一種基於地理實體片區分布特徵數據的信息採集方法
2023-06-20 22:37:46
專利名稱：一種基於地理實體片區分布特徵數據的信息採集方法
技術領域：
本發明涉及地理信息釆集方法，特別是涉及一種基於地理實體空 間分布特徵的數據釆集的實現方法。本發明能直接應用具有規則空間 分布規律的地理實體空間數據的釆集，可用在基於全球衛星定位
(GPS)的野外數據採集系統和基於遙感影像數位化地圖的系統。
背景技術：
現有設施農業包括溫室和大棚是人工建造的地理實體，是都市郊 區一項重要農業資源，準確把握設施農業的數量、面積以及空間位置 等數據，是政府調節巿場和發放設施農業補貼的依據。目前設施農業 數據，也就是實體片區分布數據都是由基層單位上報的統計數據，存 在嚴重的虛報或漏報等現象，因此利用高技術手段實現對設施農業數 據準確全面的釆集和管理是農業資源管理的必然趨勢。數據釆集是構 建地理數據系統(GIS)的基礎和關鍵。遙感影像測量覆蓋範圍大，重 復覆蓋周期短，獲取數據的現實性強，遙感成為GIS的重要數據源和 數據更新手段；GPS能夠獲取高精度的位置數據，是GIS數據更新的 另一種輔助手段。但對於設施農業實體片區分布這類單個面積小，總 體數量大的人工建造的地理實體，釆用自動提取方法存在較大的形狀 和面積誤差，且無法從影像中獲取地上實體的某些特定屬性數據；設 施農業總體數量大，釆用普通的野外GPS信息採集方法效率低下。比 如， 一個郊區縣的設施農業數量有數萬個，完全按著釆集溫室或大棚 頂點地理坐標的方法，將具有很大的工作量。更重要的是，目前手持 式GPS的定位精度在10m左右，無法滿足面積小的地理實體空間數據 釆集的需要，且差分GPS設備昂貴
發明內容
本發明的目的在於，提供 一種實體在空間位置分布狀況的信息釆 集方法，所述實體片區分布狀況包括實體的位置、數量、面積。該方 法用於解決分布於空間中，單個面積小的實體數據釆集精度問題，同 時又大大提高這種區域範圍內實體總體量大的空間數據釆集效率問 題。
本發明的技術方案是釆用 一種實體片區分布特徵數據的信息釆
集方法，包括
數據釆集步驟，用於採集遙感影像數字地圖數據及全球衛星定位 數據，讀取片區中實體的基線坐標數據和特徵數據輸出；
數據處理步驟l，讀取數據釆集步驟輸出數據中起始實體基線坐 標數據，計算起始實體基線斜率後輸出數據；
數據處理步驟2，用於計算分布在實體片區中每一單個實體的邊 界頂點坐標數據，根據實體空間拓撲特徵結合特徵數據得出分布在整 個片區中每一個實體圖形數據，讀取所述數據處理步驟l輸出數據、 讀取起始實體基線上的兩點坐標數據、讀取特徵數據，根據拓撲特徵 結合特徵數據逐列逐行計算出每一單個實體的頂點坐標數據，將計算 得出的整個實體片區中每一單個實體的圖形數據添加到資料庫中；
數據處理步驟3，用於判斷分布在片區內每一個實體的數據是否 需要糾正，讀取資料庫中的誤差糾正數據，判斷誤差數據輸出是否有 不為0的數據輸出；
數據處理步驟4，用於糾正誤差或結束數據處理，讀取數據處理 步驟3，若有不為0的誤差數據輸出，將對生成的整個實體片區中的每 一個實體數據進行糾正，所述糾正包括糾正基線起始點偏移數據、糾 正基線旋轉角度數據，若誤差數據輸出全為O結東數據處理步驟。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，所述實體片區分布數據是在數據釆集步驟中，讀取每一 單個規則矩形實體的位置數據、間距數據、偏移量數據和糾正數據。
6本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，所述基線坐標數據是在數據釆集步驟中，讀取所述單個 矩形實體的一條長邊上兩個端點的坐標數據。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，所述特徵數據是在數據釆集步驟中，讀取單個實體的長 和寬數據、位置數據，實體片區中的行數數據、列數數據、行間距數 據、列間距數據、對齊方式數據、基線方向偏移量數據、誤差糾正數 據，所述數據是從遙感影像數字地圖數據中和全球衛星定位數據中讀 取出。
本發明所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，所述根據實體空間拓撲特徵結合特徵數據逐列逐行計算
