CN104636423A - 一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于陆地边界环境数字化建模技术领域，具体涉及一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法，包括对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分；对剖分后的六角格单元、六角格边、六角格与六角格间的连接线进行编码；将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；对剖分、映射后的六角格相关信息进行存储与检索。利用本发明得到的六角格陆地边界环境模型能够将陆地边界信息离散化，并将离散化后的信息进行有效地组织与存储，将多种不同的信息参与划界线方案的生成，保证我方在边界线划定时的利益最大化。

Description

一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法

技术领域

本发明属于陆地边界环境数字化建模技术领域，具体涉及一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法。

背景技术

陆地边界环境(即争议区)是一个相对复杂的区域地理环境，包含自然地理环境、人文地理环境以及历史环境等。这些复杂的环境信息涉及到双方的战略利益、国际地缘政治关系、民众的切身利益及国内政治关系等重大问题，直接影响着陆地边界线的划定。

目前，在陆地边界线的划定时，陆地边界环境信息大多作为背景地图或划界后的参考要素参与划界与谈判的，这样的信息实际是在人脑中分析和加工并参与决策的，无法真正参与到划界过程中来，因此在边界线划定时，不能很好的保证合理性和利益最大化，也就是说，由于缺乏对这些信息的整体性的描述与抽象，导致信息间的关联性不强，不能很好的保证我方在边界线划定时的利益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陆地边界环境模型的构建方法，所述陆地边界环境模型能够将陆地边界环境信息离散化并有效的组织与存储，为边界线的划定奠定基础。

为达到上述发明目的，本发明提供一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法，包括如下步骤：

S1，对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分；

S2，对剖分后的六角格单元、六角格边、六角格与六角格间的连接线进行编码；

S3，将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；

S4，对剖分、映射后的六角格相关信息进行存储与检索。

进一步，步骤S1中，几何剖分时，采用平面直角坐标系对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分，具体步骤为：

S11，选择平面直角坐标系作为模型的数学基础：以争议区域的最小外接矩形的左下角点O为坐标系的原点，向上为y轴，向右为x轴；

S12，对区域进行首层剖分：以争议区域最小外接矩形的左下角点为剖分起点，对整个争议区域从左到右，从下到上进行剖分；

S13，对区域进行层次细分：对首次剖分后的六角格单元，将其从左到右、从上到下编排了顺序；排序规则为：对于奇数行的每个六角格继续细分为一个子六角格；对于偶数行的每个六角格细分为5个子六角格，最右侧的六角格细分为7个子六角格；

对于第n层六角格单元，若该六角格单元与其上一层六角格单元的中心点一致，则该六角格单元向下细分为7个六角格单元，若该六角格单元的中心与上一层六角格单元的顶点一致，则该六角格单元向下细分为1个六角格单元。

进一步，步骤S2中，六角格单元的编码、六角格边的编码、六角格与六角格间连接线的编码，具体步骤如下：

S21，六角格单元编码：若是六角格单元为首层剖分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S211，若是六角格单元为层次细分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S212；

S22，六角格边编码：六角格的每条边用左右两个六角格单元编码来唯一标识；

S23，六角格与六角格间连接线编码：由该连接线穿越的两个六角格单元的编码确定两个相邻的六角格单元的连接线编码，第一个六角格单元代表连接线的起点，第二个六角格单元代表该连接线的终点；

其中，S211，按照剖分的顺序，将它们左到右，从下到上进行编号，按照其具体的行列号进行编码；

S212，按照上层六角格单元编码加本层相对编号的方式进行标识。

进一步，步骤S3中，边界环境信息包括专题统计信息、区域归属信息和区域整体信息，针对专题统计信息、区域归属信息和区域整体信息，分别采用专题统计信息映射规则、区域归属信息映射规则和区域整体信息映射规则将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；

其中，专题统计信息映射规则为，首先对这类信息按照其相关的面状区域大小取平均，然后计算不同的面域落在同一个六角格内的大小，最后将各六角格内的面域乘以其相应的均值并相加就得到该六角格内该专题信息的属性值；

区域归属信息映射规则为，对于区域内相关的六角格单元，将其分割属性设置为0，表示划界过程中不可分割；对于相关的六角格连接线， 将其连通属性设置为0，表示划界过程中该连接线不可连通，连接线不可连通表示在划界时两个六角格必须划归到一方；

