土地利用现状变更调查中变更图斑移动更新方法

摘要

本发明公开一种土地利用现状变更调查中变更图斑移动更新方法，其特征在于：包括以下步骤：根据更新图形的坐标信息从底图图斑数据集合A中依次遍历几何对象要素，检测出变化的图斑几何信息；然后通过发生变化的底图图斑An和变更图斑B的拓扑关系判别出两个几何对象的拓扑关系，最后将移动变更图斑B更新到底图图斑数据集合A中，此处的拓扑关系包括相离关系、包含关系以及覆盖关系、重叠关系、相等关系、被包含关系和被覆盖关系。本发明能够能够避免因变更数据不准确而重新进行外业数据的测量，节约一定的时间成本，提高工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法，具体涉及一种土地利用现状变更调查中变更 图斑移动更新方法。

背景技术

空间矢量数据更新方法主要涉及五个步骤：数据的获取；变化信息的提取 与表达；增量信息的提取；更新操作以及更新质量维护。对图斑矢量数据的更 新流程为利用本年度遥感监测成果和上年度土地调查数据库，并结合相关调查 资料，利用第三方软件平台对内业判读并提取全地类变化信息生成疑似变更图 斑的矢量文件；进行外业实地核实，主要通过人机交互的方式使用数据采集模 块，采集变更图形边界，确定其变更性质；将变更数据导入内业处理软件进行 数据更新并进行拓扑一致性检查，确保数据更新质量；最后更新空间数据库相 关底图数据。

利用外业采集的变更图斑更新底图已变化区域数据时，如果出现采集图斑 中的坐标点不对、坐标精度不足等问题时，将会对更新后的底图数据的准确性 产生影响，同时对更新后数据进行拓扑一致性检查时会存在拓扑关系的错误，在 这种情况下，则需要进行重测改正，如此就增加了土地利用现状变更调查的工 作量，降低了工作效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供了一种土 地利用现状变更调查中变更图斑移动更新方法，该方法能够在土地利用现状变 更调查中，利用测量设备和矢量底图数据发生变更的图斑，并且在移动终端中 将变更图斑更新到底图矢量数据集合中。

技术方案：本发明的一种土地利用现状变更调查中变更图斑移动更新方法， 包括以下步骤：根据更新图形的坐标信息从底图图斑数据集合A中依次遍历几 何对象要素，检测出变化的图斑几何信息；然后通过发生变化的底图图斑A_n和 变更图斑B的拓扑关系判别出两个几何对象的拓扑关系，最后更新发生变化的 底图图斑An，此处的拓扑关系包括包含关系以及覆盖关系与重叠关系。

进一步的，所述底图图斑An和变更图斑B的拓扑关系的判别方法如下：

采用底图图斑An和变更图斑B矩形包络快速排斥的方法判断底图图斑An 和变更图斑B之间是否存在相离关系；

采用射线法，即判别变更图斑B中的顶点与在底图图斑An内部、边界或外 部的分布情况，从而进一步判断出底图图斑An和变更图斑B二者的相交图斑之 间的包含关系、覆盖关系、重叠关系、相等关系、被包含关系以及被覆盖关系。

进一步的，如果底图图斑An与变更图斑B之间的拓扑关系为覆盖与重叠关 系，则计算An-An∩B：

(11)将简单要素模型中的图斑数据转化为拓扑图中由结点和边构成的平 面图数据结构，同时初始化平面图中的结点和边相对于自身图斑的拓扑关系，即 Label中的elt[0]中的值；

(12)采用单调链的平面扫描法求解底图图斑An与变更图斑B之间的交 点；

(13)底图图斑An和变更图斑B按边界分为内边界和外边界，将底图图 斑An的内边界和外边界的结点与变更图斑B的内边界和外边界的结点与步骤 (12)所得交点将图斑的内边界和外边界进行分割，分割成多条边；

(14)将底图图斑An与变更图斑B的结点、交点以及边构成一个平面拓 扑图，并判断该平面拓扑图中的结点和分割开的边相对于自身的拓扑关系，即 Label中的elt[0]，是否发生变化，如果改变，需要对elt[0]进行更新重新赋值， 然后计算结点和分割开的边相对于底图图斑An或者变更图斑B的拓扑关系，即 Label中的elt[1]的值；

(15)由于图斑的外边界数据为按顺时针方向存储，且图斑的内边界按照 逆时针方向存储，因此按照边的方向和结点、边的相对于底图图斑An与变更图 斑B的拓扑关系得到求异结果区域并自动构建结果图斑，此处的求异结果是指 A_n-A_n∩B；