步驟包括讀取起始實體基線坐標數據；列數據初始化；計算起始列
實體的基線坐標數據；行數據初始化；根據上一單個實體的基線坐標
數據及特徵數據計算生成下一個單個實體的圖形數據並將數據添加
到資料庫中；行數據遞增；若遞增後的行數據小於實體片區內的行數
數據；程序返回根據上一單個實體的基線坐標數據及特徵數據計算生 成下一個單個實體的圖形數據並將數據添加到資料庫中繼續計算同
列中的下一行單個實體的基線坐標數據；若遞增後的行數據大於實體 片區內的行數數據；列數據遞增；若遞增後的列數據小於實體片區內 的列數數據；程序返回計算下一列起始行實體的基線坐標數據；若遞 增後的列數據大於實體片區內的列數數據；讀取資料庫中的誤差糾正 數據。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，在所述數據釆集步驟中將位置數據設置為下一單個實體 位於上一個單個實體的左側為正值數據輸出，下一單個實體位於上一 個單個實體的有側為負值數據輸出。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法，其特徵在於，在所述數據採集步驟中，將位置數據設置為下一單個實 體位於上一個單個實體基線起始點對齊數據輸出、基線終止點對齊數 據輸出，下一單個實體位與上一個單個實體等長不對齊數據輸出。
本發明所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息採集方法， 其特徵在於，在所述數據釆集步驟中，將基線方向偏移量數據設置為 下一單個實體相對於上一個實體在基線方向上的偏移量數據，其中，
沿基線方向偏移量為正值數據輸出，若沿基線反向偏移量為負值輸 出。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，在所述數據處理步驟4中，所述誤差糾正數據是將手持 全球衛星定位系統釆集實體片區起始實體基線坐標數據偏移量和旋 轉角度輸入到資料庫，用於糾正GPS誤差和人為設置的偏差。
本發明所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法， 其特徵在於，在所述數據處理步驟4中，所述誤差糾正數據是資料庫 中的誤差糾正數據對自動生成的實體片區圖形進行整體糾正數據處 理，用於糾正遙感影像數字地圖數據解析度和容限值引起的誤差。
本發明的優點在於通過很少的特徵數據可以復原實體片區內所 有每一個實體對象，從而提高數據採集效率和精度。該發明可以用於 野外數據釆集系統和基於遙感影像數位化地圖系統，具有良好的市場 前景。
圖i是本發明的算法流程圖2是本發明實體分布片區內列方向上實體間空間拓撲關係及特 徵數據示意圖3和圖4是本發明實體分布片區內實際空間分布狀態圖。
具體實施例方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。本發明的具體實施方式
是，提供一種基於地理實體空間分布狀態 和實體間拓撲關係的信息釆集方法，本發明應用的前提是單個實體是 規則矩形。本發明的總體實施思路是，將接收到的遙感影像數字地圖 數據及全球衛星定位數據傳輸到計算機系統，編輯一套計算程序，對 於成片規則分布的地理實體數據分析計算，用於解決單個面積小的實 體數據釆集高精度和總體量大的空間數據釆集效率高的問題。在本發 明的技術方法中只需釆集邊界起始實體一條邊的坐標數據，然後通過 實體間的空間拓撲關係自動生成片實體空間對象的全部數據。本發明 通過以下技術方案實現
1、首先由計算機釆集遙感影像數字地圖數據及全球衛星定位數 據，以及實體特徵數據，同時提取數據釆集中的誤差糾正數據。實體 特徵數據由起始實體的空間位置特徵數據和每一個實體之間的拓撲 特徵數據兩部分構成，在進行連片實體的空間數據釆集時，只需要釆 集上述兩部分數據即可。在本發明中約定基線釆集的方向為片區邊界 上實體的長邊方向。起始實體的空間位置特徵數據包括基線起始點坐 標S(A,)O、基線終點坐標g(A，)O、實體長度a)和實體寬度(w)。 該發明在用於GPS的野外釆集系統中，則後三個數據可用於測量誤
差校正數據，以提高數據釆集精度；該發明用在遙感影像數位化地圖