区域整体信息映射规则为，六角格单元的分割属性设置为0，六角格单元间的连通属性也设置为0，表示不可连通。

利用本发明得到的六角格陆地边界环境模型能够将陆地边界信息离散化，并将离散化后的信息进行有效地组织与存储，将多种不同的信息参与划界线方案的生成，保证我方在边界线划定时的利益最大化。

附图说明

图1是本发明基于六角格的陆地边界环境模型构建方法流程图；

图2是本发明争议区的六角格首次剖分示意图；

图3是本发明区域层次细分示意图；

图4是本发明六角格单元编码示意图；

图5是本发明六角格边编码示意图；

图6是本发明六角格与六角格间连接线编码示意图；

图7是本发明专题统计信息映射规则示意图；

图8是本发明区域整体映射规则示意图；

图9是本发明区域归属信息映射规则示意图

图10是本发明设计信息存储结构示意图；

图11是本发明模型分析应用实施例示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明陆地边界环境模型的构建进行详细论 述。

实施例1

一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1，对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分：

在剖分前先确定争议区域：

争议区域指划界谈判过程中由于双方主张线不一致形成的有归属争议的边界区域，它是谈判划界的对象，也是本模型中区域剖分的对象。因此，在模型构建之初首先选择争议区域作为剖分区域。

当进行六角格几何剖分时，采用平面直角坐标系对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分，具体的剖分步骤如下：

S11，选择平面直角坐标系作为模型的数学基础，如下图2所示，此平面直角坐标系的具体定义为：以争议区域的最小外接矩形OP₁P₂P₃的左下角点O为坐标系的原点，向上为y轴，向右为x轴。

S12，对区域进行首层剖分：以争议区域最小外接矩形的左下角点为剖分起点(剖分起点即第一个六角格的中心点)；

对整个争议区域从左到右，从下到上进行剖分。

其剖分示意图如图2所示。

S13，对区域进行层次细分：对于首次剖分后的六角格单元，将其从左到右、从上到下编排了顺序；

在此约定：对于奇数行的每个六角格继续细分为一个子六角格；对于 偶数行的每个六角格细分为5个子六角格，最右侧的六角格细分为7个子六角格。

对于第n层六角格单元，若该六角格单元与其上一层六角格单元的中心点一致，则该六角格单元向下细分为7个六角格单元，若该六角格单元的中心与上一层六角格单元的顶点一致，则该六角格单元向下细分为1个六角格单元。

细分示意图如图3所示。

输入六角格大小和剖分层数，至此完成将连续分布的争议区域进行了六角格层次剖分。

S2，对剖分后的六角格单元、六角格边、六角格与六角格间的连接线进行编码；

对于剖分后的每一层六角格单元，有必要对它们进行编码与组织。具体的编码内容包括：六角格单元的编码、六角格边的编码、六角格与六角格间连接线的编码，具体步骤如下：

S21，六角格单元编码：若是六角格单元为首层剖分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S211，若是六角格单元为层次细分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S212；

S22，六角格边编码：六角格的每条边用左右两个六角格单元编码来唯一标识；

S23，六角格与六角格间连接线编码：由该连接线穿越的两个六角格单元的编码确定两个相邻的六角格单元的连接线编码，第一个六角格单 元代表连接线的起点，第二个六角格单元代表该连接线的终点；

其中，S211，按照剖分的顺序，将它们左到右，从下到上进行编号，按照其具体的行列号进行编码；

S212，按照上层六角格单元编码加本层相对编号的方式进行标识。

具体如下： 

1)六角格单元编码

对于六角格单元的编码，将其分为首层剖分后的六角格单元编码和细分后的六角格单元编码两种方案。

对于首层剖分完成后的六角格单元，按照剖分的顺序，将它们左到右，从下到上进行编号，按照其具体的行列号进行编码。例如，某六角格单元的编码为(i，j)，代表该六角格单元是在从左到右、从下到上的第i行第j列。

