专利名称：一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法
技术领域：
本发明 涉及一种数据合并的冲突移位处理方法，尤其是涉及一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法。
背景技术：
随着测绘行业及地理信息系统(GIS)的发展，各个部门累积了丰富的GIS数据资源，这些数据具有各种各样的差异。数据集间之所以产生差异主要是由于数据来源于不同的生产部门，各生产部门为了自身需要，对数据有不同的侧重点。如土地管理部门强调地块的位置信息，因而产生的数据库具有较高空间位置精度，而经济部门针对空间分布信息进行研究，更着重于非空间的属性信息，其产生的数据库有丰富的属性数据，但精度较差。其中，最为重要的几种差异如下1、数据模型的差异。现有的GIS数据模型分为矢量数据模型及栅格数据模型，即使是同种模型，数据组织方式也会不同，如线实体可能用面条状结构，也可能用结点弧段拓扑结构；2、数据库结构差异，如数据库包括的字段不同，相同字段数据类型不同等；3、数据详细程度不同，主要由于地图比例尺不同，受地图综合的影响，对于同一实体信息量大小不同。如，一条河流在大比例尺下比在小比例尺下具有更多点信息，或由于数据获得时间不同，造成新图上有些实体在旧图上不存在等等；4、同名实体的空间位置差异；5、数据精度差异，例如大比例尺地形图对地物的空间坐标位置的精度要求较高， 而相同比例尺的地籍图则只要求权属界线有较高的精度。由于上述种种差异，要实现数据的集成以及共享是较为困难的，因此多数部门采取重复采集的方法，浪费了大量的人力物力，也造成了大量有用数据的闲置。实现不同来源、存在各种差异的数据的集成以及共享已经成为现阶段GIS发展的一个重要课题。为了更好地利用这些数据，消除各数据集的差异以形成可满足某种要求的新的数据集，因此出现了 “空间数据合并”这一概念。空间数据合并是指在同名空间实体匹配的基础上，调整相关地物实体的几何位置，实现同一地区不同来源空间数据的集成和信息融合。在空间数据合并过程中，由于实体的位置移位会造成与其它实体的冲突。如下
图1所示，图中实体包括建筑物实体和道路实体，合并过程中，道路层与建筑物层分别依据不同地图进行实体的调整变换，当两图层叠和在一起时，某些建筑物与道路间距离过小引起图形冲突。已有大量研究试图解决图形的冲突移位问题。Lichtner (1976)提出了理想状态下点的移位公式，即离线实体越远，移位量越小，该方法未考虑点移位受多条线实体的影响， 只适用于单条线实体引起的移位。后来许多方法均基于这种思想，并进行了扩展，例如考虑道路转折对移位区内每点的联合影响，再根据道路转角、建筑物面积对建筑物整体或转折点移位。Mackness (1994)建立了一种通过目标间相互作用探测空间冲突，从而实施远离冲突中心的衰减式移位操作。另一种方法是将矢量图转化为栅格图，Li Zhilin(1996)提出了基于数学形态学的地图综合要素移位模型，费立凡(2004,2002)提出采用栅格一矢量混合数据结构将移位区内所有建筑物分类，进行制图移位和受控变形等操作。其他方法中， Burghardt & Meier(1997)提出了“snake”模型，同时考虑了实体的外部能量(冲突)和内部能量(实体几何的一阶、二阶倒数)以达到能量最小。Hojholt (1998)使用有限元法将整个区域分割为若干三角形，以便探测并解决冲突问题。艾廷华(2004)在多边形群空间中建立类似于Voronoi图的剖分结构，得到“等距离关系曲线”用于表达移位场中力的作用，通过矢量运算得到移位方向与移动距离。国内外关于空间数据的研究中极少提到因合并引起的后续冲突问题，完整的空间数据合并系统应该能够检测冲突并自动进行冲突移位。解决冲突移位问题时必须要保持实体间的拓扑关系，尽量保存实体的几何特性， 同时还不能带来新的冲突问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节约人力物力、 消除各数据集的差异、解决了空间冲突、保持实体几何特征的多源空间数据合并的冲突移位处理方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法，其特征在于，包括以下步骤(1)读取数据，构建实体间的拓扑关系；(2)进行实体匹配；(3)进行实体坐标的调整合并；(4)检验合并结果是否存在误匹配，若为是，改正误匹配，并返回步骤(3)，若为否，执行步骤(5)；(5)自动检测是否存在图形冲突，若为是，采用最小二乘平差法解决冲突移位。所述的步骤(2)中的实体匹配包括点实体的匹配、线实体的匹配、面实体的匹配。所述的步骤(5)中的采用最小二乘平差法解决冲突移位如下设原图中点坐标为(Xi°，y,0) (i = 1,2,…，η)作为参数近似值，点移动后的位置坐标(天,戈.)(—1， 2，…，η)作为平差值，则有
jx(. =x(° +Axi[ ο Λ
b,= 乂+Ay, (i=1，2,…，n)(1)式中(AXi，Ayi)为坐标平移量，是待求解的参数即平差值改正数，使用的平差方程包括如下1)坐标移动量误差方程构成实体的点应尽量保持在原来的位置，即坐标移动量要接近于0，得到如下误差方程
(ν, = Δχ,” Ay.