的系統中，這三個數據可以獨立於本發明，而通過手動旋轉和平移片
區內所有實體數據實現誤差校正。實體間拓撲關係特徵數據包括實體相對位置數據(Dz>):用於生成實體相對於基線的位 置數據，當實體沿基線方向移動時，生成的下一個實體是 移動到基線的左邊，或是移動到基線右邊，系統將輸出不 同的數據。基線方向偏移量數據(AL):下一個實體相對於前一個實 體在基線方向上偏移量的數據。本發明約定的基線方向是 從南向北，或從左向右，若下一個實體相對於前一個實體沿基線方向偏移，即從南向北偏移，則AL為正數數據輸 出；若下一個實體相對於前一個實體沿基線反方向偏移，
即從北向南偏移，則M為負數數據輸出。 [3]行間距數據(化"A兩個實體時間的間隔數據，亦稱寬度
方向偏移量數據，下一個實體相對於前一個實體在寬度方
向上的偏移數據，化""o。對齊設置數據(S"^):下一個實體相對於前一個實體的 端點對齊方式數據，包括單個實體沿基線起點(P1)對齊數 據、或沿基線終點(P2)對齊數據、或等長不對齊3種方式 數據。列間距數據(G"O:在基線方向上起始實體與第二個實體 間的間隔數據，因為在本發明中約定基線方向是從南向 北，或從左向右，因此列間距數據與基線方向一致，始終 為正數據輸出。列數數據(Co/"m"s):片區內實體對象的列數數據，即基 線方向上實體對象的個數數據，這裡約定所有列的對象沿 基線方向依次生成，即下一列沿著基線方向偏移一定的列 間距(a"f義列數數據(Co/"/w"W >0。行數數據(i ovv":片區內列方向上實體的個數數據，i oH^ >0。
誤差糾正數據包括基線旋轉角度(伊)、基線起始點的x
和Y方向的偏移量數據(Po,"和Po^,y義野外GPS數據釆集時 主要用於糾正的GPS誤差，或為了方便坐標數據釆集，將偏離起 始地理實體起始點一定距離的特徵點作為起始地理實體的起始 點；在遙感影像數字地圖化系統中，主要用於糾正由於解析度和 容限值引起的誤差。 2、實體對象空間圖形數據批量自動生成。基於以上數據實現片區內相關實體空間數據復原。在巿局自動生成中，各^J對象坐標計 算是關鍵，實體對象坐標計算公式會因初始有向線段^^斜率^的數
據不同而有差異，但在實際應用中一般^-0。實體對象空間圖形數
據批量生成方法如下根據基線的起點數據、基線斜率數據和起始實體長度數 據，在基線斜率方向計算出與起始點間距離為起始實體長 度的點數據，以該點作為基線終點數據，將其賦值給
P2(x2,y2),也就是起始實體的第二點數據； [2]初始化列數據計數變量coZ-O;
P]根據前一列起始實體的起始點坐標數據計算下一列的起
始實體的起始點坐標數據和第二個點的坐標數據，如果
co/ = 0，則列起始點坐標數據即為整個片區的實體起始點
坐標數據，否則如下 X i(i, co/) = co/ -1) + (/ + x sin 6
;y i(i, co/)=》(i, c。/ -1) + (/ + CW) x cos 6
義2(i, co/) = x 1(1, co') + /xcosP (1)
;y 2 (i, co') = ;y i(i, co,) + / x sin ^
上式中a'W為列間隔數據。 [4]初始化行數據計數變量ravv二O;根據前一實體的點坐標數據計算列方向上的後一實體的 起始點數據和第二個點的坐標數據。此時根據實體生成數 據中對齊方式不同，其計算方法有所差異 i.若下一個實體相對於上一個實體沿起點對齊，可直接用g 點計算/T點坐標數據，再由g'計算《點坐標數據。公式 如下
iiformula see original document page 12
式中/'" + al,為後一實體的長度數據，al為基線方向 上的偏移量數據。&>為實體相對位置，/ ^為同列中的行間 隔數據。
ii. 若下一個實體相對於上一個實體沿終點對齊，則計算公式 如下
formula see original document page 12
式中/'=/-al，為後一實體的長度值數據。
iii. 若下一個實體相對於上一個實體等長不對齊,則計算公式
如下
formula see original document page 12
