一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，当在屏幕上显示较大区域时，系统自动调用公共网络地图(如谷歌、百度、天地图)的网络地图或遥感图作为调查底图；当在屏幕显示被调查区域较小范围或在土地调查测量地物点坐标时，选用预装的当地土地利用现状数据利用R-TREE空间索引快速调入相应区域的底图。本方法的优点在于采用移动测量设备(如GPS/PDA一体机)进行较大区域土地调查时，不需要对土地利用现状数据作复杂、费时、技术门槛高的自动综合，具有快速部署、使用方便的优点。
【专利说明】一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机信息【技术领域】，涉及地理信息科学。
【背景技术】
[0002]随着第二次全国土地调查的顺利完成，年度的土地变更调查逐渐提上日程。年度的土地变更调查是对土地调查数据库维护的关键，土地变更调查是县级国土资源管理部门根据下发的上时点土地利用现状数据和影像数据，对现状土地利用情况和最新影像进行外业实地调查，获得变化地类图斑、权属(宗地)、行政区划数据，从而生成增量数据包，实现对土地调查数据库进行更新的过程。
[0003]外业调查是土地更新调查的重要环节，传统的方式往往是携带纸质土地利用现状图、影像、表格到现场手工填写，利用皮尺和测量仪器进行野外测量、相机拍照，操作复杂，内业整理量大，效率低，难以满足管理要求。近年来，随着3S技术的发展，以手持GPS/PDA为代表的移动测量设备逐渐应用于土地调查外业实地调查工作中并成为外业土地利用现状调查的主流设备。但是，受限于移动GIS平台硬件的处理能力和存储空间，必须使用配套的数据预处理软件对数据进行自动综合、建立空间索引，过程繁琐复杂，不利于推广应用。采用移动测量设备进行土地调查时，目前的做法一般用土地利用现状或者遥感图做调查底图，而土地利用现状一般是预装在移动测量设备的。
[0004]土地利用现状数据是一种矢量结构的数据，目前在移动测量设备上显示大规模土地利用现状数据，为了同时支持大区域全貌和小区域局部底图的快速显示，必须对土地利用现状数据进行预处理。由于土地利用现状数据中最主要的数据是面状地物，而这些面状地物具有致密覆盖，不存在等级属性的特点，要实现快速LOD显示，通常需要对底图数据进行如下预处理，主要包括:
[0005](I)对土地利用现状进行多个级别的自动综合
[0006](2)对每个级别综合处的土地利用现状数据建立空间索引
[0007]而土地利用现状数据的致密覆盖和无等级特性使得其综合算法缺乏可靠的依据，计算复杂，处理起来费时费力，土地利用现状数据综合一直缺乏好的解决方案，技术门槛高，从而限制了土地利用现状矢量数据在土地调查中的应用，尤其是大范围土地调查。
[0008]由此，避免土地利用现状自动综合又能在不同比例下均能给调查人员快速、忠实展示调查底图至关重要。
【发明内容】
[0009]发明目的:针对上述现有技术，提出一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，能够快速支持大区域全貌和小区域局部底图的快速显示。
[0010]技术方案:一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，包括如下步骤:
[0011]步骤I)，移动测量设备中土地利用现状数据的预处理:把土地利用现状数据用嵌入式数据库Sqlite存储，并对土地利用现状数据添加R-tree索引；
[0012]步骤2)，获取移动测量设备的土地利用现状数据显示最小比例Smin;
[0013]步骤3)，在移动测量设备每次更新显示调查底图时，当移动测量设备屏幕对应显示范围大于或等于由所述土地利用现状数据显示最小比例Smin对应的地理区域时，通过所述R-tree索引调入移动测量设备本地的土地利用现状数据作为调查底图；否则，直接调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为移动测量设备中土地调查的底图。
[0014]进一步的，所述步骤2)中，移动测量设备的土地利用现状数据显示最小比例Smin由用户预先设定，并存储到移动测量设备的配置文件中。
[0015]进一步的，当所述移动测量设备不能读取配置文件中的土地利用现状数据显示最小比例Smin时，移动测量设备通过自适应方式自动获取所述Smin值，包括如下步骤:
[0016]假设第i次调整移动测量设备显示范围时，显示的土地利用现状数据大小为东西长为Li,南北长为Li*H/W ;初始时，i取O ;
