对获取的POI数据进行了纠偏、去重等处理；利用POI数据建立不规则三角网(Triangulated IrregularNetwork,TIN)；使用H/T断裂法(Head/Tail breaks)对生成的TIN进行头/尾分割；再利用Laplacian磨光算法去除噪声碎多边形，识别及提取建成区边界。建成区快速提取系统框架包括：POI数据集获取模块、POI数据集清洗模块、城市建成区边界提取模块。本方案不仅深入研究了建成区快速提取方法，同时证明了POI数据在城市边界识别中的应用价值，尤其是在全国地级市尺度城市边界识别中的可行性。本发明专利技术方法可实现建成区快速提取，并且数据可获取性强、精细化程度高、适用范围广、可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
Network，TIN)；步骤S3：绘制H/T断裂曲线图，确定城市建成区快速提取的阈值H(取值范围为1/2、1/3、1/4
……
)。步骤S4：计算阈值H对应的TIN边长值T
n
；步骤S5：若边长值大于T
n
的边线数量占参与本次分割的所有边线数量的比例不超过H/T断裂阈值，继续对超过T
n
的边线进行步骤S4
‑
S5的循环计算，直到T
n
以上的边线数量比例超过H/T断裂阈值。步骤S6：假设计算至第N轮循环结束，则将T
n
‑1作为城市建成区提取阈值，所有边长值小于T
n
‑1的围成区域即为城市建成区初步提取范围。步骤S7：利用Laplacian磨光算法，对提取后离散的多边形进行保形除噪声计算，去除了建成区外的碎多边形，最终描绘建成区边界形态。进一步的，步骤S1中，应用顾及地名和时间的爬取方法，保留POI坐标地址、类型、名称等多个字段属性，具有广泛应用场景和较强的计算及表达能力的优势，并将POI数据坐标转换至WGS
‑
84坐标系。作为该技术方案的改进，所述方法还包括：通过对传统统计数据利用位序
‑
规模生成方法，利用软件基于H/T断裂法提取城市建成区边界，进而提取城市建成区。同时，本专利技术还提供一种建成区快速提取系统框架，其包括：POI数据集获取模块：用以执行步骤系统获取批量POI数据集；POI数据集清洗模块：用以执行步骤系统对获取POI数据集进行预处理，将其转换成WGS
‑
>84坐标，然后进行了纠偏、去重等处理；城市建成区边界提取模块：用以执行步骤系统将清洗分类后的POI数据进行分割计算，利用H/T断裂法进行城市建成区识别，利用Laplacian磨光算法，对提取后离散的多边形进行保形除噪声计算，去除了建成区外的碎多边形，进而提取城市建成区；本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的建成区快速提取方法及系统框架，无需提前考虑城市中心、人口结构等问题对建成区提取阈值的影像，因此更具有实用性，且提高了提取效率。
附图说明
图1是本专利技术实例提供的城市建成区边界快速提取方法及系统的流程图；图2是本专利技术实例的H/T断裂及Laplacian磨光具体操作图；图3是本专利技术实例省份位序
‑
规模曲线图图4是本专利技术实例的POI数据空间分布图；图5是本专利技术实例的POI+TIN示意图；图6是本专利技术实例Ht
‑
index缩放层次图；图7是本专利技术实例建成区边界提取结果图。
具体实施方式
以下结合附图及实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
下面参见图1对本专利技术所述建成区快速提取方法进行详细说明。本专利技术提供一种建成区快速提取方法，其包括以下步骤：如图1所示，本专利技术提供一种建成区快速提取方法，包括以下步骤：步骤S1：批量获取POI数据集，对获取POI数据进行了纠偏、去重、转换为WGS
‑
84坐标系等处理，以北京市为例，通过高德地图开放平台中的API接口，批量获取POI，包括POI坐标地址、类型、名称信息。清洗后的POI数据共计839188条，作为建成区提取阈值的数据源。步骤S2：利用清洗后的POI数据建立一个不规则三角网(TIN)，请参阅图2，为本专利技术实例获取的POI和TIN叠加图；步骤S3：绘制H/T断裂曲线图，确定城市建成区快速提取的阈值H(取值范围为1/2、1/3、1/4
