CN102306169A - 数字矢量海、陆图融合方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了数字矢量海、陆图融合方法和系统。所述数字矢量海、陆图融合系统，包括：领域本体构建部分，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各领域地理本体间的映射关系；以及语义融合部分，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。通过所述数字矢量海陆图融合方法和系统，实现了海陆一体化管理。

Description

数字矢量海、陆图融合方法和系统

技术领域

本发明涉及数字矢量海、陆图融合方法和系统。更具体地说，本发明涉及能够实现海陆一体化管理的数字矢量海、陆图融合方法和系统。

背景技术

最近几年来，随着社会经济的快速发展，地理信息系统(GeographicalInformation System，GIS)应用的企业化、大众化和全球化，社会对地理空间信息的需求日益增加，社会不同部门、不同行业经常需要进行大量地获取地理空间数据，他们会针对自身的需求，使用不同的数据生产软件，按照相应的数据标准进行数据的生产，这样不仅会产生不同数据格式的地理空间数据，而且还会造成同一区域相同比例尺的地理空间数据被多次重复获取，从而引发了地理空间数据的多源异构性。地理空间数据的多源异构性主要体现在以下五个方面：

1)获取方式的多样性。地理空间数据来源广泛，获取其方法多种多样，主要有外业实地测量、摄影测量和各种现有地图等。

2)多语义性。由于各部门、各行业的需求不同，地理空间数据的属性数据中各个字段的含义及其内容会有多种表达；而且不同地图种类的分类编码标准不同，会造成同一地理要素语义异构的问题。

3)多尺度性。根据不同的应用要求，地理空间数据对地理空间进行不同尺度的表达，不同尺度的地理空间数据具有不同比例尺和不同精度。

4)空间基准的多样性。不同时期、不同种类的地图，采用的大地坐标系、投影信息不同。如早期的陆图一般采用北京54坐标系、1956黄海高程基准，而现在的陆图一般采用西安80坐标系、1985国家高程基准；陆图一般采用高斯-克吕格投影，而海图一般采用墨卡托投影。

5)数据存储格式的多样性。不同部门依据自身的需求选择不同的数据生产平台进行数据的生产，不同的平台会设计不同的数据结构，采用不同的存储格式。如ArcGIS平台的Shapefile格式文件、AutoCAD平台的DWG格式文件等。

多源异构的地理空间数据的产生不仅会造成人力和财力的浪费，而且给GIS部门之间的数据共享和数据集成带来极大困难。

海岛是国家领土的重要组成部分，全面准确地掌握我国海岛位置和地理信息，是维护国家主权、保障国家安全、实施海洋开发的重要保障，具有重要的现实意义和深远的战略意义。由于海岛环境复杂，存在着各种不同来源的测绘数据，包括陆地上的和海域的空间数据。因此实现多源异构的岛礁数据融合，最大程度地实现海陆一体化，是急需解决的一个重要问题。

目前，语义方面的融合还存在着一些不足，具体如下：

在语义融合方面，由于地理信息语义的复杂性，使语义互操作成为GIS互操作中的一个难题。目前，理论上实现GIS语义互操作的方法有3种：①各自理解对方的数据库模式和数据语义；②在建立公共模式的基础上提供一种机制，使用户能按统一形式(如：双方使用统一的语义模型来表达语义)表达查询要求并获取数据，如全局概念模式、Summary Schemas Model(SSM)等；③借助中间机制(如语义转换机制)处理信息，使用户能用自身语言来形式化查询要求，而且无需考虑对方因素即可获得正确处理，如上下文语义转换器、查询转换器等。

目前众多研究者都在探讨GIS语义互操作问题，并提出了不少解决方法。例如：①语义交换补充模型，强调不同GIS数据模型之间的微妙差异；②基于本体的方法，它将地理信息系统看作是可互操作对象的容器，并通过容器与用户进行交流，从中抽取满足用户需求的信息，同时提出通过多元本体进行对象之间的映射；③上下文调解器方法，它进行信息源和接收者之间的转换；④知识表示方法，它通过精确表示异构数据库中数据模型语义的方法来处理GIS语义不一致问题；⑤借助元数据和语义值来解决语义不一致问题的方法；⑥采用统一语义形式化数据结构(SFDS)和资源发现模型来促进地理信息的语义理解和表示的方法；⑦采用全局概念模式来解决GIS语义互操作的方法，它从信息语义而不是数据结构来实现信息交流汇；⑧元数据调解器方法，它从描述地理信息的元数据出发来理解语义，并结合人工智能技术的元数据调解器来自动识别和处理GIS语义冲突。

