连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法与流程

本发明涉及空间制图技术领域，尤其涉及一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法。

背景技术：

连续不规则采样区域一般是内部连续，且边界不规则的区域，如某乡镇、某村。连续不规则区域采样点分布是否均匀是后期采样点数据检测评价的关键因素，也是判断后期分析结果是否准确的重要依据，因此对连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度进行检测显得非常重要。

现有技术中，通常采用以下方法检测采样点的地理空间分布均匀度：假设N个点均匀地分布在某一采样区域内，构建这些点的泰森多边形网，然后，计算它们的泰森多边形面积的变化积累来构建一个点在平面内分布均匀度指标其中，N为采样点个数，Si为第i个采样点对应的泰森多边形面积，S为名义泰森多边形面积，即将整个采样区域的面积平均分给N个点，每个点所应得的泰森多边形面积。该指标反映了点在平面空间内分布的均匀度，在同一区域内分布N个采样点，不同的布局可能带来不同的均匀度，它们的均匀度就可以用这个无量纲的E来衡量，E值越高说明其对应的布局越均匀。

现有技术中的方法没有区分采样区域的破碎化、连续不规则和连续规则等具体类型，没有针对连续不规则区域这一特定的采样区域，该方法指标体系比较单一、缺乏系统性，致使连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测结果容易出现偏差，也无法体现采样点数据局部均匀细节，不利于下一步采样点数据的去冗精化和挖掘分析。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法，解决了现有技术中连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测准确性和可靠性低，以及无法定位导致连续不规则区域所有采样点地理空间分布不均匀的采样点的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法，包括：

生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度之后还包括：

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图；

根据所述均匀编码图确定所述采样区域中的异常单位格网，所述异常单位格网为编码值不等于1的单位格网。

进一步地，所述对所述采样区域中的每个采样点进行编码具体为：

其中，Ci为第i个采样点的编码值，t为第i个采样点所在的单位格网的级次。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度具体为：

其中，E为所有采样点的地理空间分布均匀度，Ci为第i个采样点的编码值，N为采样区域中的采样点的个数。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图具体为：

根据每个采样点的编码值获取与其对应的单位格网的编码值，每个单位格网的编码值等于其内部的采样点的编码值，内部没有采样点的单位格网的编码值为0；

将每个单位格网的编码值标注到对应的单位格网中，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图。

另一方面，本发明提供一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测装置，包括：

格网生成模块，用于生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

划分模块，若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则用于将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

编码模块，若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则用于对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

计算模块，用于根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

进一步地，还包括码图生成模块和确定模块，其中，

码图生成模块用于根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图；

确定模块，用于根据所述均匀编码图确定所述采样区域中的异常单位格网，所述异常单位格网为编码值不等于1的单位格网。

再一方面，本发明提供一种用于连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测的电子设备，包括：

存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述的方法。

又一方面，本发明提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述的方法。

又一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

(三)有益效果

本发明提供的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法，通过对每个采样点进行编码，并根据所有采样点的编码值计算得出采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据所述均匀度来评价采样点的均匀程度，评价的准确性和可靠性高，并通过采样点的地理空间分布均匀度评价采样数据的可用性，以保证采样点数据具体分析与实际应用的准确性和可靠性。并且也可结合均匀编码图，确定采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据均匀编码图确定采样区域中的异常单位格网，便于进一步地对异常单位格网进行处理，有利于下一步对采样点数据的去冗精化和挖掘分析。

附图说明

图1为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法示意图；

图2为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法的逻辑流程图；

图3为依照本发明实施例的采样区域中所有采样点的均匀编码图示意图；

图4为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测装置示意图；

图5为本发明实施例提供的用于连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1：

图1为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法，包括：

步骤S10、生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

步骤S20、若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

步骤S30、若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

步骤S40、根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度之后还包括：

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图；

根据所述均匀编码图确定所述采样区域中的异常单位格网，所述异常单位格网为编码值不等于1的单位格网。

进一步地，所述对所述采样区域中的每个采样点进行编码具体为：

其中，Ci为第i个采样点的编码值，t为第i个采样点所在的单位格网的级次。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度具体为：

