專利名稱：一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)的集成與融合方法，屬于地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海陸矢量地圖數(shù)據(jù)融合由于可以綜合矢量海圖與矢量陸圖的信息，因而可以消除單個矢量海圖或單個矢量陸圖數(shù)據(jù)所帶來的信息單ー以及在空間上的局限性，得到信息豐富、質(zhì)量更高的信息，更能滿足人們的應(yīng)用需求。隨著地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，人們對地理空間矢量數(shù)據(jù)的需求越來越迫切，而海、陸矢量數(shù)據(jù)往往在空間基準、語義編碼、 存儲格式上等存在差異，這使得海陸矢量地圖數(shù)據(jù)的集成與融合得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)集成是把不同來源、格式、比例尺、多投影方式或大地坐標系統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機集中，從而實現(xiàn)地理信息的共享。數(shù)據(jù)集成的內(nèi)容包括空間基準的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)ー以及語義編碼的統(tǒng)一。目前數(shù)據(jù)集成的方法大致有三種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)互操作和數(shù)據(jù)直接訪問，其中數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換是最簡單、最實用的方法?？臻g數(shù)據(jù)融合是指將同一地區(qū)不同來源的空間數(shù)據(jù)，采用不同的方法，重新組合專題數(shù)據(jù)，統(tǒng)一物體的分類分級和屬性，進ー步改善物體的幾何精度，消除以下差異空間物體在不同的空間數(shù)據(jù)模型中多次采集所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)描述上的差異；相同或不同的數(shù)據(jù)模型采用不同的分類分級方法采集所產(chǎn)生的要素屬性差異；空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用目的不同表現(xiàn)在要素綜合詳細程度上的差異以及多次數(shù)字化所產(chǎn)生的幾何位置差異?？臻g數(shù)據(jù)融合首先要實現(xiàn)不同矢量圖中同名實體的匹配。同名實體匹配就是通過分析空間實體的差異和相似性識別出不同來源圖中表達現(xiàn)實世界同一地物或地物集(即同名實體)的過程。同名實體匹配是數(shù)據(jù)融合中的關(guān)鍵技木，根據(jù)實體匹配類型可分為點實體匹配、線實體匹配和面實體匹配。對于點實體及線實體的匹配技木，目前已經(jīng)比較成熟，比如基于緩沖區(qū)的匹配算法以及基于空間關(guān)系的匹配方法等，而對于面實體的匹配往往比較困難，還沒有成熟的解決方案。雖然從幾何角度講，面實體是由線實體構(gòu)成，線實體由點實體構(gòu)成，面實體的匹配是基于點或線實體的匹配來實現(xiàn)的，由于面實體邊界的起始點與終止點不明確，因此使用這種匹配方法來解決面實體的匹配問題是不合適的。COBB M提出了基于知識的非空間屬性數(shù)據(jù)的匹配策略，該方法通過計算屬性項的相似度值來確定匹配實體，它在很大程度上依賴于數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)模型及屬性數(shù)據(jù)類型等。YUAN S提出面質(zhì)心結(jié)合多種匹配檢驗規(guī)則的幾何匹配方法，通過面實體柵格化后收縮來確定質(zhì)心，然后將其矢量化，用點在面內(nèi)的規(guī)則進行粗匹配，再結(jié)合多邊形的面積A和面密度C進行匹配檢驗，最終判斷匹配情況。張橋平提出基于模糊拓撲關(guān)系分類的匹配方法，先由面實體之間的重疊面積確定兩個面實體之間可能的對應(yīng)關(guān)系，然后計算兩個面實體之間的形態(tài)距離，并由形態(tài)距離的模糊分類確定兩個面實體之間的模糊拓撲關(guān)系， 據(jù)此確定同名面實體匹配結(jié)果。這種方法主要著眼于城市地圖中的建筑物面實體，對于其他形狀復(fù)雜的面實體(如湖泊、島嶼等)卻不能很好的匹配。