GIS语义互操作至今仍是GIS互操作中的难点，还停留在方法探讨和原型实现阶段，没有进入实际应用。而且，它仍局限于对地理信息进行语义标识和处理的研究，未涉及与地理信息服务相应的语义研究。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供了数字矢量海、陆图融合方法和系统，其能够针对数字海图和数字陆图之间存在的地理空间数据格式差异、空间基准差异、语义差异、空间几何位置差异等方面，采用地理空间数据融合技术将数字海图和数字陆图融合到海陆一体化地图，实现了海陆地理空间数据的一体化管理，解决了数字海图与数字陆图无缝集成和数据共享的问题。

特别地，与现有技术中直接通过建立语义映射表来进行语义融合的方案相比，本发明通过建立各领域的地理本体及其映射关系的方式来进行语义融合。所建立的地理本体及其映射关系可以直接应用于其他领域，数据的利用率更高、并能进行本体推理，进行数据挖掘。

特别地，根据本发明，在语义整合的基础上，通过制定海陆取舍和修改规则进行空间几何位置整合，消除了相同区域内同一地理对象的空间几何位置的差异，从而能够进一步提供更准确的海陆一体化地图。

根据本发明的一个方面，提供了一种数字矢量海、陆图融合方法，包括：领域本体构建步骤，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；语义融合步骤，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，从而实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法可以进一步包括：空间几何位置融合步骤，用于对于经所述语义融合步骤融合的数字矢量海陆一体化地图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理对象的空间几何位置的差异的数字矢量海陆一体化地图。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，所述地理本体由以下部分组成：地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，所述地理本体间的映射关系包括以下方面：地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法可以进一步包括数据语义预处理步骤，基于由领域本体构建步骤建立的本体，对海图、陆图、海陆一体化地图进行数据语义预处理，分析具体各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合处理效率，并将经过数据语义预处理的海图、陆图、海陆一体化地图提供到所述语义融合步骤。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，在进行数字矢量海图与数字矢量陆图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合步骤可以包括非潮间带数据融合步骤、潮间带数据融合步骤。其中所述非潮间带数据融合步骤包括：制定所述海陆取舍规则，并根据所述海陆取舍规则，对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则。所述潮间带数据融合步骤包括：海岸线数据融合部分，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据；以及非海岸线数据融合部分，根据海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍，并根据非海岸线海陆地理要素与海岸线的空间关系，对与海岸线关联的地理要素进行几何形状的修改。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，在进行数字矢量海图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合步骤按照基于属性信息的实体匹配方法找出同一地理对象，然后将匹配的同一地理对象合并。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合方法可以进一步包括：人机交互步骤，用于通过与用户交互，在所述空间几何位置融合步骤融合的基础上，基于高分辨率影像对海陆一体化地图进行修正微调。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字矢量海、陆图融合系统，包括：领域本体构建部分，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；以及语义融合部分，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统可以进一步包括：空间几何位置融合部分，用于对于经所述语义融合部分融合的数字矢量海图和陆图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理要素在空间几何位置上存在差异的数字矢量海陆一体化地图。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统中，所述地理本体可以由以下部分组成：地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统中，所述地理本体间的映射关系可以包括以下方面：地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统可以进一步包括数据语义预处理部分，基于由领域本体构建部分建立的本体，对海图、陆图、海陆一体化地图进行数据语义预处理，具体分析各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合的处理效率，并将经过数据语义预处理的海图、陆图、海陆一体化地图输入到所述语义融合部分。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统中，在进行数字矢量海图与数字矢量陆图之间的空间几何位置融合的情况下，空间几何位置融合部分包括：非潮间带区域融合部分、潮间带区域融合部分。其中，所述非潮间带区域融合部分包括：制定所述海陆取舍规则，并根据所述海陆取舍规则，对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则。所述潮间带区域融合部分包括：海岸线数据融合部分，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据；以及非海岸线数据融合部分，根据海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍，并根据海陆地理要素修改规则，对与海岸线关联的地理要素进行形状的修改。

