一种地表覆盖表面积栅格化计算方法及装置与流程

本发明涉及地理空间信息领域，具体而言，涉及一种地表覆盖表面积栅格化计算方法及装置。

背景技术：

随着智慧城市大数据时代的到来，对地观测、卫星遥感、生态评估、国土监管逐渐向宏观、动态、精细化方向发展，诸多行业领域对于精确动态的地表覆盖表面积快速统计与动态对比具有较大潜在需求。

传统的地表覆盖表面积统计方法的计算方法复杂度高，采用传统的串行计算逻辑，难以实现大规模并行计算，总体计算效率低下，不满足大数据时代地表覆盖表面积大尺度、高性能统计的现实需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种地表覆盖表面积栅格化计算方法及装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种地表覆盖表面积栅格化计算方法，该方法包括：将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据；根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据；将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积；将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积。

作为一种实施方式，所述将目标区域划分为多个子区域，包括：将所述目标区域按照经纬网划分为多个相同大小的子区域。。

作为一种实施方式，所述将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积的步骤，包括：将各个所述子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据进行叠加分析，并逐栅格汇总各个所述子区域对应各地类的表面积，获得各个所述子区域对应的各地类的表面积。

作为一种实施方式，根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据，包括：将所述坡度栅格数据对应的格网面积除以所述坡度栅格数据对应坡度的余弦值获得的数值，作为所述表面积栅格化数据。

作为一种实施方式，所述目标格网大小为根据所述目标区域的大小进行设置。

第二方面，本发明实施例提供了一种地表覆盖表面积栅格化计算装置，所述装置包括：栅格化模块，用于将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据；计算模块，用于根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据；处理模块，用于将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积；汇总模块，用于将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积。

作为一种实施方式，所述处理模块，还用于将所述目标区域按照经纬网划分为多个相同大小的子区域。

作为一种实施方式，所述处理模块，还用于将各个所述子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据进行叠加分析，并逐栅格汇总各个所述子区域对应各地类的表面积，获得各个所述子区域对应的各地类的表面积。

作为一种实施方式，所述计算模块，还用于将所述坡度栅格数据对应的格网面积除以所述坡度栅格数据对应坡度的余弦值获得的数值，作为所述表面积栅格化数据。

作为一种实施方式，所述目标格网大小为根据所述目标区域的大小进行设置。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种地表覆盖表面积栅格化计算方法及装置，通过将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据；根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据；将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积；将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积，本方案将串行化的地表面积计算通过并行化的栅格进行计算，极大地降低了表面积的计算量，改变了传统表面积计算的串行模式，实现了地表覆盖表面积的轻量、并行计算，解决了传统地表覆盖表面积计算的效率低、不能并行的问题，可以为大范围、多尺度的地表覆盖数据表面积计算提供全新方法，能够解决大数据时代的海量时序地表覆盖数据的表面积高效、动态计算技术难题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种服务器的结构框图。

图2是本发明实施例提供的一种地表覆盖表面积栅格化计算方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的一种地表覆盖表面积栅格化计算方法的部分流程图。

图4是本发明实施例提供的一种地表覆盖表面积栅格化计算装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，是可应用于本发明实施例的服务器100的方框示意图。该服务器100包括存储器110，一个或多个(图中仅示出一个)处理器120，以及地表覆盖表面积栅格化计算装置300。

该存储器110与该处理器120之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。地表覆盖表面积栅格化计算装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器110中或固化在服务器100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。处理器120用于执行存储器110中存储的可执行模块，例如地表覆盖表面积栅格化计算装置300中包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread－onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread－onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread－onlymemory，eeprom)等。其中，存储器110用于存储程序，处理器120在接收到执行指令后，执行程序，下述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的电子设备所执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。

处理器120可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，服务器100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本发明实施例提供的地表覆盖表面积栅格化计算方法可以运行于图1所示的服务器100中。通过将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据；根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据；将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积；将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积，本方案将串行化的地表面积计算通过并行化的栅格进行计算，极大地降低了表面积的计算量，改变了传统表面积计算的串行模式，实现了地表覆盖表面积的轻量、并行计算，解决了传统地表覆盖表面积计算的效率低、不能并行的问题，可以为大范围、多尺度的地表覆盖数据表面积计算提供全新方法，能够解决大数据时代的海量时序地表覆盖数据的表面积高效、动态计算技术难题。下面对该地表覆盖表面积栅格化计算方法进行详细说明。