對于現(xiàn)有的面實體匹配方法，大多存在著工作量大、處理速度慢、處理數(shù)據(jù)過程復(fù)雜的特點，這使得大批量處理矢量數(shù)據(jù)費時、費力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，針對海陸矢量地圖數(shù)據(jù)各自的特點，提供一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法。在數(shù)據(jù)集成過程中，克服各自數(shù)據(jù)模型的缺陷， 提出一種簡單的、易于讀取的數(shù)據(jù)格式；在數(shù)據(jù)融合過程中，避免同名面實體匹配過程的繁瑣，提出一種基于多邊形簡化的同名面實體匹配方法，該方法簡單易行，適合大批量處理矢量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，包含以下幾個步驟步驟ー根據(jù)海、陸矢量地圖數(shù)據(jù)各自的特點進行數(shù)據(jù)規(guī)范化預(yù)處理，處理過程包括坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換、地圖投影的轉(zhuǎn)換和語義編碼的統(tǒng)一。步驟ニ 設(shè)計ー種新的數(shù)據(jù)格式，將矢量海圖及矢量陸圖的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)ー為新的數(shù)據(jù)格式，該數(shù)據(jù)格式簡單、易于快速讀取。步驟三讀取統(tǒng)一后的矢量海圖及矢量陸圖數(shù)據(jù)，將矢量海圖、矢量陸圖集成到地理信息系統(tǒng)中來，使它們同時顯示；步驟四分別對來自矢量海圖、矢量陸圖的數(shù)據(jù)進行同名實體的匹配，對于簡單的同名點實體、同名線實體的匹配主要采用直接幾何匹配策略，而對于同名面實體的匹配，設(shè)計ー種新的匹配方法，即將面實體經(jīng)過化簡成四邊形或八邊形后再采用幾何匹配的方法進行匹配，這樣可以大大縮小匹配的范圍，同時提高匹配速度，適用于大批量處理矢量數(shù)據(jù)。步驟五對匹配得到的同名實體進行幾何及屬性上的合井。本發(fā)明的優(yōu)點在干在數(shù)據(jù)集成中，通過提出ー種新的數(shù)據(jù)格式(命名為.DAT)，將原有的海陸矢量地圖數(shù)據(jù)格式均轉(zhuǎn)換為.DAT的數(shù)據(jù)格式，這種數(shù)據(jù)格式將地圖控制信息、索引數(shù)據(jù)以及位置坐標數(shù)據(jù)封裝在一個文件中，以圖層為單位進行存儲。該存儲格式便于圖層的管理，且讀取相應(yīng)圖層數(shù)據(jù)時，只需打開一次數(shù)據(jù)文件，避免了地圖控制文件、索引文件以及位置坐標文件分開存儲時多次打開文件進行讀寫的缺陷，這可以大大提高數(shù)據(jù)讀取的速度，同時也ー 定程度上縮小了地圖數(shù)據(jù)文件的大小。在數(shù)據(jù)融合中，對于同名面實體的匹配，提出了一種基于多邊形簡化的面實體匹配方法。以往的面實體匹配技術(shù)往往直接將面實體的所有點要素應(yīng)用到匹配過程中，由于面實體通常是由大量的點實體構(gòu)成，從而不可避免地増加了面實體匹配的復(fù)雜度，且匹配速率也難以達到理想的效果。在同名面實體匹配之前，先將面實體簡化為四邊形或八邊形， 這樣就可以用四個點或八個點代替構(gòu)成面實體的大量的點實體參與幾何、拓撲匹配，可以降低同名面實體匹配的復(fù)雜度，提高匹配速率。采取這種同名面實體的匹配方法，還可以將各圖層的多邊形化簡結(jié)果存儲成文件形式，以便以后同其他矢量地圖數(shù)據(jù)融合。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明的空間坐標系轉(zhuǎn)換流程；
圖3是本發(fā)明的海陸融合屬性編碼結(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明的DAT數(shù)據(jù)格式結(jié)構(gòu)圖；圖5A是本發(fā)明的多邊形化簡為八邊形；圖5B是本發(fā)明的多邊形化簡為四邊形；圖6A是本發(fā)明的融合前的矢量海圖；圖6B是本發(fā)明的融合前的矢量地圖；圖6C是本發(fā)明的海陸融合后的矢量圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步的詳細說明。本發(fā)明是一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，流程如圖1所示，包括以下幾個步驟步驟ー海陸矢量地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理。