[0017]步骤a)，在显示的土地利用现状数据上随机选取P个点，以所述P个点中的每个点为中心，对东西长Li,南北长WW的土地利用现状数据，逐个进行空间地物检索并将空间地物调入内存后显示在移动测量设备的屏幕上，同时统计每个点对应区域的空间地物调入内存至屏幕显示的时间，得到的最长时间记为tmax;
[0018]步骤b)，假设每次屏幕进行放大、缩小、移动、全局显示操作时，地图更新时间的最大允许显示延迟为Tmax，比较所述步骤a)得到的tmax和Tmax:如果t max< T_，按比例系数k扩大以所述每个点为中心的显示区域，即Li+1= Li*k，Hi+1= H^k，其中k取值范围为1.4-2.0 ；
[0019]步骤c)，重复步骤a)至步骤b)，直至第k次调整时tmax> T _，则取前一次对应的显示比例作为Smin,，Smin= L h/W。
[0020]进一步的，所述步骤3)中调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为土地调查的底图时采用缓冲机制，包括如下具体步骤:
[0021]步骤a)，设置缓冲区域中固定缓冲地图块数目为M，并且对每块缓冲地图块设置淘汰指数Nt = O ;
[0022]步骤b)，检索缓冲区域是否存在当前要显示的缓冲地图块:如果存在，则将缓冲地图块调入内存并显示在屏幕，同时将该缓冲地图块对应的淘汰指数队增I ;如果不存在，则从远程公共底图服务器上下载要显示的公共地图块或者遥感地图块到本地，如果此时缓冲区未满，则将公共地图块或者遥感地图块作为缓冲地图块添加到缓冲区，并对加添的缓冲地图块设置淘汰指数Nt= O ;如果缓冲区已满，则将下载的公共地图块或者遥感地图块替换缓冲区中淘汰指数Nt最小值对应的缓冲地图块，并设置替换后的缓冲地图块的淘汰指数 Nt= Oo
[0023]进一步的，还包括通过用户界面选择公共地图种类的步骤，从远程公共底图服务器上下载公共地图块时，所述公共地图包括谷歌地图、百度地图或天地图。
[0024]进一步的，所述步骤3)中，通过所述R-tree索引调入本地的土地利用现状数据作为调查底图并显示的时间t大于Tmax，则依据Smin= S min*sqrt (Tmax/1)更新所述Smin。
[0025]有益效果:本发明提出的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，在移动测量设备每次更新显示调查底图时，当移动测量设备屏幕对应显示范围大于或等于由土地利用现状数据显示最小比例Smin对应的地理区域时，即移动设备需要侧重于微观层面的具体土地利用信息时，调用本地的土地利用现状数据实时显示，局部区域的土地利用现状细节的展示对土地调查是必要的，并且对土地利用现状不需要做自动综合。当移动测量设备屏幕对应显示范围小于由土地利用现状数据显示最小比例Smin对应的地理区域时，即移动测量设备侧重显示的是宏观的信息时，由于公共地图比土地利用现状数据的引导功能更强，此时屏幕显示内容用于引导工作人员快速到达现场的效果好于土地利用现状数据。因此，采用移动测量设备进行较大区域土地调查时，不需要对土地利用现状数据作复杂、费时、技术门槛高的自动综合，具有快速部署、使用方便的优点。
[0026]土地利用现状数据显示最小比例Smin的获取可采用自适应方式自动获取方式。获取方式创造性的通过随机统计土地利用现状数据上一定区域的空间地物调入内存至屏幕显示的时间，将该时间与地图更新时间的最大允许显示延迟为Tmax作比较后，通过迭代方法，逐次增加统计区域大小直至获取合适的Smin值，此时的Smin值是在空间地物调入内存至屏幕显示的时间不超过Tmax前提下能够最大显示土地利用现状数据底图。
[0027]调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为土地调查的底图时采用缓冲机制，通过对缓冲区中的缓冲地图块设置淘汰指数，将新下载的公共地图块或者遥感地图块替换缓冲区中淘汰指数最小值对应的缓冲地图块，在实现下载地图块存储功能的同时又保证了缓冲区中的地图块是调查最常用到的，从而保证之后使用时能够最快显示所需底图。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图一:一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法流程图；
[0029]图二:自适应获取显示土地利用现状数据显示最小比例的方法流程图；
[0030]图三:调用远程底图的缓冲流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0032]如图1所示，一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，包括如下步骤:
[0033]步骤I)，移动测量设备中土地利用现状数据的预处理:
[0034]把土地利用现状数据用嵌入式数据库sqlite存储，并对土地利用现状数据中的空间地物添加R-tree索引。如果原始土地利用现状数据为shape或VCT等其他格式，需要预先将之转化为sqlite格式；在转换的过程中，统计整个土地利用现状数的面积S和该范围内空间地物的个数N，计算得到单位面积内平均空间地物为N/S。
[0035]步骤2)，获取移动测量设备的土地利用现状数据显示最小比例Smin:
[0036]土地利用现状数据显示最小比例Smin由用户预先设定，并存储到移动测量设备的配置文件中，一般初始显示地理区域的宽度2000m?3000m，如果屏幕宽度W为480，那么Smin取值设定在4.17?6.25之间。当移动测量设备不能读取配置文件中的土地利用现状数据显示最小比例Smin，即配置文件中不存在Smin信息或被损坏时，如图2所示，移动测量设备在程序初次运行时通过自适应方式自动获取Smin值，包括如下步骤:
[0037]假设移动测量设备初始显示的土地利用现状数据大小为东西长U，南北长U*H/W，Ltl可以依据经验设定(如1000m)，其中W为移动测量设备屏幕的宽度，H为移动测量设备屏幕的高度，后续第一次调整显示的土地利用现状数据大小后，东西长表示为L1,南北长表示为LfH/W，第二次调整后东西长表示为L2，南北长表示为L2*H/W，以此类推第i次调整时东西长表示为Li,南北长表示为LjH/W。
[0038]步骤a)，在显示的土地利用现状数据上随机选取P个点，P —般取5。以P个点中的每个点为中心。假设第i次时，对东西长Li,南北长LjH/W的土地利用现状数据，逐个进行空间地物检索并将空间地物调入内存后显示在移动测量设备的屏幕上，同时统计每个点对应区域的空间地物调入内存至屏幕显示的时间，得到的最长时间记为tmax;
[0039]步骤b)，假设每次屏幕进行放大、缩小、移动、全局显示操作时，地图更新时间的最大允许显示延迟为Tmax，比较步骤a)得到的tmax和T max:如果t max< T max，按比例系数k扩大以上述每个点为中心的显示区域，即Li+1= L i*k，Hi+1= H 3k，其中k取值范围为1.4-2.0 ；
[0040]步骤c)，重复步骤a)至步骤b)，直至第k次调整时tmax> T _，则取前一次对应的显示比例作为smin，Smin= LkVl
[0041]需要说明的是，通过用户预设的设置1^初始取值以及最大允许显示延迟Tmax值，初次计算得到的t_应小于Tniax。
[0042]步骤3)，在移动测量设备每次更新显示调查底图时，计算当前移动测量设备的地图显示比例S，S = Lg/W，其中W为移动测量设备屏幕宽度，Lg是屏幕宽度为W时的地理长度。当移动测量设备屏幕对应显示范围大于或等于由土地利用现状数据显示最小比例Smin对应的地理区域，即S > Smin时，通过R-tree索引调入移动测量设备本地的土地利用现状数据作为调查底图；否则，直接调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为移动测量设备中土地调查的底图，并在移动测量设备屏幕上显示。如图3所示，调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为土地调查的底图时采用缓冲机制，包括如下具体步骤:
[0043]步骤a)，设置缓冲区域中固定缓冲地图块数目为M，并且对每块缓冲地图块设置淘汰指数Nt = O ;
[0044]步骤b)，检索缓冲区域是否存在当前要显示的缓冲地图块:如果存在，则将缓冲地图块调入内存并显示在屏幕，同时将该缓冲地图块对应的淘汰指数队增I ;如果不存在，则采用HTTP等协议从远程公共底图服务器上下载要显示的公共地图块或者遥感地图块到本地，如果此时缓冲区未满，则将公共地图块或者遥感地图块作为缓冲地图块添加到缓冲区，并对加添的缓冲地图块设置淘汰指数Nt= O ;如果缓冲区已满，则将下载的公共地图块或者遥感地图块替换缓冲区中淘汰指数Nt最小值对应的缓冲地图块，并设置替换后的缓冲地图块的淘汰指数Nt= O0其中，从远程公共底图服务器上下载公共地图块时，可通过移动测量设备的用户界面选择公共地图种类的，公共地图包括谷歌地图、百度地图或天地图。