在根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统中，在进行数字矢量海图之间的空间几何位置融合的情况下所述空间几何位置融合部分按照基于属性信息的实体匹配找出同一地理对象，然后将匹配的同一地理对象合并。

根据本发明的该方面的数字矢量海、陆图融合系统可以进一步包括：人机交互部分，用于通过与用户交互，在所述空间几何位置融合的基础上，基于高分辨率影像对于海陆一体化地图进行修正微调。

通过根据本发明的数字矢量海、陆图融合系统，消除了数字矢量海图之间、数字矢量海图和数字矢量陆图之间在语义、空间几何位置上存在的差异，实现了陆海异构数据的一体化管理和数据融合。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合方法的流程图；

图2A-2C分别示出了海图本体、陆图本体和海陆一体化地图本体的一部分；

图3示出了海陆统一要素分类分层模型；

图4示出了基于本体的海陆统一编码与海、陆编码系统之间的映射关系；

图5示出了各规范间图层映射关系及要素映射关系；

图6示出了数字矢量海图之间空间几何位置的融合的流程图；

图7示出了数字矢量海图和数字矢量陆图之间空间几何位置的融合的流程图；以及

图8是示出了根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合系统的框图。

具体实施方式

下面，参照附图更全面地描述本发明，并示出实现本发明的各方面的优选实施方式。

首先介绍在本说明书中涉及的一些技术术语。

1)海陆一体化

根据本发明的海陆一体化是将国家标准海图和标准陆图中的地理要素转换至海陆要素统一标准下。对于海陆矢量数据来说，包括数据格式的统一、空间基准的统一、要素语义信息的统一、空间几何位置的统一等。例如，所述数据格式的统一包括Txt格式到Shp格式、DWG格式到Shp格式、Coverage格式到Shp格式的转换；所述空间基准的统一包括地理坐标系统整合及投影整合，其中该地理坐标系统整合包括1954年北京坐标系、1980年西安坐标系及WGS-84世界大地坐标系间的整合，该投影整合包括高斯-克吕格投影、墨卡托投影的整合。然而，鉴于上述数据格式的统一和空间基准的统一并非是与本发明的发明点密切相关的内容且本领域的技术人员在现有技术的基础上易于得到，因此为了更好地突出本发明的实质性特点，在下文中将省略对这些内容的详细描述，而是着重介绍要素语义信息的统一和空间几何位置的统一。

2)地理领域本体

本体(Ontology)的概念来自于哲学领域，其理论是关于存在及其本质和规律的学说。Haves把本体论引入了人工智能领域(P.Haves.，1978)，随着科学的不断发展，本体的思想便由于各领域中新的需求而被引用和借鉴。本体是一个领域里共享的概念化模型的形式化和显式的说明规范(GruberT，1995)。可以给出本体的更通俗更言简意赅的定义：本体是包括一个领域内抽象的概念对象集合、对象之间的关系以及规则的整体。

根据本发明的地理领域本体是将国家标准海图、标准陆图以及统一标准后的海陆统一图中的各领域内的地理要素以本体的形式进行构建及存储，包含了地理要素的名称、编码、所在图层、各属性值以及地理要素间的隶属、等价关系，用于矢量海陆地理要素的语义信息的转换及整合。

接着，将以如下顺序进行描述：

<1.根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合方法和系统>

<2.修改示例>

<1.根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合方法和系统>

图1示出了根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合方法的流程图。如图1所示，数字矢量海、陆图一体化融合方法包括如下步骤：

步骤S101：建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系。地理本体由以下部分组成：地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。海图、陆图以及海陆一体化地图的地理本体分别如图2A-2C所示。在图2A-2C中，Thing表示最广泛范围的客观存在的实体，位于本体中的最顶层，每一个地理要素都可以最终归结为属于Thing；各地理要素以编码来表示，如C511003表示海图中的某一地理要素，M110300表示陆图中的某一地理要素，而U110107表示海陆一体化地图中的某一地理要素；并且is-a表示隶属关系。另外，需要指出的是，这里仅以附图中所示的编码为例进行描述，在海图、陆图以及海陆一体化地图中采用的地理要素的编码标准并不是仅限于此，也可以采用任何其他的编码标准。图3示出了海陆统一要素分类分层模型，其中CPTP、HYDL、RESA等表示地理要素所存储的图层。图2C中的海陆一体化地图的本体就是基于图3而建立的。