分別讀取海圖數(shù)據(jù)文件及陸圖數(shù)據(jù)文件中的位置數(shù)據(jù)，如經(jīng)讀取某點的經(jīng)緯度坐標為U，y)，對所有的位置坐標(X，y)進行如下的轉(zhuǎn)換，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)。具體為(1)坐標系的轉(zhuǎn)換流程如圖2所示，其中，當坐標系1為海圖坐標系時，坐標系2為陸圖坐標系；當坐標系1為陸圖坐標系時，坐標系2為海圖坐標系。讀取海、陸圖的數(shù)據(jù)文件，分別獲取海、陸圖數(shù)據(jù)采用的空間坐標系，然后通過坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將其中一種空間坐標系下的數(shù)據(jù)經(jīng)運算后轉(zhuǎn)換為另一種坐標系下的數(shù)據(jù)(如，將海圖的坐標系轉(zhuǎn)為陸圖的坐標系，或者將陸圖的坐標系轉(zhuǎn)為海圖的坐標系)，重新存儲到數(shù)據(jù)文件中。(2)地圖投影的轉(zhuǎn)換讀取海、陸圖的數(shù)據(jù)文件，分別獲取海、陸圖數(shù)據(jù)采用的投影方式，將其中ー種投影方式下的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另ー種投影方式下的數(shù)據(jù)，并重新存儲到數(shù)據(jù)文件中。舉例我國陸圖常采用的是高斯-克呂格投影方式，而海圖采用的是墨卡托投影方式，可以采用解析變換法中的反解變換法將二者統(tǒng)一，具體為將高斯-克呂格投影方式轉(zhuǎn)換為墨卡托投方式影的步驟為高斯-克呂格投影方式下某點平面坐標ヰ地圖投影點的地理坐標ヰ墨卡托投影方式下該點的平面坐標。其中高斯-克呂格投影方式下的平面坐標轉(zhuǎn)換為地理坐標，如式1所示

權(quán)利要求
1.一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，包括以下幾個步驟步驟ー海陸矢量地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理；分別讀取海圖數(shù)據(jù)文件及陸圖數(shù)據(jù)文件中的位置數(shù)據(jù)，對于讀取某點的經(jīng)緯度坐標為 (X，y)，對所有的位置坐標(X，y)進行如下的轉(zhuǎn)換，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，具體為(1)坐標系的轉(zhuǎn)換讀取海、陸圖的數(shù)據(jù)文件，分別獲取海、陸圖數(shù)據(jù)采用的空間坐標系，然后通過坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將其中一種空間坐標系下的數(shù)據(jù)經(jīng)運算后轉(zhuǎn)換為另一種坐標系下的數(shù)據(jù)，重新存儲到數(shù)據(jù)文件中；(2)地圖投影的轉(zhuǎn)換讀取海、陸圖的數(shù)據(jù)文件，分別獲取海、陸圖數(shù)據(jù)采用的投影方式，將其中ー種投影方式下的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另ー種投影方式下的數(shù)據(jù)，并重新存儲到數(shù)據(jù)文件中；(3)語義編碼的統(tǒng)一首先將海圖與陸圖進行統(tǒng)一要素分類，然后根據(jù)分類情況制定融合的屬性編碼表，各類要素遵照統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)進行編碼；步驟ニ 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；構(gòu)建DAT數(shù)據(jù)格式，DAT數(shù)據(jù)格式包括頭數(shù)據(jù)區(qū)、索引數(shù)據(jù)區(qū)和位置數(shù)據(jù)區(qū)；其中，頭數(shù)據(jù)區(qū)由5120個字節(jié)構(gòu)成，包括圖名、圖號、投影方式、比例尺、圖幅控制信息、索引區(qū)首地址、數(shù)據(jù)區(qū)地址；索引區(qū)由N個結(jié)構(gòu)體對象組成，每個結(jié)構(gòu)體對象占據(jù)98字節(jié)的內(nèi)存空間， 分別記錄點、線、多邊形實體的類別、要素類型、要素層號、要素序號、維數(shù)、屬性編碼、要素位置坐標偏移量信息，通過索引區(qū)快速的定位所要查詢的對象實體所在數(shù)據(jù)區(qū)的偏移量; 