(16)将得到的底图图斑An与变更图斑B的A_n-A_n∩B求异结果区域，根 据边的方向得到最终结果图斑，最后再将变更图斑B的几何对象添加到更新后 的底图图斑数据集合A中。

其中，所述步骤中(12)中底图变化图斑和变更图斑之间的交点的确定方法 为：

(121)将底图图斑An与变更图斑B的边分割成若干个线段斜率在同一象 限的单调链数据；

(122)底图图斑An与变更图斑B的边分割的单调链以单调链的起点和终 点X坐标作为扫描点值，较小的X值为扫描事件中的插入事件，较大的X值为 扫描事件中的删除事件，由此得到扫描事件集合SweepEvent；

(123)对扫描事件集合SweepEvent按照x的大小进行排序；

(124)遍历扫描事件集合SweepEvent，如果插入事件，则匹配对应的删除 事件，通过判别单调链是否来自同一图斑，如果不是，则存在交点；如果是，则 不存在交点，继续遍历；

(125)如果两单调链存在交点，则依次判断两单调链中线段是否相交，进 一步确定产生交点的线段的位置，从而得到唯一的交点值。

进一步的，如果底图图斑An与变更图斑B之间的拓扑关系为包含关系，将 变更图斑B的顶点数据作为底图图斑An的一个内边界顶点数据，将变更图斑B 顶点序列添加到底图图斑An的顶点序列之中，以实现对底图图斑数据集合A的 更新操作。

进一步的，如果底图图斑An与变更图斑B之间的拓扑关系为其他拓扑关系， 则不需要进行任何操作，其他拓扑关系包括：相离关系、相等关系、被包含关系 以及被覆盖关系。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明能够实现增量数据包的获取，并且在外业对底图数据实时更新 时，能够避免因变更数据不准确而重新进行外业数据的测量，节约一定的时间成 本，提高工作效率；

(2)本发明构建的自动更新模型能够自动的判别出更新的类型，从而根据 更新类型实现变更图斑的创建、删除和几何修改更新操作，节约了更新操作的 时间；

(3)本发明中通过变更图斑与底图变化图斑的拓扑关系的计算，大大减少 数据库更新后对数据进行拓扑一致性检查的错误和减少了几何运算的次数。

附图说明

图1为本发明中底图图斑数据集合和变更图斑数据示意图；

图2为本发明的主流程图；

图3为本发明中图斑几何运算流程图；

图4为为本发明中利用平面扫描法线段求交点的流程图；

图5为实施例中某省市乡镇底图图斑和变更图斑示意图；

图6为实施例中某省市乡镇更新后的底图图斑。

具体实施方式

下面对本发明技术方案结合实施例和附图进行详细说明。

为更好地理解本发明，在此对以下概念作出说明。

首先，需要对点、线以及面几何对象的边界、内部和外部作出界定，如表1 所示：

表1

几何类型 内部 边界 外部 点 点 空 空 线 线段除去端点以外的所有剩余点 两个端点 不属于内部和边界点 面 组成多图斑的环内部的所有点 环 不属于内部和边界点

相离关系(Disjoint)是指目标几何对象和更新几何对象的边界和内部不相 交；

相等关系(Equal)是指更新几何对象与目标几何对象之间具有相同的内部 和边界；

包含关系(Contain)是指更新几何对象的内部和边界都完全在目标几何对 象的内部；

被包含关系(Inside)是指目标几何对象的内部和边界都完全在更新几何对 象的内部；

覆盖关系(Cover)是指更新几何对象完全在目标几何对象的内部或边界上 且他们在边界相交；

被覆盖关系(CoverBy)是指目标几何对象完全在更新几何对象的内部或边 界上且他们在边界上相交；

重叠关系(Overlap)：更新几何对象与目标几何对象的内部重叠且边界相交。

Label可用来表达两空间对象之间的拓扑关系，Label是用来描述拓扑图中结 点和边相对于自身几何对象和另一个几何对象相对位置关系的量。因此一般每个 几何体的Label中存在由两个属性值elt[0]和elt[1]，对于结点和边中的Label， 每个元素属性只能有一个值，即on，对于面中Label每个元素的属性有三个值： on、left、right。这些属性可以取值为boundary、interior、exterior，这些分别表 示几何对象相对于拓扑图中另一个几何对象的拓扑关系。

如图1所示，为本发明中底图图斑数据集合和变更图斑数据示意图，在图1 中，底图图斑数据集合为A，变更图斑为B，底图图斑数据集合中被标记的部分 为与变更图斑存在交集的图斑，分别被标记为A_n，其中农n∈[1,2,…]。