其中，E为所有采样点的地理空间分布均匀度，Ci为第i个采样点的编码值，N为采样区域中的采样点的个数。

进一步地，所述根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图具体为：

根据每个采样点的编码值获取与其对应的单位格网的编码值，每个单位格网的编码值等于其内部的采样点的编码值，内部没有采样点的单位格网的编码值为0；

将每个单位格网的编码值标注到对应的单位格网中，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图。

具体的，图2为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法的逻辑流程图，如图2所示，下面通过具体的逻辑流程图进一步说明本发明实施例的方法。

首先，需要获取采样区域和待评价采样点分布数据，统计采样区域总面积S和采样点总数量N，计算理想条件下采样点均匀分布的采样点的平均采样面积S0。其中，平均采样面积S0的计算公式如下：

其中，S0为平均采样面积，S为采样区域的总面积，N为采样点的个数。

在本实施例中，以北京市大兴区庞各庄镇污染监测的采样点分布数据为例，进行污染监测采样点地理空间均匀度检测。采样区域庞各庄镇是连续不规则区域，统计计算该采样区域总面积S为109.384km²，采样点总数量N为27个，根据平均采样面积S0的计算公式，计算出平均采样面积S0为4.051km²；

然后，生成单位格网面积为S0的正方形格网，作为第一级格网，并用第一级格网覆盖整个采样区域，基于空间叠置分析提取获得M个包含采样区域的第一级格网。其中，空间叠置分析可以基于ArcGIS软件实现；提取的第一级格网的总数量为M，其中M≥N。

在本实施例中，以单位格网面积为4.051km²正方形格网覆盖庞各庄镇采样区域，基于ArcGIS软件的空间叠置分析提取39个包含采样区域的正方形格网。生成正方形格网数M＝39个，大于采样点总数量27个；

然后，判断第一级单位格网中采样点的个数是否大于一。

若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则对所述第一级单位格网进行二次划分，划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网，由第一级格网划分出来的第二级格网即为第一级格网的子格网，划分出来的第二级格网包括多个第二级单位格网。

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数最多为一个，则格网划分完毕。

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数仍大于一，则以第二级单位格网为对象，进行二次划分。

以上述方式进行递归操作，直到满足每个单位格网内的采样点数量最多一个为止，格网划分完毕，单位格网包括第一级单位格网，第二级单位格网，第三级单位格网等经过划分后生成的单位格网。

在本实施例中，满足每个单位格网内的采样点数量最多一个的格网划分终止条件，统计本次格网划分方案如下：首次划分格网为39个，即第一级单位格网为39个；二次划分格网4个，即有4个第一级单位格网进行了二次划分；三次划分格网1个，即有1个第二级单位格网进行了三次划分。

然后，对划分的单位格网进行编码运算，也是对每个采样点进行编码，得到每个采样点的编码值，并最终生成采样区域中所有采样点的均匀编码图。

图3为依照本发明实施例的采样区域中所有采样点的均匀编码图示意图，如图3所示，其中，面积由大到小的格网依次为第一级单位格网、第二级单位格网、第三级单位格网、…、第t级单位格网。第二级格网、第三级格网、…、第t级格网统称为子格网，每个第一级单位格网、每个第二级单位格网、每个第三级单位格网、…、每个第t级单位格网统称为单位格网。

采样点均匀编码规则为：针对有采样点的单位格网，首次划分编码为1，即第一级单位格网编码为1，第一级单位格网中的采样点的编码值为1；二次划分编码为1/4，即第二级单位格网编码为1/4，第二级单位格网中的采样点的编码值为1/4；三次划分编码为1/16，即第三级单位格网编码为1/16，第三级单位格网中的采样点的编码值为1/16；依次类推，第t次划分编码为1/4^t-1，即第t级单位格网编码为1/4^t-1，第t级单位格网中的采样点的编码值为1/4^t-1；针对没有采样点的单位格网统一编码为0。将每个采样点的编码值标注在与其对应的单位格网中，没有采样点的单位格网用编码值0标注，就生成了采样区域中所有采样点的均匀编码图。

在本实施例中，格网划分共分三级。第一级格网编码35个，其中包含18个“1”和17个“0”；第二级格网编码15个，其中包含7个“1/4”和8个“0”；第三级格网编码4个，其中包含2个“1/16”和2个“0”。其中，单位格网的编码值不等于1的单位格网为异常单位格网，即单位格网的编码值等于0、1/4和1/16的单位格网为异常单位格网。异常单位格网中的采样点为异常采样点，异常采样点会导致采样区域中所有采样点的地理空间分布不均匀。从均匀编码图中可以快速、直观地确定异常单位格网和异常采样点，并根据实际需要对异常单位格网和异常采样点进行处理，有利于下一步对采样点数据的去冗精化和挖掘分析。

