CN117349398B - 一种gis地图数据处理方法、***、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据处理技术领域，具体公开了一种GIS地图数据处理方法、***、设备及存储介质，通过采集初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到相应的预处理矢量地图数据进行影像校正GIS展示，然后根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，对编辑后的矢量地图数据进行几何变换、投影变换和矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，再将目标矢量地图数据转为对应的目标栅格地图数据，最后将两者与查询码关联后存入空间数据库，可以实现高效、快速的GIS地图数据处理。本发明可以有效提升GIS地图数据处理的效率和质量，并简化数据处理流程和数据处理量，节约人力成本和时间成本，保证GIS地图数据的全面性和使用便捷性。
Description
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种GIS地图数据处理方法、***、设备及存储介质。
背景技术
地理信息***(GIS，Geographic Information System)是一种特定的空间信息***，它是在计算机硬、软件***支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术***。GIS可实现基础地理信息的各种地图视图构造，并用作访问地理数据库的窗口，以支持查询、分析和编辑地理信息，其将地图视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起的功能，使其与其他信息***相区别，从而在解释事件、预测结果、规划战略等方面具有重要价值。GIS相应功能的实现应用依赖于前期地理信息的处理，包括矢量地图数据处理，而传统的矢量地图数据处理方法较大程度上依赖于人工来完成，十分耗费人力和时间，且在面对复杂矢量地图数据时，处理的效率和质量也有待提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种GIS地图数据处理方法、***、设备及存储介质，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种GIS地图数据处理方法，包括：
获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系；
对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据；
对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令；
根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据；
对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据；
对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据；
根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
在一个可能的设计中，所述对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据，包括：
将初始矢量地图数据转换为设定格式的矢量地图数据，并删除设定格式的矢量地图数据中的重复、缺失及错误数据，得到预处理矢量地图数据。
在一个可能的设计中，所述根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据，包括：
根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行图形编辑处理、结点编辑处理以及图形接边和拼接处理，得到编辑后的矢量地图数据。
在一个可能的设计中，所述对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据，包括：
采用仿射变换方法对编辑后的矢量地图数据进行几何变换，得到初始变换矢量地图数据；
采用数值解析变换法对初始变换矢量地图数据进行投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据。
在一个可能的设计中，所述对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，包括：
采用垂距法对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据。
在一个可能的设计中，所述对目标矢量地图数据进行栅格化处理，包括：
采用预置的栅格化公式对目标矢量地图数据中的矢量点进行栅格化处理，所述栅格化公式为
其中，(X，Y)为矢量点对应在栅格数据中的坐标，(x，y)为矢量点在矢量数据中的坐标，(X0，Y0)为栅格数据中的坐标原点，W和H分别为一个栅格的宽和高，表示取整算子；
采用八方向栅格化方法对目标矢量地图数据中的矢量线进行栅格化处理；
采用边界代数法对目标矢量地图数据中的矢量面进行栅格化处理。
在一个可能的设计中，所述根据唯一标识信息计算查询码，包括：
采用设定的哈希函数对唯一标识信息进行哈希运算，得到对应的消息摘要，将消息摘要作为查询码。
第二方面，提供一种GIS地图数据处理***，包括获取单元、预处理单元、执行单元、编辑单元、变换单元、转化单元和存档单元，其中：
获取单元，用于获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系；
预处理单元，用于对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据；
执行单元，用于对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令；
编辑单元，用于根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据；
变换单元，用于对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据；
转化单元，用于对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据；
存档单元，用于根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
第三方面，提供一种GIS地图数据处理设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面中任意一种所述的方法。同时，还提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行第一方面中任意一种所述的方法。
有益效果：本发明通过采集初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到相应的预处理矢量地图数据进行影像校正GIS展示，然后根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，对编辑后的矢量地图数据进行几何变换、投影变换和矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，再将目标矢量地图数据转为对应的目标栅格地图数据，最后将两者与查询码关联后存入空间数据库，可以实现高效、快速的GIS地图数据处理。本发明可以有效提升GIS地图数据处理的效率和质量，并简化数据处理流程和数据处理量，节约人力成本和时间成本，同时，通过矢量地图数据转栅格地图数据，并关联相应查询码进行同步存档，保证了GIS地图数据的全面性和使用便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例1中方法的步骤示意图；