……
)，本实例以1/2作为H/T断裂阈值进行分割计算(H＝1/2)。步骤S4：计算阈值H＝1/2对应的TIN边长值Tn，本实例的计算公式为：其中，T1为第一次计算的TIN边长均值，Q为所有边线数量，V
i
为第i条边线的边长。步骤S5：若边长值大于T
n
的边线数量占参与本次分割的所有边线数量的比例不超过H/T断裂阈值，继续对超过Tn的边线进行分割，直到Tn以上的边线的个数比例超过H/T断裂阈值。本实例的第n轮循环计算公式如下：其中，Mean(n)为第n次计算的TIN得均值，q
n
为第n次计算的边线数量，V
in
为第i条计入第n次计算的边长值，Head(n)为第n次循环计算的大于均值边长个数占第n轮边长总个数的比值。步骤S6：假设计算至第n轮循环结束，则将Mean(n
‑
1)作为城市建成区提取阈值，所有边长值小于Mean(n
‑
1)的围成区域即为城市建成区斑块。步骤S7：对于离散的多边形网格曲面，将顶点的Laplacian算子离散地表示为：L(p
i
)＝ω
i,
‑1(p
i
‑1‑
p
i
)+ω
i,1
(p
i+1
‑
p
i
)其中，ω
i,
‑1,ω
i,1
>0且ω
i,
‑1+ω
i,1
＝1。实验中，我们取值为H/T断裂阈值，用来消除噪声碎多边形，从而获得最终建成区边界。同时，本专利技术还提供一种建成区快速提取系统框架，其包括：POI数据集获取模块：用以执行步骤系统获取批量POI数据集，以北京市为例，获取839188个POI数据；POI数据集清洗模块：用以执行步骤系统对获取POI数据集进行预处理，将其坐标转换成WGS
‑
84坐标系，然后进行了纠偏、去重等处理，本专利技术实例进行POI数据集清洗后，获得839188个POI数据；城市建成区边界提取模块：用以执行步骤系统将清洗分类后的POI数据进行分割计算，利用H/T断裂法进行城市建成区边界的提取，再利用Laplacian磨光算法去除噪声碎多边形，进而提取城市建成区。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范
围的限制，所属领域技术人员应该明白，本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建成区快速提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：批量获取POI数据集，对获取POI数据坐标进行了纠偏、去重等处理；S2：利用清洗后的POI数据创建不规则三角网(TIN)；S3：绘制TIN边长数据分布曲线图，根据TIN边长数据分布曲线图判断H/T断裂阈值(1/2、1/3、1/4
……
)；S4：根据断裂阈值计算TIN分割边线数量；S5：若大于分割边长值的三角形边线数量占参与本次分割的所有边线数量的比例不超过H/T断裂阈值，继续对超过分割边长值的所有边线进行步骤S4
‑
S5的循环计算；S6：直到分割边长值以上的边线数量比例超过H/T断裂阈值，结束循环计算，假设循环n轮结束，则小于n
‑
1轮循环的分割边长值的边线围成的区域即为城市建成区初步提取结果；S7：引入面片重心不变的约束条件，利用Laplacian磨光算法，对提取后离散的多边形进行保形除噪声计算，去除了建成区外的碎多边形，最终描绘建成区边界形态。2.根据权利要求1所述的建成区快速提取方法，其特征在于：系统利用应用程序编程接口编写Python网络爬虫算法，进而批量获取POI数据集。3.根据权利要求2所述的建成区快速提取方法，其特征在于：POI数据包括坐标地址、类型、名称等信息。4.根据权利要求3所述的建成区快速提取方法，其特征在于，所述方法还包括：系统将POI数据集作为基础数据源，并将其坐标转换为WGS
‑
84坐标，然后进行了去重、纠偏等处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潜心，曹芳洁，邱芸，黄芳，罗彩玉，赵芬奇，韩珊，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：