图2示出了本发明实施例提供的一种地表覆盖表面积栅格化计算方法的流程图，请参阅图2，本实施例描述的是服务器的处理流程，所述方法包括：

步骤s210，将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据。

作为一种实施方式，所述目标格网大小为根据所述目标区域的大小进行设置。例如，可以根据计算的尺度需要，将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据。通过这种方式，可以保证多尺度精度的要求。

步骤s220，将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据。

数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，通常用于描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布。

重采样是指从高分辨率遥感影像中提取出低分辨率影像的过程。

步骤s230，根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据。

步骤s240，根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据。

作为一种实施方式，将所述坡度栅格数据对应的格网面积除以所述坡度栅格数据对应坡度的余弦值获得的数值，作为所述表面积栅格化数据。

基于多粒度的栅格化坡度数据实现表面积的近似计算，实现了表面积的栅格化轻量计算与表达。

步骤s250，将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积。

作为一种实施方式，将所述目标区域按照经纬网划分为多个相同大小的子区域。

作为一种实施方式，请参阅图3，所述将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积，包括：

步骤s251，将各个所述子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据进行叠加分析。

叠加分析是指在统一空间参考系统下，通过对两个数据进行的一系列集合运算，产生新数据的过程。其中，该数据可以是图层对应的数据集，也可以是地物对象。叠加分析的叠置分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互关系。多层数据的叠置分析，不仅仅产生了新的空间关系，还可以产生新的属性特征关系，能够发现多层数据间的相互差异、联系和变化等特征。

步骤s252，逐栅格汇总各个所述子区域对应各地类的表面积，获得各个所述子区域对应的各地类的表面积。

步骤s260，将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积。

本发明实施例提供的地表覆盖表面积栅格化计算方法，通过将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据；根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据；将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积；将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积，本方案将串行化的地表面积计算通过并行化的栅格进行计算，极大地降低了表面积的计算量，改变了传统表面积计算的串行模式，实现了地表覆盖表面积的轻量、并行计算，解决了传统地表覆盖表面积计算的效率低、不能并行的问题，可以为大范围、多尺度的地表覆盖数据表面积计算提供全新方法，能够解决大数据时代的海量时序地表覆盖数据的表面积高效、动态计算技术难题。

请参阅图4，是本发明实施例提供的地表覆盖表面积栅格化计算装置300的功能模块示意图。所述地表覆盖表面积栅格化计算装置300运行于服务器100。所述地表覆盖表面积栅格化计算装置300包括栅格化模块310，计算模块320、处理模块330、汇总模块340。

栅格化模块310，用于将地表覆盖矢量数据栅格化至目标格网大小的栅格数据，获得地表覆盖栅格化数据；将数字高程模型重采样至所述目标格网大小的栅格数据，获得重采样的数字高程模型数据。

作为一种实施方式，所述目标格网大小为根据所述目标区域的大小进行设置。

计算模块320，用于根据所述重采样的数字高程模型数据进行坡度计算，获得坡度栅格数据；根据所述坡度栅格数据，计算表面积栅格化数据。

作为一种实施方式，所述计算模块320，还用于将所述坡度栅格数据对应的格网面积除以所述坡度栅格数据对应坡度的余弦值获得的数值，作为所述表面积栅格化数据。

处理模块330，用于将目标区域划分为多个子区域，将所述地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据按照所述子区域进行划分，将各个子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据同步处理，获得各个子区域对应的各地类表面积。

作为一种实施方式，所述处理模块330，还用于将所述目标区域按照经纬网划分为多个相同大小的子区域。

作为一种实施方式，所述处理模块330，还用于将各个所述子区域对应的地表覆盖栅格化数据及所述表面积栅格化数据进行叠加分析，并逐栅格汇总各个所述子区域对应各地类的表面积，获得各个所述子区域对应的各地类的表面积。

汇总模块340，用于将所有所述子区域对应的各地类表面积汇总，获得所述目标区域对应的各地表覆盖地类的表面积。

以上各模块可以是由软件代码实现，此时，上述的各模块可存储于服务器100的存储器110内。以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明实施例所提供的地表覆盖表面积栅格化计算装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read－onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。