如图2至图4所示，本发明的一种土地利用现状变更调查中变更图斑移动更 新方法，包括以下步骤：根据更新图形的坐标信息从底图图斑数据集合A中依 次遍历几何对象要素，检测出变化的图斑几何信息；然后通过发生变化的底图图 斑A_n和变更图斑B的拓扑关系判别出两个几何对象的拓扑关系，最后更新发生 变化的底图图斑An，此处的拓扑关系包括包含关系以及覆盖关系与重叠关系。

其中，底图图斑An和变更图斑B的拓扑关系的判别方法如下：

采用底图图斑An和变更图斑B矩形包络快速排斥的方法判断底图图斑An 和变更图斑B之间是否存在相离关系；

采用射线法，即判别变更图斑B中的顶点与在底图图斑An内部、边界或外 部的分布情况，从而进一步判断出底图图斑An和变更图斑B二者的相交图斑之 间的包含关系、覆盖关系、重叠关系、相等关系、被包含关系以及被覆盖关系。

本发明中，如果底图图斑An与变更图斑B之间的拓扑关系为覆盖与重叠关 系，则计算An-An∩B：

(11)将简单要素模型中的图斑数据转化为拓扑图中由结点和边构成的平 面图数据结构，同时初始化平面图中的结点和边相对于自身图斑的拓扑关系，即 Label中的elt[0]中的值；

(12)采用单调链的平面扫描法求解底图图斑An与变更图斑B之间的交 点；

而底图变化图斑和变更图斑之间的交点的具体确定方法为：

(121)将底图图斑An与变更图斑B的边分割成若干个线段斜率在同一象 限的单调链数据；

(122)底图图斑An与变更图斑B的边分割的单调链以单调链的起点和终 点X坐标作为扫描点值，较小的X值为扫描事件中的插入事件，较大的X值为 扫描事件中的删除事件，由此得到扫描事件集合SweepEvent；

(123)对扫描事件集合SweepEvent按照x的大小进行排序；

(124)遍历扫描事件集合SweepEvent，如果插入事件，则匹配对应的删除 事件，通过判别单调链是否来自同一图斑，如果不是，则存在交点；如果是，则 不存在交点，继续遍历；

(125)如果两单调链存在交点，则依次判断两单调链中线段是否相交，进 一步确定产生交点的线段的位置，从而得到唯一的交点值；

(13)底图图斑An和变更图斑B按边界分为内边界和外边界，将底图图 斑An的内边界和外边界的结点与变更图斑B的内边界和外边界的结点与步骤 (12)所得交点将图斑的内边界和外边界进行分割，分割成多条边；

(14)将底图图斑An与变更图斑B的结点、交点以及边构成一个平面拓 扑图，并判断该平面拓扑图中的结点和分割开的边相对于自身的拓扑关系，即 Label中的elt[0]，是否发生变化，如果改变，需要对elt[0]进行更新重新赋值， 然后计算结点和分割开的边相对于底图图斑An或者变更图斑B的拓扑关系，即 Label中的elt[1]的值；

(15)由于图斑的外边界数据为按顺时针方向存储，且图斑的内边界按照 逆时针方向存储，因此按照边的方向和结点、边的相对于底图图斑An与变更图 斑B的拓扑关系得到求异结果区域并自动构建结果图斑，此处的求异结果是指 A_n-A_n∩B；

(16)将得到的底图变化图斑与变更图斑的A_n-A_n∩B求异结果区域，根据 边的方向得到最终结果图斑，最后再将变更图斑的几何对象添加到更新后的底图 图斑数据集合A中。

本发明中，将变更图斑B的顶点数据作为底图图斑An的一个内边界顶点数 据，将变更图斑B顶点序列添加到底图图斑An的顶点序列之中，以实现对底图 图斑数据集合A的更新操作。

如果底图图斑An与变更图斑B之间的拓扑关系为其他拓扑关系，则不需要 进行任何操作，其他拓扑关系包括：相离关系、相等关系、被包含关系以及被覆 盖关系。

实施例：

如图5所示，以某省市乡镇底图图斑和变更图斑为例，使用本发明在移动平 台端进行更新操作，得到更新结果如图6所示。由图5与图6之间的对比，可以看 出通过本发明可以实时获得变更图斑更新效果，从而实时判别出变更图斑是否采 集准确，进而获得准确的变更图斑，最终可减少土地利用现状变更调查的工作量， 提高工作效率。