地理本体的建立方法可以分为自动本体建立和手工本体建立。前一种方法依赖计算机自动从相关资源中抽取概念及概念之间的关系，建立本体。后者需要人工利用本体建立工具，由本体的开发工具手工建立，现存工具有很多，Protégé、OntoEdit、OilEd、WebODE、Ontolingua等都是比较常用的本体建立软件。例如，在本实施例中，使用Protégé建立本体，并采用OWL文件存储地理本体。

然后，建立地理本体间的映射关系。地理本体间的映射关系包括以下方面：地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。

图4示出了基于本体的海陆统一编码与海、陆编码系统之间的映射关系，其中Chart表示海图，Map表示陆图，Uni表示陆海一体化地图，CControlPoint表示海图中的控制点要素。首先建立地理要素名之间的等价关系。例如，海图中的埋石点等价于陆图中的图根点，并且这两者均等价于海陆一体化地图中的埋石图根点。进一步，与这些地理要素名对应的编码之间也建立了等价关系。具体来说，海图中埋石点的编码为C511002，陆图中图根点的编码为M110103，而海陆一体化地图中埋石图根点的编码为U110104。如图4所示，在C511002、U110104和M110103之间建立了等价关系。需要指出的是，在图4中，等价关系以双向箭头is-a表示，即如果A隶属于B，且B隶属于A，则A等价于B。在此基础之上，这些地理要素所在的图层之间也建立了等价关系，如图5所示。图5示出了各规范间图层映射关系及要素映射关系。同样使用上面的例子，海图中埋石点(C511002)所在图层为CTRLPT，陆图中图根点(M110103)所在图层为CPTP，海陆一体化地图中埋石图根点(U110104)所在图层为CPTP，由此在这些图层之间建立等价关系。

另外，地理要素的属性包括高程、精度、纬度等信息。在建立了以上等价关系之后，比较属性间是否存在相同类型的信息。如果存在，则进行合并；而如果不存在，则不对属性进行处理。

步骤S102：基于步骤S101建立的本体，对海陆图进行数据语义预处理，其主要目的是根据本体驱动的语义支持，通过分析具体各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，提高语义融合效率；另外，语义预处理功能可以根据本体驱动的语义支持给每个地理要素添加上其在另一规范中的信息，以跨越语义鸿沟，如对陆图进行预处理后，陆图中每个地理要素将增加上该要素在海图中的编码等基本要素，以实现语义上的互通。

步骤S103：对于经过上述语义预处理的海陆图数据进行语义融合，基于步骤S101建立的本体及各地理本体间的映射关系，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及不同规范的海陆图、海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

更具体地说，在步骤S103，首先建立各领域内的地理本体，在建立了地理本体及其地理本体间的映射之后，通过使用现有的本体解析推理工具，可以将存储在OWL文件中或者数据库中的本体内容包括的本体实体、属性、关系等解释出来并进行本体推理以检查本体的完整和正确性、挖掘本体内隐含的更多信息。

在此基础之上，可以实现如下功能：

1)地理要素的跨语义查询，其是指在打开的不同领域地理要素中，能根据任意地理要素编码、地理要素名或图层信息，查询与该地理要素编码或者图层信息语义互通的所有地理要素，实现各地理领域间的无缝拼接。用户无须关注目标图层的类型，系统随意添加陆图、海图或者陆图和海图混合，用户可以通过统一接口对异构数据进行方便的跨语义检索和管理，并实现了基于本体推理的复杂条件检索，比如查询“人工要素”可以将所有海图陆图中所有语义为人工要素检索出来，包括道路等语义上为“人工要素”的地物。

2)地理本体查询浏览，其是指能打开本体owl文件，浏览该文件中各个类、实例、属性与标注，查看owl文件代码、并能查看各类在其本体领域内所属位置，即与其有直接关系的其它类(包括等价关系、隶属关系)，或通过推理机制查询与其有间接关系的其它类。