图2为本发明实施例2中***的构成示意图；
图3为本发明实施例3中设备的构成示意图。
具体实施方式
在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。
在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出***，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得实施例不清楚。
实施例1：
本实施例提供一种GIS地图数据处理方法，可应用于相应的GIS地图数据处理服务器，如图1所示，方法包括以下步骤：
S1.获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系。
具体实施时，可采用地图跟踪数字化方式及地图扫描数字化方式从相应数据源采集获取初始矢量地图数据，或者从相应数据源中直接调取所需的初始矢量地图数据，并对采集的初始矢量地图数据赋予唯一标识信息，以便进行初始矢量地图数据及后续处理结果的区分。所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系。
S2.对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据。
具体实施时，由于不同GIS(地理信息***)对矢量地图数据定义和存储结构的差别，数据格式可能存在不兼容的问题，所以需对初始矢量地图数据进行数据格式转换，将其转换为GIS能够处理的设定格式，如Shapefile、GeoJSON等。然后再删除设定格式的矢量地图数据中的重复、缺失及错误数据，得到预处理矢量地图数据，通过数据清洗去除冗余空间数据及错误空间数据，精简数据量，提升后续数据处理的效率。
S3.对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令。
具体实施时，将预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，使显示的数据与真实矢量地图数据之间关联对应。然后接收用户输入的编辑指令，以便根据编辑指令进行后续的矢量地图数据编辑处理。
S4.根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据。
具体实施时，数据编辑是指对数字化的矢量地图数据进行编辑加工，主要目的是在改正数据差错的同时，改正数字化矢量地图数据的图形。数据编辑对预处理矢量地图数据进行图形编辑处理、结点编辑处理以及图形接边和拼接处理，得到编辑后的矢量地图数据。图形编辑处理包括删除、增加、移动、旋转矢量地图数据中的矢量点、矢量线、矢量面；结点编辑包括结点吻合、结点与线的吻合、删除假结点、删除及增加角点、移动角点、删除及增减弧段等；图形接边和拼接处理包括对矢量地图数据图形的裁剪、拼接及合并处理。最终得到交互编辑后的矢量地图数据。
S5.对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据。
具体实施时，可采用仿射变换方法对编辑后的矢量地图数据进行几何变换，得到初始变换矢量地图数据，仿射变换的特点是使直线变换后仍为直线，使平行线变换后仍为平行线，使不同方向上的长度比发生变化，在进行仿射变换时，可利用四个及以上的点进行纠正，并采用最小二乘法处理，以提高变换的精度。可采用数值解析变换法对初始变换矢量地图数据进行投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据。投影变换是将一种地图投影点的坐标变换为另一种地图投影点的坐标的过程，是地图投影和地图编绘的一个重要组成部分。
S6.对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据。
具体实施时，对于变换后的矢量地图数据，可采用垂距法对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据。垂距法即每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与另外两点连接的垂线距离d，并将垂线距离d与设定限差D进行比对；如果d＜D，就将中间点去掉，如果d＞D，就将中间点保留；然后顺序取接下来的三个点继续处理，直到这条线结束。通过矢量数据压缩，可以去掉冗余数据，减少数据处理量，提高GIS矢量地图数据的处理效率。
在得到目标矢量地图数据后，可将目标矢量地图数据栅格化为对应的目标栅格地图数据，以保证GIS地图数据的全面性，在地理信息***，矢量数据和栅格数据各有优点，互为补充。在对目标矢量地图数据进行栅格化处理时，可采用预置的栅格化公式对目标矢量地图数据中的矢量点进行栅格化处理，所述栅格化公式为
其中，(X，Y)为矢量点对应在栅格数据中的坐标，(x，y)为矢量点在矢量数据中的坐标，(X0，Y0)为栅格数据中的坐标原点，W和H分别为一个栅格的宽和高，表示取整算子。可采用八方向栅格化方法对目标矢量地图数据中的矢量线进行栅格化处理，八方向栅格化方法根据矢量的倾角情况，在每行或每列上，只有一个像元被“涂黑”(赋予不同于背景的灰度值)，其特点是在保持八方向连通的前提下，栅格影像看起来最细，不同线划间不易粘连。可采用边界代数法对目标矢量地图数据中的矢量面进行栅格化处理，边界代数法填充值基于积分求多边形面积的思想，上行时填充值为左多边形号减右多边形号，下行时填充值为右多边形号或左多边形号，将每次填充值同该处的原始值作代数运算得到最终填充属性值。边界代数法必逐点判断同边界的关系即可究成矢量向栅格的转换。面的填充是根据边界的拓扑信息，通过简单的加成运算将边界位置信息动态地壁子各振格。实现边界代数法填充的前提是已知组成多边形边界(孤段)的拓扑关系，即沿边界前进方向的左右多边形号。
S7.根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
具体实施时，可采用设定的哈希函数，MD5、SHA-1、SHA-2等，对唯一标识信息进行哈希运算，得到对应的消息摘要，将消息摘要作为查询码。然后将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库，以便后续需要查询、调用处理完成的GIS地图数据时，利用对应的唯一标识信息进行哈希运算，得到查询码，再利用查询码从空间数据库中同时调取目标矢量地图数据和目标栅格地图数据进行使用，保证GIS地图数据调取的可靠性和全面性。
本实施例方法可以有效提升GIS地图数据处理的效率和质量，并简化数据处理流程和数据处理量，节约人力成本和时间成本，同时，通过矢量地图数据转栅格地图数据，并关联相应查询码进行同步存档，保证了GIS地图数据的全面性和使用便捷性。
实施例2：
本实施例提供一种GIS地图数据处理***，如图2所示，包括获取单元、预处理单元、执行单元、编辑单元、变换单元、转化单元和存档单元，其中：
获取单元，用于获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系；
预处理单元，用于对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据；