然后，根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，具体计算公式为：

其中，E为所有采样点的地理空间分布均匀度，Ci为第i个采样点的编码值，N为采样区域中的采样点的个数。均匀度数值越大，表明采样点数据地理空间分布越均匀，反之，表明采样点数据地理空间分布越不均匀。

在本实施例中，基于所有采样点的地理空间分布均匀度E的具体计算公式计算北京市大兴区庞各庄镇采样区域的采样点的地理空间分布均匀度0.736。

可以利用均匀度E表征检测采样点在地理空间分布的均匀度。也可利用采样点的均匀编码图和均匀度E共同表征检测采样点在地理空间分布的均匀度。其中，北京市大兴区庞各庄镇采样点的局部均匀细节由图3均匀编码图表征；北京市大兴区庞各庄镇采样点的整体均匀程度由均匀度E表征，该采样区域的采样点的均匀度为0.736。采样点的均匀编码图和均匀度共同表征检测结果表明，本发明提出的一种连续不规则区域采样点地理空间分布均匀的检测方法非常准确、可靠、有效。

本发明提供的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测方法，通过对每个采样点进行编码，并根据所有采样点的编码值计算得出采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据所述均匀度来评价采样点的均匀程度，评价的准确性和可靠性高，并通过采样点的地理空间分布均匀度评价采样数据的可用性，以保证采样点数据具体分析与实际应用的准确性和可靠性。并且也可结合均匀编码图，确定采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据均匀编码图确定采样区域中的异常单位格网，便于进一步地对异常单位格网进行处理，有利于下一步对采样点数据的去冗精化和挖掘分析。

实施例2：

图4为依照本发明实施例的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测装置示意图，如图4所示，本发明实施例提供一种连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测装置，用于执行上述实施例所述的方法，具体包括格网生成模块10、划分模块20、编码模块30和计算模块40，其中，

格网生成模块10用于生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

划分模块20，若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则用于将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

编码模块30，若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则用于对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

计算模块40用于根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

进一步地，还包括码图生成模块和确定模块，其中，

码图生成模块用于根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，生成所述采样区域中所有采样点的均匀编码图；

确定模块，用于根据所述均匀编码图确定所述采样区域中的异常单位格网，所述异常单位格网为编码值不等于1的单位格网。

本发明提供的连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测装置，通过对每个采样点进行编码，并根据所有采样点的编码值计算得出采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据所述均匀度来评价采样点的均匀程度，评价的准确性和可靠性高，并通过采样点的地理空间分布均匀度评价采样数据的可用性，以保证采样点数据具体分析与实际应用的准确性和可靠性。并且也可结合均匀编码图，确定采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度，根据均匀编码图确定采样区域中的异常单位格网，便于进一步地对异常单位格网进行处理，有利于下一步对采样点数据的去冗精化和挖掘分析。

实施例3：

图5为本发明实施例提供的用于连续不规则区域采样点的地理空间分布均匀度检测的电子设备的结构示意图，如图5所示，所述设备包括：处理器(processor)801、存储器(memory)802和总线(bus)803；

其中，处理器801和存储器802通过所述总线803完成相互间的通信；

处理器801用于调用存储器802中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：

生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

实施例4：

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：

生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

实施例5：

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：

生成第一级格网，并以所述第一级格网覆盖采样区域，所述第一级格网包括多个第一级单位格网，所述第一级单位格网为面积等于平均采样面积的正方形格网，所述采样区域为连续不规则区域，所述平均采样面积为所述采样区域的总面积与采样点个数之间的比值；

若判断获知所述第一级单位格网中采样点的个数大于一，则将所述第一级单位格网划分成四个面积相等的第二级单位格网，所述第二级单位格网为正方形格网；

若判断获知所述第二级单位格网中采样点的个数小于等于一，则对所述采样区域中的每个采样点进行编码，得到所述每个采样点的编码值；

根据所述采样区域中的所有采样点的编码值，计算所述采样区域中所有采样点的地理空间分布均匀度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置及设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。