3)由海图及陆图向陆海一体化规范的自动融合功能，可由输入的标准海图或陆图数据自动融合至包括要素分类、分层、属性表规范在内符合陆海一体化规范的标准图幅。

4)可以从融合后的陆海统一图幅中按要求规范抽取转换出标准陆图或标准海图等目标规范图幅，以应用于各行业具体应用。

步骤S104：对于经过语义融合处理的海陆图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理要素在空间几何位置上存在差异的数字矢量海陆一体化地图。

空间几何位置融合主要包括数字矢量海图之间空间几何位置的融合和数字矢量海图和数字矢量陆图之间空间几何位置的融合。

下面首先参照图6描述数字矢量海图之间空间几何位置的融合。由于数字化时作业员个人素质的差异或者更新时间不相同等因素，造成数字矢量海图之间相同地理要素在空间几何位置上存在差异，在这种情况下，相同地理要素在空间几何位置上相差不是很大，可以通过矢量数据融合中基于属性和位置的融合技术：

在经过必要的地理空间数据格式融合和空间基准融合之后，对输入的数字矢量海图进行判断是否相交，如果相交，则获取其在叠幅内的数据，然后对叠幅内的数据建立索引，按照基于属性信息的匹配方式进行实体匹配和同一实体的合并，如果精度不同，采用直接合并的方式，换言之，如果其中一种数据源的几何精度明显高于另外一种数据源，则应该保留几何精度高的数据，舍弃几何精度低的数据。另外，用新测的数据去更新旧的数据，则应该保留新测的数据，舍弃旧的数据；如果精度相同，分三种情况：1)对于点数据，取数据源中同一地理空间点实体坐标值的平均值作为融合后的点的坐标值；2)对于线数据，采用特征点融合方法，即：对每条同一地理空间线实体进行简化，只保留其特征点，融合成新的数据来更准确的记录线数据的位置；或者采用缓冲区方法，即：对每条同一地理空间线实体求给定宽度的缓冲区，然后提取中间重叠部分的中轴线，即为合并后的地理空间线实体。

最后按照用户的选择进行逻辑无缝输出或者物理无缝输出融合后的数据；否则直接按照用户的选择进行逻辑无缝输出或者物理无缝输出数据。与传统的数字海图拼接方法相比较，解决了两幅以上的海图无缝拼接的间题。

接着将参照图7描述数字矢量海图和数字矢量陆图之间空间几何位置的融合，其包括非潮间带区域的融合以及潮间带区域的融合。潮间带区域是指潮间带即是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围。非潮间带区域就是潮间带区域以外的区域。

1、非潮间带区域的融合：

制定海陆取舍规则，并据此对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则；然后可以对海图和陆图中的要素进行几何位置的修改，如陆图中的海域、海图中的岛。

具体来说，海陆地理要素取舍规则如下：如果海部要素在海图和陆图中都存在，则舍弃陆图中的海部要素，保留海图中的海部要素，从而组成海陆一体化地图中的海部要素；否则，保留该特殊要素，并添加到海陆一体化地图中；如果陆部要素在海图和陆图中都存在，在舍弃海图中的陆部要素，保留陆图中的陆部要素，从而组成海陆一体化地图中的陆部要素；否则，保留该特殊要素，并添加到海陆一体化地图中。

海陆图层取舍规则如下：根据海图、陆图的数据精度及数据生产特点，针对海陆一体化地图，在海陆一体化地图融合过程中，如可以完全采用陆图图层中的地理要素的情况，则舍去海图中的相关图层，相反如可以完全采用海图图层中的地理要素的情况，可以舍去陆图的相关图层，制定相关的图层取舍规则。比如，在海陆一体化地图融合过程中处理居民地图层时，则可完全采用陆图中的居民地图层，舍去海图中的居民地图层。下面的表1是海图的图层取舍规则，1表示保留的海图图层，0表示可以舍去的海图图层。

表1

2、潮间带区域的融合：

(1)海岸线数据的融合。海图和陆图对岸线的定义相同，但是其在海图和陆图中的位置、形状存在很大的差异。因为考虑到了船舶的安全航行，海图中岸线的编绘是扩大陆部、缩小海洋；而陆图中凸向海图的岸线则是夸大陆地、舍去海域碎部，凹入陆地的岸线则是夸大海域、舍去陆地碎部。因此，陆图中的岸线比海图中的岸线位置和形状更精确，根据融合后的海陆一体化地图的用途，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据。例如，所述其他来源的海岸线数据可以是最新测量的高精度海岸线数据等。