I Λ(2)
每一个点均对应两个坐标移动量误差方程，因此整个坐标移动量误差方程的个数是两倍的点的总个数；2)相对位移量误差方程为了保持实体内部的几何结构，应使实体上相邻点的相对位移量接近于0，可得如下误差方程
权利要求
1.一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法，其特征在于，包括以下步骤(1)读取数据，构建实体间的拓扑关系；(2)进行实体匹配；(3)进行实体坐标的调整合并；(4)检验合并结果是否存在误匹配，若为是，改正误匹配，并返回步骤(3)，若为否，执行步骤(5)；(5)自动检测是否存在图形冲突，若为是，采用最小二乘平差法解决冲突移位。
2.根据权利要求1所述的一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法，其特征在于， 所述的步骤(2)中的实体匹配包括点实体的匹配、线实体的匹配、面实体的匹配。
3.根据权利要求1所述的一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法，其特征在于， 所述的步骤(5)中的采用最小二乘平差法解决冲突移位如下设原图中点坐标为(Xi°，Yi0) (i = 1,2,…，η)作为参数近似值，点移动后的位置坐标 (X1J1) ( = 1,2,…，η)作为平差值，则有 fx, X10 + Δχ.U=乂+Ay, (M，2，…，n)(1)式中(AXi，Ayi)为坐标平移量，是待求解的参数即平差值改正数，使用的平差方程包括如下1)坐标移动量误差方程构成实体的点应尽量保持在原来的位置，即坐标移动量要接近于0，得到如下误差方程 = ^K—(2)每一个点均对应两个坐标移动量误差方程，因此整个坐标移动量误差方程的个数是两倍的点的总个数；2)相对位移量误差方程为了保持实体内部的几何结构，应使实体上相邻点的相对位移量接近于0，可得如下误差方程[V,3)形状误差方程为使坐标调整的同时保持实体原有形状，需对待调整实体进行形状限制，若保持实体边界点的拐角值，可得误差方程为vA = atk^k + hAyk — - αν )Δχ - {bik - b0)Ay, - CtijAxj ~ JjijAyj ~ Ιβ>( 4 )式中广， 礼二^S'JS0SlkSik其中，α ik、α u分别为ik、ij方向的方位角，由坐标平差值的近似值计算得到，β为拐角点的原角度值，形状误差方程的个数即为实体拐角点的个数； 4)冲突移位误差方程图形冲突可分为点与点、点与线、点与面、线与线、线与面的冲突， 点与点的距离公式求得
全文摘要
本发明涉及一种多源空间数据合并的冲突移位处理方法，包括以下步骤(1)读取数据，构建实体间的拓扑关系；(2)进行实体匹配；(3)进行实体坐标的调整合并；(4)检验合并结果是否存在误匹配，若为是，改正误匹配，并返回步骤(3)，若为否，执行步骤(5)；(5)自动检测是否存在图形冲突，若为是，采用最小二乘平差法解决冲突移位。与现有技术相比，本发明具有节约人力物力、消除各数据集的差异、解决了空间冲突、保持实体几何特征等优点。
文档编号G06F17/30GK102222066SQ20101014825
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者童小华, 谢欢, 陈鹏 申请人:同济大学