本发明专利技术涉及一种基于栅格化GIS空间关系判断方法及其系统。步骤1，输入矢量方式表示的几何体表达的图形，由栅格单元对所述图形进行压盖，栅格单元以对其压盖所述图形的要素ID为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引，对形成索引的几何体表达进行分块，每个栅格单元具有对其压盖的所述图形在所述栅格单元的实际占用面积的信息；步骤2，两个经过栅格单元压盖的所述图形中，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，得出所述两个经过栅格单元压盖的以矢量方式表示的几何体表达的GIS空间关系判断结果。
【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空间关系判断方法及其系统。
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关系已经成为了信息系统关系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(Geographical Information System，缩写为 GIS)可定义为用于采集、存储、关系、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hternet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。空间关系算子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。OGC(Open Geospatial Consortium，开放地理信息联盟)的Web要素服务(Web Feature krvice)规范中的空间过滤器是通过空间查询方式获取要素数据的有力方式，规范中提出了 Disjoint/Intersect、 Equal,DWithin/BeyondJouch、Cross、Within/Contain、Overlap、BBOX 等多种空间查询关系算子过滤器。—种常见的空间关系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关系算子的算法来完成，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关系算子实现方法，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，本文提供了一种基于栅格的GIS空间关系判断方法及其系统，命名为FSRS (feature shadow rasterazation signature)。在满足互联网地图应用精度要求的前提下，能够减少运算的时空代价，提高计算效率。相比于已有的同类研究成果(如四色栅格等)，FSRS算法则能明显提高算子的准确率。本专利技术提出并实现了一种新的地图/空间关系方法及其系统一基于栅格技术的空间关系判断方法及其系统，命名为FSRS。为克服矢量空间关系判断的时间与空间复杂度较高的缺点，提出了栅格空间关系算法实现框架，实现了包括Disjoint、IntersectEqual、 DWithin、Beyond、Touch, Cross、Within、Contain、Overlap、BBOX 等^^一种空间关系算子 /过滤器οDisjoint 分离，两个几何图形的边界和内部不相交。Intersect 相交，两个几何图形没有分离(Non-DisJoint)。Equal 相等，两个几何图形具有相同的边界和内部。Dffithin 区域包含，查询一个圆形范围内的几何图形，需要给一个距离参数。Beyond 与 DWithin 相反。Touch 接触，两个几何图形的边界相交，但是内部不相交。Cross 交叉，一个几何图形的内部和另一个几何图形的边界和内部相交，但是它们的边界不相交。Within 包含于，一个几何图形的内部和边界完全在另一个几何图形的内部。Contain 包含，一个几何图形的内部完全包含了另一个几何图形的内部和边界。Overlap 重叠，两个几何图形的边界和内部相交Qntersect)。BBOX 矩形框相交，查找包含在矩形框内的所有几何图形。此算法基于亚像素精度，较现有成果可以更精确地记录边界栅格的覆盖面积，并根据覆盖面积计算出要素空间关系。同时，索引中关联了要素属性等信息，使得栅格图片具有地理要素的所有特征。利用城市类地理数据集的测试表明，算法的正确率大大高于四色栅格签名(4CRS)，在互联网环境精度可被接受的条件下，空间查询平均性能优于Oracle Spatial 约 10 15 倍。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分析功能成为一种新的挑战。而此专利提出的基于栅格的空间关系判断方法及其系统也同时可以通过根据预定义的地图比例尺，事先对生成的地图瓦片文件的方法来为网络地图服务器上提供空间关系判断功能。本文方法的框架主要分三个部分(1)生成栅格签名；也就是栅格化( 形成栅格索引生成(3)基于栅格签名进行空间关系算子的判断。一种基于栅格化GIS空间关系判断方法，其特征在于，包括步骤1，输入矢量方式表示的几何体表达的图形，由栅格单元对所述图形进行压盖，栅格单元以对其压盖所述图形的要素ID为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引；步骤2，对形成索引的图形进行分块，每个栅格单元具有对其压盖的所述图形在所述栅格单元的实际占用面积的信息；步骤3，两个经过栅格单元压盖的所述图形中，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，通过地理信息空间关系判断方法实现误差分析和置信度分析，得出所述两个经过栅格单元压盖的以矢量方式表示的图形的GIS空间关系判断结果。所述的基于栅格化GIS空间关系判断方法，其特征在于，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，根据线段斜率及增量依次判断该线段与所有横纵栅格线的交点，轮廓由 N个矢量点组成，每两个相邻矢量点组成一条线段，轮廓扫描过程就是逐个线段的扫描，这里的线段是指其中两个点的坐标组成的线段，交点的计算需要转换成亚像素精度，增量的计算公式描述如下其中delta为增量，fy为该线段压盖栅格点的实数坐标分量Y部分经过坐标转换通道所得的小数部分，设线段的起始点坐标为(xl，yl)，终止点坐标为(x2，y2), Δχ = X2-X1, Ay = y2-yi，可计算出受该直线所影响的整数栅格单元的cover和area，计算公式描述如下cov er = fy2-fylarea = (fx2+fxl) X cov er其中(fxl，fyl)为线段起始点的小数坐标部分，(fx2，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于栅格化ＧＩＳ空间关系判断方法，其特征在于，包括：步骤１，输入矢量方式表示的几何体表达的图形，由栅格单元对所述图形进行压盖，栅格单元以对其压盖所述图形的要素ＩＤ为要素索引，栅格单元以坐标值为位置索引；步骤２，对形成索引的图形进行分块，每个栅格单元具有对其压盖的所述图形在所述栅格单元的实际占用面积的信息；步骤３，两个经过栅格单元压盖的所述图形中，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，通过地理信息空间关系判断方法实现误差分析和置信度分析，得出所述两个经过栅格单元压盖的以矢量方式表示的图形的ＧＩＳ空间关系判断结果。
【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，方金云，
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
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