ＧＩＳ空间谓词判断方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种ＧＩＳ空间谓词判断的方法及其系统，方法包括：步骤１，对于输入的图层生成对应的栅格底图，栅格底图的栅格单元以压盖所述栅格单元的图层的图形的要素ＩＤ为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引，每个栅格单元具有对其压盖的图形在所述栅格单元的实际占用面积的比值；步骤２，对于两个待比较的图层，两个图层中栅格底图中坐标相同的栅格单元相互对应，将相对应的两个栅格单元的实际占用面积的信息进行比较，得出所述两个图层的ＧＩＳ空间谓词判断结果。本发明专利技术能够减少计算量，提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及GIS (Geographical Information System，地理信息系统)领域，尤其 涉及GIS空间谓词判断方法及其系统。
技术介绍
地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。 据估计，80%以上的数据都具有空间属性，而对这些空间数据的管理已经成为了信息系统 管理的一个重要组成部分，其应用十分广泛。一般来说，地理信息系统(Geographic Information System，缩写为GIS)可定义 为用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处 理海量空间信息的通用技术。随着GIS自身的发展和经济与社会的信息化，GIS开始融入信息技术的主流。由 于GIS技术能较好地解决基于时空框架的数据建模问题，填补了传统信息技术在这方面的 空白，逐步成为信息技术的核心支撑技术。基于Web的地图应用使得GIS的用户从专业人士迅速扩大到公众。以Web编程接 口的形式提供空间信息服务成为GIS与其他的业务信息系统进行应用整合的重要途径，这 为GIS应用开辟了更广阔的应用范围和场景。但是，基于Internet的GIS的体系结构决定 了大量的业务逻辑集中在服务器端。满足众多用户(包括Web服务客户端)的访问并保证 服务质量，给后端服务器的性能、可扩展性提出了更高的要求。空间谓词是比较两个空间对象并返回一个布尔变量值作为结果，它表明了存在于 两个空间对象之间特殊的关系。如是否相交、是否相互包含等。空间谓词是GIS的核心， 是GIS区别于一般的信息系统、CAD (计算设计辅助设计)或者电子地图系统的主要标志之 — ο OGC (Open Geospatial Consortium，开放地理信息联盟)的 web 要素服务(Web Feature Service)规范中的空间过滤器是通过空间谓词方式获取要素数据的有力方式，规范中提出 了 Disjoint/Intersect、Equals、Within/Contains、Overlaps、BBOX 等多种空间谓词过滤ο空间谓词，配合空间数据的属性信息，能提供强大、丰富的空间数据查询功能。空 间谓词以及空间分析功能具有算法复杂、计算密集等特点，如何在Web上提供空间谓词的 功能，在学术研究与工程实践上，都具有重要的意义，能促进GIS应用的Web迁移并促进GIS 应用与其他应用的融合。随着网络地图服务的流行，如何在网络地图服务器上提供空间谓 词功能成为需要解决的问题。一种常见的空间谓词判断方法是利用计算几何来实现。作为计算机科学的一个分 支，计算几何主要研究解决几何问题的算法。常见的做法是针对两个多边形进行，在大量的 多边形计算面前无能为力。如果采用“暴力”算法，通过反复调用两个多边形空间谓词的算 法来完成，则算法实现计算复杂度高，实用性差。如基于出入点判别的空间谓词实现方法， 如何确定交点的进点、出点属性在实际的图形中会遇到众多的特殊情况。特别是在发生了7线段与线段交在端点、线段与线段重叠的情况下，如何区分交点的出点、入点情况非常复杂 导致效率降低。这类做法中采用的线段求交算法一般是采用平面扫描算法，优点是结果比 较精确，缺点是由于要进行频繁的坐标排序、角度计算等操作，计算量大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了 GIS空间谓词判断方法及其系统，能够减少计算量，提高计算效率。