(2)非海岸线数据的融合。根据上述第(1)项中所述的海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍。此外，由于海陆一体化地图中的岸线是选择数字矢量陆图中的岸线，所以数字矢量海图中与岸线有关联的地理要素需要融合。根据非海岸线海陆地理要素与海岸线的空间关系，对与海岸线关联的地理要素进行形状的修改(如，更改其长度、大小或者面积等)。海图中与海岸线有关的地理要素主要包括：干出滩、岛(有海岸线参与构成的)等。

步骤S105：对经过空间几何位置融合的海陆图进行人机交互。通过人机交互，在上述空间几何位置融合步骤融合的基础上对于海陆一体化地图进行微调修正地理要素的几何位置。

下面，参照图8，将描述根据本发明实施例的数字矢量海、陆图融合系统。如图8所示，数字矢量海陆图融合系统800包括：领域本体构建部分801，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；数据语义预处理部分802，用于基于领域本体构建部分801建立的本体，对海陆图进行数据语义预处理，分析具体各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合的处理效率；语义融合部分803，用于对于经过上述语义预处理的海陆图数据进行语义融合，基于领域本体构建部分801建立的本体及各地理本体间的映射关系，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及不同规范的海陆图、海陆一体化地图之间的自由融合和转换；空间几何位置融合部分804，用于对于经所述语义融合部分融合的数字矢量海图和陆图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理要素在空间几何位置上存在差异的数字矢量海陆一体化地图；以及人机交互部分805，用于通过与用户交互，在所述空间几何位置融合部分融合的基础上对于海陆一体化地图进行微调。

在进行数字矢量海图之间空间几何位置的融合的情况下，空间几何位置融合部分803在经过必要的地理空间数据格式融合和空间基准融合之后，对输入的数字矢量海图进行判断是否相交，如果相交，则获取其在叠幅内的数据，然后对叠幅内的数据建立索引，按照基于属性信息的匹配方式进行实体匹配和同一实体的合并；最后按照用户的选择进行逻辑无缝输出或者物理无缝输出融合后的数据；否则直接按照用户的选择进行逻辑无缝输出或者物理无缝输出数据。

在进行数字矢量海图和数字矢量陆图之间空间几何位置的融合的情况下，所述空间几何位置融合部分803主要包括：非潮间带区域融合部分、潮间带区域融合部分。

其中所述非潮间带区域融合部分包括：

海陆取舍规则的制定部分，制定所述海陆取舍规则，并据此对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则；以及

海陆地理要素的修改部分，对海图和陆图中的要素进行几何位置的修改。

所述潮间带区域融合部分包括：

海岸线数据融合部分，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据，例如，所述其他来源的海岸线数据可以是最新测量的高精度海岸线数据等；以及

非海岸线数据融合部分，根据上述海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍，并根据海陆地理要素修改规则，对与海岸线关联的地理要素进行形状的修改。

<2.修改示例>

尽管在上文中例示的数字矢量海、陆图融合方法包括数据语义预处理步骤，但是可以理解，这只是进一步提高处理效率的更加优选的实施方式，如果不采用该步骤，也可以实现数字矢量海陆图的融合。另外，仅语义融合步骤已经初步实现了不同海陆图之间的语义融合与转换，在此基础之上，空间几何位置融合步骤实现了同一对象不同空间位置的融合，也就是说进一步解决了更高层次的问题。因此，根据本发明实施例的修改示例，数字矢量海、陆图融合方法可以只包括语义融合步骤。此外，人机交互步骤在计算机自动处理获得的结果之上进一步微调，从而获得了更精确的海陆一体化地图，因此这是更加优选的实施方式，而并非必不可少的步骤。

类似地，在上述数字矢量海、陆图融合系统中，预处理部分802、空间几何位置融合部分804和人机交互部分805也并非必不可少的部件。

尽管上述是参照示例性实施方式来描述本发明，但本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下，可以对本发明进行各种形式和细节上的修改。优选实施方式应该仅认为是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的详细描述不限定本发明的范围，本发明的范围应该由所附权利要求限定，并且本发明的范围内的所有区别技术特征应理解为包含在本发明中。