对于细分后的六角格单元，按照上层六角格单元编码加本层相对编号的方式进行标识。如图4所示，对于细分后的六角格单元，若是该六角格单元由上一层六角格单元向下细分为一个六角格单元所得，则该六角格单元在本层的相对编码为0；若本层的某个六角格单元是上层六角格单元向下细分为5个或7个六角格单元所得，则其相对编码为图3右边所示的编码顺序确定。举例来说，若某六角格单元的编码为(i，j_n)，则该六角格单元是两层剖分后的得结果，其上一层六角格的编码为(i，j)，该六角格在本层六角格单元的相对编号为n。对于其余层六角格单元的编码方式类似。

2)六角格边编码 

六角格边的编码是以六角格单元的编码为基础的，由于每个六角格单 元的编码在该模型中具有唯一性，因此其对应的六角格边的编码也是唯一的。

具体来说，六角格的每条边都可以用左右两个六角格单元的编码来唯一标识。如图5所示，其中，LeftHexID代表格边的左侧六角格单元LeftHex的编码标识，RightHexID代表格边的右侧六角格单元RightHex的编码标识；HexBorderID代表图中两六角格公共边的编码标识，HexBorderID＝″Border_LeftHexID_RightHexID″。

3)六角格与六角格间连接线编码

六角格与六角格间连接线编码仍然是以六角格单元的编码为基础的。具体来说，两个相邻的六角格单元的连接线的编码是由该连接线穿越的两个六角格单元的编码来标识的。需要说明的是，该连接线具有方向性，第一个六角格单元代表连接线的起点，第二个六角格单元代表该连接线的终点。如图6所示。

其中，SourceHexID代表连接线起点的六角格SourceHex的编码标识，DestinationHexID代表连接线终点的六角格DestinationHex的编码标识。HexConnectLineID代表图中两个六角格连接线的编码标识，HexConnectLineID＝″Connect_SourceHexID_DestinationHexID″。

S3，将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；

由于传统的陆地边界环境信息是连续分布的，如何将其映射至六角格陆地边界环境模型中来，有必要研究信息的映射方案。本发明根据谈 判划界的实际需求，将陆地边界环境信息分为专题统计信息、区域整体和区域归属信息等几大类。对于不同种类的边界信息，本发明确定了不同的信息映射规则。

1)专题统计信息映射规则

在陆地边界环境中，突出表示争议区域内自然或社会经济现象及有关特征的信息称之为专题统计信息。考虑到边界环境信息中专题统计信息多以面状要素最常见，对于这类信息本发明采用改进的面积占优法进行信息映射规则。具体来说，就是首先对这类信息按照其相关的面状区域大小取平均，然后计算不同的面域落在同一个六角格内的大小，最后将各六角格内的面域乘以其相应的均值并相加就得到该六角格内该专题信息的属性值。

举例来说，如图7所示，在一个六角格单元内有3个不同的面域，它们对应的专题信息为经济总量。则按照上述方法，首先按照面域大小取平均，得到了经济总值在这三个面城内的均值分别为：30、30、20。接下来，计算各个面域落在该六角格单元内的面积，分别为20，30，30。则该六角格单元对应的经济总值为1800。

2)区域整体映射规则

区域整体映射规则也叫整体不可分割性规则，在陆地边界环境中，有的信息虽然无法用准确的数值进行展示与表达，如宗教信仰、文化传统、风俗习惯等，却在边界划界过程中起着至关重要的作用。通过总结与分析，这些信息虽然无法定量描述，却有一个共同特点：整体不可分 割性。具体来说，就是同类信息相关区域的整体不可分割性，例如相同宗教信仰的教徒，有可能聚居在一个区域内；相同风俗习惯或文化传统的民众，往往也是居住在一个范围内。对于这类区域，在划界过程中不应人为将其割裂，无论划归哪一方都应保证区域的完整性。

本发明的做法是将这些信息的影响结果映射到每个六角格单元以及六角格与六角格之间的连接线上。对于区域内相关的六角格单元，将其分割属性设置为0，表示划界过程中不可分割；对于相关的六角格连接线，将其连通属性设置为0，表示划界过程中该连接线不可连通，连接线不可连通表示在划界时两个六角格必须划归到一方。

举例来说，假设在如图8中曲线l所包络的区域是一个宗教徒聚集区，该区域具有整体不可分割性，则该区域所覆盖的六角格单元分别为编码为(5，2)、(4，3)、(6，3)、(5，4)、(3，4)的橙色六角格单元。由于这些六角格区域具有整体不可分割性，则这些单元的分割属性值为0不可分割；它们之间的连接线的连通属性值也为0不可连通。