本专利技术公开了一种GIS空间谓词判断的方法，包括步骤1，对于输入的图层生成对应的栅格底图，栅格底图的栅格单元以压盖所述栅 格单元的图层的图形的要素ID为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引，每个栅格单元 具有对其压盖的图形在所述栅格单元的实际占用面积的比值；步骤2，对于两个待比较的图层，两个图层中栅格底图中坐标相同的栅格单元相互 对应，将相对应的两个栅格单元的实际占用面积的信息进行比较，得出所述两个图层的GIS 空间谓词判断结果。所述步骤1进一步为，步骤21，输入矢量方式表示的图层中地理要素的图形的矢量点，按显示屏幕的分 辨率对地理要素的矢量点坐标进行坐标转换，按显示屏幕的像素点进行栅格划分，栅格单 元以坐标值为位置索引，栅格单元以对其压盖的图形的要素ID为要素索引；步骤22，对图层中的图形进行轮廓扫描，对于每个图形，按如下公式计算图形的轮 廓线经过的每一栅格单元的权值和覆盖面积，cov er = fy2-fylarea = (fx2+fxl) X cov er其中，(fxl，fyl)为经过所述栅格单元的轮廓的线段起始点的小数坐标部分， (fx2, fy2)为经过所述栅格单元的轮廓的线段终止点的小数坐标部分，cover为权值，area 为覆盖面积；步骤23，对于每个图形，绘制控制器遍历图形的轮廓经过的栅格单元，依据所述栅 格单元的覆盖面积判断所述栅格单元是否被图形完全填充，对完全填充的栅格单元和未完 全填充的栅格单元分别进行标记，并将轮廓内的栅格单元进行跨度填充，将所述栅格单元 标记为完全填充；步骤24，将完全填充的栅格单元的图形在栅格单元的实际占用面积的比值设置为 100% ；对于未完全填充的栅格单元，根据所述栅格单元的权值和覆盖面积计算所述栅格单 元的图形在栅格单元的实际占用面积的比值；保存栅格单元的位置索引、要素索引和实际 占用面积的比值，进而生成所述图形对应的栅格底图。在GIS空间谓词判断为判断两个图层间是否有相交图形时，所述步骤2进一步为，步骤31，对于两个待比较的图层，两个图层的栅格底图中坐标相同的栅格单元相 互对应，遍历栅格单元；步骤32，对于遍历的栅格单元，计算所述栅格单元对应于两个图层的实际占用面 积的比值的和，判断所述和是否大于100%，如果是，执行步骤33 ；步骤33，停止遍历，GIS空间谓词判断结果为两个图层相交。8所述步骤33还包括，步骤41，返回所述栅格单元在两个栅格底图中对应的要素ID。所述步骤31前还包括步骤51，分别确定两个待比较的图层的外包，以两个图层的外包的相交区域为遍 历区域；所述步骤31中遍历栅格单元进一步为，步骤52，对遍历区域中的栅格单元进行遍历。所述步骤32还包括步骤61，如果遍历的所有栅格单元的所述实际占用面积的比值的和都不大于1， 则执行步骤62 ；步骤62，按如下公式计算平均期望值， 其中，cellareal为遍历的栅格单元对应于一个图层的实际占用面积的比值， cellarea2为所述栅格单元对应于另一个图层的实际占用面积的比值，count为遍历的栅 格单元的数量；步骤63，如果平均期望值大于预设的条件阀值，则GIS空间谓词判断结果为两个 图层相交。在GIS空间谓词判断为判断两个图层间是否有包含关系的图形时，确定包含图层 和被包含图层，所述步骤2进一步为，步骤71，对于包含图层中的每个图形，比较所述图形和被包含图层中每个图形的 在同一栅格单元的实际占用面积比值，将被包含图层中实际占用面积的比值都不大于所述 图形的实际占用面积比值的图形为所述图形的包含图形。在GIS空间谓词判断为判断两个图层间是否有包含关系的图形时，确定包含图层 和被包含图层，所述步骤2进一步为，步骤81，对于包含图层的每个图形，以被包含图层中的所有图形为所述图形的比 较图形，并组成结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＩＳ空间谓词判断的方法，其特征在于，包括：步骤１，对于输入的图层生成对应的栅格底图，栅格底图的栅格单元以压盖所述栅格单元的图层的图形的要素ＩＤ为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引，每个栅格单元具有对其压盖的图形在所述栅格单元的实际占用面积的比值；步骤２，对于两个待比较的图层，两个图层中栅格底图中坐标相同的栅格单元相互对应，将相对应的两个栅格单元的实际占用面积的信息进行比较，得出所述两个图层的ＧＩＳ空间谓词判断结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程振林，董慧，赵艳伟，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]