[0045]步骤3)中，当通过R-tree索引调入本地的土地利用现状数据作为调查底图并显示的时间t大于TmJt，则依据S min= S min*sqrt (Tmax/1)更新上述Smin值。此时显示最小比例Smin值变小，移动测量设备能够较快的显示所需底图，即通过更新配置文件中的Smin值，确保底图更新速度。当移动测量设备屏幕根据实际需要显示公共地图或土地利用现状数据后，用户可以进行与移动测量设备的人机交互，在下一次进行屏幕进行放大、缩小、移动、全局显示操作时等更新显示操作时，重新进行步骤3)。
[0046]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1)，移动测量设备中土地利用现状数据的预处理:把土地利用现状数据用嵌入式数据库Sqlite存储，并对土地利用现状数据添加R-tree索引； 步骤2)，获取移动测量设备的土地利用现状数据显示最小比例Smin; 步骤3)，在移动测量设备每次更新显示调查底图时，当移动测量设备屏幕对应显示范围大于或等于由所述土地利用现状数据显示最小比例Smin对应的地理区域时，通过所述R-tree索引调入移动测量设备本地的土地利用现状数据作为调查底图；否则，直接调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为移动测量设备中土地调查的底图。
2.根据权利要求1所述的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:所述步骤2)中，移动测量设备的土地利用现状数据显示最小比例Smin由用户预先设定，并存储到移动测量设备的配置文件中。
3.根据权利要求2所述的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:当所述移动测量设备不能读取配置文件中的土地利用现状数据显示最小比例Smin时，移动测量设备通过自适应方式自动获取所述Smin值，包括如下步骤: 假设第i次调整移动测量设备显示范围时，显示的土地利用现状数据大小为东西长为Lj,南北长为LjH/W ;初始时，i取0 ; 步骤a)，在显示的土地利用现状数据上随机选取P个点，以所述P个点中的每个点为中心，对东西长Q，南北长Li*H/W的土地利用现状数据，逐个进行空间地物检索并将空间地物调入内存后显示在移动测量设备的屏幕上，同时统计每个点对应区域的空间地物调入内存至屏幕显示的时间，得到的最长时间记为tmax; 步骤b)，假设每次屏幕进行放大、缩小、移动、全局显示操作时，地图更新时间的最大允许显示延迟为Tmax，比较所述步骤a)得到的tmax和T max:如果t max< T max，按比例系数k扩大以所述每个点为中心的显示区域，即Li+1= L i*k，Hi+1= H 3k，其中k取值范围为1.4-2.0 ； 步骤c)，重复步骤a)至步骤b)，直至第k次调整时tmax> T _，则取前一次对应的显示比例作为S^^^LkVW。
4.根据权利要求1或3所述的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:所述步骤3)中调用远程公共底图服务器上的公共地图或者遥感地图作为土地调查的底图时采用缓冲机制，包括如下具体步骤: 步骤a)，设置缓冲区域中固定缓冲地图块数目为M，并且对每块缓冲地图块设置淘汰指数Nt = 0 ； 步骤b)，检索缓冲区域是否存在当前要显示的缓冲地图块:如果存在，则将缓冲地图块调入内存并显示在屏幕，同时将该缓冲地图块对应的淘汰指数队增1 ;如果不存在，则从远程公共底图服务器上下载要显示的公共地图块或者遥感地图块到本地，如果此时缓冲区未满，则将公共地图块或者遥感地图块作为缓冲地图块添加到缓冲区，并对加添的缓冲地图块设置淘汰指数Nt= 0 ;如果缓冲区已满，则将下载的公共地图块或者遥感地图块替换缓冲区中淘汰指数Nt最小值对应的缓冲地图块，并设置替换后的缓冲地图块的淘汰指数N t=Oo
5.根据权利要求4所述的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:还包括通过用户界面选择公共地图种类的步骤，从远程公共底图服务器上下载公共地图块时，所述公共地图包括谷歌地图、百度地图或天地图。
6.根据权利要求3所述的一种利用公共网络地图辅助土地调查的方法，其特征在于:所述步骤3)中，通过所述R-tree索引调入本地的土地利用现状数据作为调查底图并显示的时间t大于Tmax，则依据Smin= S min*sqrt (Tmax/t)更新所述Smin。
【文档编号】G06F17/30GK104504057SQ201410800000
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】张小国, 王庆, 任阳, 寇海堂 申请人:东南大学