执行单元，用于对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令；
编辑单元，用于根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据；
变换单元，用于对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据；
转化单元，用于对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据；
存档单元，用于根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
实施例3：
本实施例提供一种GIS地图数据处理设备，如图3所示，在硬件层面，包括：
数据接口，用于建立处理器与数据采集端及空间数据库的数据对接；
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行实施例1中的GIS地图数据处理方法。
可选地，该设备还包括内部总线。处理器与存储器和数据接口可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(First InputFirst Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First In Last Out，FILO)等。所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，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。
实施例4：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行实施例1中的GIS地图数据处理方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程***。
本实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行实施例1中的GIS地图数据处理方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程***。
最后应说明的是：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的保护范围。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。
Claims (10)
1.一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，包括：
获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面和注记所表示的若干地理实体以及各地理实体之间的空间关系；
对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据；
对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令；
根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据；
对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据；
对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据；
根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
2.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据，包括：
将初始矢量地图数据转换为设定格式的矢量地图数据，并删除设定格式的矢量地图数据中的重复、缺失及错误数据，得到预处理矢量地图数据。
3.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据，包括：
根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行图形编辑处理、结点编辑处理以及图形接边和拼接处理，得到编辑后的矢量地图数据。
4.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据，包括：
采用仿射变换方法对编辑后的矢量地图数据进行几何变换，得到初始变换矢量地图数据；
采用数值解析变换法对初始变换矢量地图数据进行投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据。
5.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，包括：
采用垂距法对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据。
6.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述对目标矢量地图数据进行栅格化处理，包括：
采用预置的栅格化公式对目标矢量地图数据中的矢量点进行栅格化处理，所述栅格化公式为
其中，(X，Y)为矢量点对应在栅格数据中的坐标，(x，y)为矢量点在矢量数据中的坐标，(X0，Y0)为栅格数据中的坐标原点，W和H分别为一个栅格的宽和高，表示取整算子；
采用八方向栅格化方法对目标矢量地图数据中的矢量线进行栅格化处理；
采用边界代数法对目标矢量地图数据中的矢量面进行栅格化处理。
7.根据权利要求1所述的一种GIS地图数据处理方法，其特征在于，所述根据唯一标识信息计算查询码，包括：
采用设定的哈希函数对唯一标识信息进行哈希运算，得到对应的消息摘要，将消息摘要作为查询码。
8.一种GIS地图数据处理***，其特征在于，包括获取单元、预处理单元、执行单元、编辑单元、变换单元、转化单元和存档单元，其中：
获取单元，用于获取初始矢量地图数据以及初始矢量地图数据对应的唯一标识信息，所述初始矢量地图数据包含由矢量点、矢量线、矢量面及注记所表示的若干地理实体及各地理实体之间的空间关系；
预处理单元，用于对初始矢量地图数据进行数据格式转换和数据清洗处理，得到预处理矢量地图数据；
执行单元，用于对预处理矢量地图数据进行影像校正和GIS***展示，并接收用户输入的编辑指令；
编辑单元，用于根据编辑指令对预处理矢量地图数据进行数据编辑，得到编辑后的矢量地图数据；
变换单元，用于对编辑后的矢量地图数据进行几何变换和投影变换处理，得到变换后的矢量地图数据；
转化单元，用于对变换后的矢量地图数据进行矢量数据压缩，得到目标矢量地图数据，并对目标矢量地图数据进行栅格化处理，得到目标栅格地图数据；
存档单元，用于根据唯一标识信息计算查询码，并将目标矢量地图数据和目标栅格地图数据均与查询码关联后存入空间数据库。
9.一种GIS地图数据处理设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行权利要求1-7任意一项所述的GIS地图数据处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1-7任意一项所述的GIS地图数据处理方法。
Priority Applications (1)
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2023
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