與沿終點對齊方式不同的是所有實體的長度是相同的，即根據實體的起始點數據和的第二點的坐標數據，結合上述 數據，計算出實體的另外兩點的點坐標數據，利用四點坐 標生成實體對象圖形數據，並添加到圖形資料庫中。計算 公式為formula see original document page 13式中e為基線^A斜率的角度，即為實體長度方向上直線的斜率 的角度數據，本發明中約定基線從南到北或從左到右，因此
<9e
、 [6]步，否則結 束；循環計數變量數據co/加1，並判斷co/〈Co/ww"s是否成 立，若成立則將遷移實體作為後一實體重複[3]、 [4]、 [5J、 [6]步，否則結束。根據對本次生成的所有實體對象按誤差糾正數據進行糾
正處理，包括基線起始點屍o僑^和屍o^y偏移數據，並按
基線旋轉角度cp旋轉。
圖l為本發明依據片區內地理實體特徵數據和誤差糾正數據復原 片區內地理實體的算法流程圖。
圖2為本發明片區內列方向上地理實體間空間拓撲關係及特徵數 據示意圖，基線方向從P1—〉 P2，即圖中箭頭所指方向。圖中①表示 行間隔&""②表示基線方向偏移量AL，矩形框內l代表前一實體，2 代表後一實體。圖2-(A)和圖2-(B)為沿起點對齊方式,且AL =-1,圖2-(B)是沿基線的右邊生成實 體，則^>=1;圖2-(C)和圖2-(D)為沿終點對齊方式，且ALX ，圖2-(C) 是沿基線的左邊生成實體，則^>=-1,圖2-(D)是沿基線的右邊生成 實體，則^=1;圖2-(E)和圖2-(F)為等長不對齊方式，且AL >0，圖2-(E) 是沿基線的左邊生成實體，則^"=-1，圖2-(F)是沿基線的右邊生成實體，貝Ufl Z'r-l。
圖3和圖4分別表示片區內的實體實際空間分布狀態，表示實
地釆集數據時的基線方向，^K為列方向。
現結合l個實例對本發明作進一步說明，具體步驟包括
(1) 根據實地片區實體的空間分布特徵，選擇數據釆集的起始 釆集點、釆集基線方向，同一片區的實體，若基線方向不同，則實體 相對位置和長度方向的偏移量不同；
(2) 釆集片區內起始實體的信息基線起點坐標數據、基線終
點坐標數據、實體長度和實體寬度數據；
(3) 確定誤差糾正信息基線旋轉角度伊、基線起始點X和Y的 偏移量數據；
(4) 根據數據釆集的起始採集點、釆集基線方向、列方向和基 線方向實體拓撲關係，釆集實體間的拓樸關係數據，包括實體相對位 置數據、基線方向偏移量數據、行間距數據、對齊設置數據、列間距 數據、列數數據、行數數據；
(5)根據以上釆集的信息進行片區內實體對象的復原。
以上為本發明的最佳實施方式，依據本發明公開的內容，本領 域的普通技術人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應落入本發明保護的範圍。
權利要求
1、一種採用地理實體片區分布特徵數據的信息採集方法，其特徵在於，包括數據採集步驟，用於採集遙感影像數字地圖數據及全球衛星定位數據，讀取片區中實體的基線坐標數據和特徵數據輸出；數據處理步驟1，讀取數據採集步驟輸出數據中起始實體基線坐標數據，計算起始實體基線斜率後輸出數據；數據處理步驟2，用於計算分布在實體片區中每一單個實體的邊界頂點坐標數據，根據實體空間拓撲特徵結合特徵數據得出分布在整個片區中每一個實體圖形數據，讀取所述數據處理步驟1輸出數據、讀取起始實體基線上的兩點坐標數據、讀取特徵數據，根據拓撲特徵結合特徵數據逐列逐行計算出每一單個實體的頂點坐標數據，將計算得出的整個實體片區中每一單個實體的圖形數據添加到資料庫中；數據處理步驟3，用於判斷分布在片區內每一個實體的數據是否需要糾正，讀取資料庫中的誤差糾正數據，判斷誤差數據輸出是否有不為0的數據輸出；數據處理步驟4，用於糾正誤差或結束數據處理，讀取數據處理步驟3，若有不為0的誤差數據輸出，將對生成的整個實體片區中的每一個實體數據進行糾正，所述糾正包括糾正基線起始點偏移數據、糾正基線旋轉角度數據，若誤差數據輸出全為0結束數據處理步驟。
2、 如權利要求1所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，所述實體片區分布特徵數據是在數據釆集步 驟中，讀取每一單個規則矩形實體的位置數據、間距數據、偏移量數 據和糾正數據。
3、 如權利要求2所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，所述基線坐標數據是在數據釆集步驟中，讀 取所述單個矩形實體的一條長邊上兩個端點的坐標數據。