Claims (20)

1.一种数字矢量海、陆图融合方法，包括：

领域本体构建步骤，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；

语义融合步骤，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，从而实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

2.根据权利要求1所述的数字矢量海、陆图融合方法，进一步包括：

空间几何位置融合步骤，用于对于经所述语义融合步骤融合的数字矢量海陆一体化地图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理对象的空间几何位置的差异的数字矢量海陆一体化地图。

3.根据权利要求1所述的数字矢量海、陆图融合方法，其中所述地理本体由以下部分组成：地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。

4.根据权利要求1所述的数字矢量海、陆图融合方法，其中所述地理本体间的映射关系包括以下方面：地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。

5.根据权利要求1所述的数字矢量海、陆图融合方法，进一步包括数据语义预处理步骤，基于由领域本体构建步骤建立的本体，对海图、陆图、海陆一体化地图进行数据语义预处理，分析具体各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合的处理效率，并将经过数据语义预处理的海图、陆图、海陆一体化地图提供到所述语义融合步骤。

6.根据权利要求1所述的数字矢量海、陆图融合方法，其中在进行数字矢量海图与数字矢量陆图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合步骤非潮间带数据融合步骤、潮间带数据融合步骤。

7.根据权利要求6所述的数字矢量海、陆图融合方法，其中所述非潮间带数据融合步骤包括：制定所述海陆取舍规则，并根据所述海陆取舍规则，对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则。

8.根据权利要求6所述的数字矢量海、陆图融合方法，其中所述潮间带数据融合步骤包括：

海岸线数据融合步骤，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据；以及

非海岸线数据融合步骤，根据海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍，并根据非海岸线海陆地理要素与海岸线的空间关系，对与海岸线关联的地理要素进行几何形状的修改。

9.根据权利要求1所述的数字矢量海陆图融合方法，其中在进行数字矢量海图之间的空间几何位置融合的情况下所述空间几何位置融合步骤按照基于属性信息的实体匹配找出同一地理对象，然后将匹配的同一地理对象合并。

10.根据权利要求2所述的数字矢量海陆图融合方法，进一步包括：

人机交互步骤，用于通过与用户交互，在所述空间几何位置融合步骤融合的基础上对于海陆一体化地图进行微调。

11.一种数字矢量海、陆图融合系统，包括：

领域本体构建部分，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各领域地理本体间的映射关系；以及

语义融合部分，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

12.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，进一步包括：

空间几何位置融合部分，用于对所述语义融合部分融合的数字矢量海图和陆图进行空间几何位置融合，以输出经消除了的相同区域内同一地理要素的空间几何位置差异的数字矢量海陆一体化地图。

13.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中所述地理本体由以下部分组成：地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。

14.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中所述地理本体间的映射关系包括以下方面：地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。

15.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，进一步包括：

数据语义预处理部分，基于由领域本体构建部分构建的领域本体及其映射，对海图、陆图、海陆一体化地图进行数据语义预处理，具体分析各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合的处理效率，并将经过数据语义预处理的海图、陆图、海陆一体化地图输入到所述语义融合部分。

16.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中在进行数字矢量海图与数字矢量陆图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合部分包括：非潮间带区域融合部分、潮间带区域融合部分。

17.根据权利要求16所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中所述非潮间带区域融合部分制定所述海陆取舍规则，并根据所述海陆取舍规则，对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则。

18.根据权利要求16所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中所述潮间带区域融合部分包括：

海岸线数据融合部分，对海岸线数据进行融合，选择陆图中的海岸线数据，或者选择其他来源的海岸线数据；以及

非海岸线数据融合部分，根据海陆取舍规则，对该潮间带区域内的海陆地理要素进行取舍，并根据非海岸线海陆地理要素与海岸线的空间关系，对与海岸线关联的地理要素进行几何形状的修改。

19.根据权利要求11所述的数字矢量海、陆图融合系统，其中在进行数字矢量海图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合部分按照基于属性信息的实体匹配找出同一地理对象，然后将匹配的同一地理对象合并。

20.根据权利要求12所述的数字矢量海、陆图融合系统，进一步包括：

人机交互部分，用于通过与用户交互，在所述空间几何位置融合部分融合的基础上对于海陆一体化地图进行微调。

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