位置數(shù)據(jù)區(qū)存儲相應(yīng)對象的位置坐標；通過編程新建并打開ー個空的“.DAT”格式的數(shù)據(jù)文件，從矢量海圖與矢量陸圖數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)，按照DAT數(shù)據(jù)格式的標準向新建文件的頭數(shù)據(jù)區(qū)、索引數(shù)據(jù)區(qū)和位置數(shù)據(jù)區(qū)存入相應(yīng)數(shù)據(jù)，同時根據(jù)已編寫的屬性編碼表將新編碼寫入到各對象的對應(yīng)位置上，最終以圖層為單位分別保存成“.DAT”格式的數(shù)據(jù)文件，統(tǒng)ー編碼時設(shè)計18個圖層，完成達到矢量海圖、矢量陸圖數(shù)據(jù)格式向DAT格式轉(zhuǎn)換；步驟三海陸矢量數(shù)據(jù)的集成顯示；將矢量海圖、陸圖的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為.DAT數(shù)據(jù)格式以后，通過編程分別打開矢量海圖、 陸圖各圖層的數(shù)據(jù)文件，逐層逐對象的讀取數(shù)據(jù)，結(jié)合融合屬性編碼表，不同的屬性編碼采用不同的符號表示，將海、陸圖的數(shù)據(jù)集成顯示到了一個系統(tǒng)中；步驟四同名實體匹配；讀取海、路圖數(shù)據(jù)，確定實體類型后，根據(jù)實體類型選擇匹配方法，實現(xiàn)同名實體匹配；步驟五同名實體合井；同名實體幾何位置合并的方法是取其精度高的數(shù)據(jù)，而舍棄精度低的數(shù)據(jù)，海上部分采用海圖上的信息，陸上的信息以陸圖數(shù)據(jù)為準，對于非重復(fù)的數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)全面的一方，經(jīng)過以上五個步驟完成海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，所述的步驟ー的(1)中，坐標系的轉(zhuǎn)換為將海圖的坐標系轉(zhuǎn)為陸圖的坐標系，或者將陸圖的坐標系轉(zhuǎn)為海圖的坐標系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，所述的步驟ー的( 中，當陸圖常采用的是高斯-克呂格投影方式，海圖采用的是墨卡托投影方式，采用解析變換法中的反解變換法將二者統(tǒng)一，將高斯-克呂格投影方式轉(zhuǎn)換為墨卡托投方式影的步驟為高斯-克呂格投影方式下某點平面坐標ヰ地圖投影點的地理坐標ヰ 墨卡托投影方式下該點的平面坐標，具體為高斯-克呂格投影方式下的平面坐標轉(zhuǎn)換為地理坐標，如式1所示
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，所述的步驟ー的(3)中，融合后分類情況及屬性編碼表如表1所示表1海陸融合的屬性編碼表
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，所述的步驟四中，當實體類型為點實體或者線實體或者面實體時，分別對應(yīng)采用下述方法進行同名實體匹配(1)同名點實體匹配通過計算兩個點實體之間的歐幾里德距離來確定兩個點實體是否為同名實體，歐幾里德距離如式(3)所示；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，其特征在干，所述的閾值R取ぶ*像素點大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海陸矢量地圖數(shù)據(jù)集成與融合的方法，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集成顯示、同名實體匹配及同名實體合并等步驟。本發(fā)明提出的DAT數(shù)據(jù)格式將地圖控制信息、索引數(shù)據(jù)以及位置坐標數(shù)據(jù)封裝在一個文件中，以圖層為單位進行存儲。該存儲格式便于圖層的管理，且讀取相應(yīng)圖層數(shù)據(jù)時，只需打開一次數(shù)據(jù)文件，可以大大提高數(shù)據(jù)讀取速度，同時也一定程度上縮小了地圖數(shù)據(jù)文件的大小。另外，本發(fā)明提出的基于多邊形簡化的同名面狀實體匹配方法，可以用簡化得到的四個點或八個點代替構(gòu)成面狀實體的全部點實體參與匹配過程，從而可以降低復(fù)雜度，提高匹配速率，同時可將化簡結(jié)果存儲成文件形式，便于二次使用。
文檔編號G06F17/30GK102567492SQ20111043419
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者劉廠, 張振興, 張敏, 李剛, 沈志峰, 趙玉新 申請人:哈爾濱工程大學(xué)