4、 如權利要求3所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，所述特徵數據是在數據採集步驟中，讀取單 個實體的長和寬數據、位置數據，實體片區中的行數數據、列數數據、 行間距數據、列間距數據、對齊方式數據、基線方向偏移量數據、誤 差糾正數據，所述數據是從遙感影像數字地圖數據中和全球衛星定位 數據中讀取出。
5、 如權利要求4所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，所述根據實體空間拓撲特徵結合特徵數據逐列逐行計算步驟包括讀取起始實體基線坐標數據；列數據初始化； 計算起始列實體的基線坐標數據；行數據初始化；根據上一單個實體 的基線坐標數據及特徵數據計算生成下一個單個實體的圖形數據並 將數據添加到資料庫中；行數據遞增；若遞增後的行數據小於實體片 區內的行數數據；程序返回根據上一單個實體的基線坐標數據及特徵 數據計算生成下一個單個實體的圖形數據並將數據添加到資料庫中 繼續計算同列中的下一行單個實體的基線坐標數據；若遞增後的行數 據大於實體片區內的行數數據；列數據遞增；若遞增後的列數據小於 實體片區內的列數數據；程序返回計算下一列起始行實體的基線坐標 數據；若遞增後的列數據大於實體片區內的列數數據；讀取資料庫中 的誤差糾正數據。
6、 如權利要求5所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法，其特徵在於，在所述數據釆集步驟中將位置數據設置為下 一單個實體位於上一個單個實體的左側為正值數據輸出，下一單個實體位於上一個單個實體的有側為負值數據輸出。
7、 如權利要求6所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法，其特徵在於，在所述數據釆集步驟中，將位置數據設置為 下一單個實體位於上一個單個實體基線起始點對齊數據輸出、基線終止點對齊數據輸出，下一單個實體位與上一個單個實體等長不對齊數據輸出。
8、 如權利要求7所述的採用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，在所述數據釆集步驟中，將基線方向偏移量 數據設置為下一單個實體相對於上一個實體在基線方向上的偏移量 數據，其中，沿基線方向偏移量為正值數據輸出，若沿基線反向偏移 量為負值輸出。
9、 如權利要求8所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息釆集方法，其特徵在於，在所述數據處理步驟4中，所述誤差糾正數據是將手持全球衛星定位系統釆集實體片區起始實體基線坐標數據偏移量和旋轉角度輸入到資料庫，用於糾正GPS誤差和為方便釆集而人為設置的偏差。
10、 如權利要求9所述的釆用地理實體片區分布特徵數據的信息 釆集方法，其特徵在於，在所述數據處理步驟4中，所述誤差糾正數 據是資料庫中的誤差糾正數據對自動生成的實體片區圖形進行整體 糾正數據處理，用於糾正遙感影像數字地圖數據解析度和容限值引起 的誤差。
全文摘要
本發明涉及地理信息採集方法。本發明提供一種採用地理實體片區分布特徵數據的信息採集方法。包括用於採集遙感影像數字地圖數據及全球衛星定位數據，讀取實體片區中的基線坐標數據和特徵數據輸出，計算起始實體基線斜率，根據實體空間拓撲特徵結合特徵數據得出整個片區實體邊界點坐標數據，逐列逐行計算生成每一單個實體的圖形數據，將整個實體片區中每一單個實體的圖形數據添加到資料庫中，讀取資料庫中的誤差糾正數據，若有不為0誤差數據輸出，將對生成的整個實體片區中的每一個實體數據進行糾正。本發明的優點在於通過很少的特徵數據可以復原實體片區內所有每一個地理實體對象，從而提高數據採集效率和精度。
文檔編號G01S1/02GK101436187SQ20071017734
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月14日 優先權日2007年11月14日
發明者周豔兵, 汪小蔓, 潘瑜春, 王紀華, 趙春江, 洲 陸 申請人:北京農業信息技術研究中心