3)区域归属信息映射规则

在陆地边界环境中，受军事、经济、政治等多种因素的影响，有些地区对于划界的甲方来说至关重要，势在必得；而有些地区却对乙方来说具有重要作用，寸土必争。对于这类信息，在划界过程中应该重点考虑。具体的映射规则如下：首先将相关区域设定为整体不可分割区域，按照区域整体映射规则进行处理。接着，对相关区域内的六角格单元赋 予相应的归属属性。

举例来说，如图9所示在争议区域内有两个特殊的区域Q₁和Q₂，其中区域Q₁是甲方的军事要地，不可割舍；区域Q₂对乙方来说，至关重要不可舍弃。按照前述的映射方案，首先确定这两个区域所涉及的六角格单元，分别为图中橙色六角格单元。接下来，按照整体不可分割性信息规则的处理方法，将这些六角格单元的分割属性设置为0，六角格单元间的连通属性也设置为0。在此基础上，由于Q₁为甲方不可舍弃，则划界方案线不能穿越Q₁区域下方的斜线六角格；Q₂为乙方不可舍弃，则划界方案线不能穿越Q₂区域上方的斜线六角格单元。于是将这些相邻的斜线六角格单元之间的联通属性设置为0，表示不可连通。

S4，对剖分、映射后的六角格相关信息进行存储与检索。

对于以上剖分、编码并具有若干属性信息的六角格单元、六角格边、六角格与六角格间连接线，需要设计相应的结构对其进行存储。如图10所示是本模型的存储方案。具体来说，首先在数据库中创建初始列袁InitialTable以及资源初始化列表ResourceInitialTable。InitialTable中主要存储争议区域的面积、最小外接矩形、区域剖分层数等信息。ResourceInitialTable中主要存储待映射的专题统计信息类型以及相关属性。以这两个表格为基础，构建多个六角格图层，每个六角格图层又包括图层初始化信息表Layeri_InitialTable、各层六角格单元表Layeri_HexTable、六角格资源表Layeri_HexResourceTable、六角格连接线表Layeri_ConnectBorderTable、连接线资源表 Layeri_ConnectBorderResourceTable组成。所有的模型相关信息都存储在这些表格中，支持模型的分析与应用。

下面通过具体的实施例2来说明实施例1中模型的分析应用。

实施例2

模型分析应用是以模型中六角格单元、六角格边、六角格与六角格间连接线为基础，以当前六角格单元为起点，不断求取下一个六角格单元的方法。如图11所示，在某个争议区域内，已知争议区的起点o₁，终点o₂、整体不可分割区域对应的六角格单元、甲方不可舍弃区域对应的六角格单元，如何求取一条从起点出发到达终点的划界方案线。具体过程如下：

a)得到起点和终点对应的六角格单元A和G；

b)将整体不可分割区域对应的六角格单元B、C、D以及甲方不可舍弃区域对应的六角格单元E、F的分割属性设为0不可分割，将相邻六角格之间的连接线的连通属性设为0不可连通；

c)将甲方不可舍弃区域对应的六角格单元E、F下方的六角格之间的连通属性设置为0不可连通；

d)将划界起点六角格A出发，判断以当前六角格为起点的连接线的连通属性值，在所有连通属性值不为0的连接线中选择一条作为当前所选连接线，并找到该连接线的终点六角格单元T；

e)判断该六角格单元T是否为终点六角格G，若是则分析完毕，转 至f)，否则将该六角格单元T作为当前六角格单元转至步骤d)；

f)连接从起点A出发到终点G的所有六角格单元的中心线，得到一条满足条件的划界方案线。

需要说明的是，该实施例仅仅考虑了整体不可分割信息以及区域归属信息的影响，对于其他信息并未作考虑，对于多种因素影响下的划界方案线的生成其是在此基础上的进一步拓展。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种基于六角格的陆地边界环境模型构建方法，其特征在于，模型构建方法包括如下步骤：

S1，对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分；

S2，对剖分后的六角格单元、六角格边、六角格与六角格间的连接线进行编码；

S3，将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；

S4，对剖分、映射后的六角格相关信息进行存储与检索。

2.根据权利要求1所述模型构建方法，其特征在于，步骤S1中，几何剖分时，采用平面直角坐标系对陆地边界环境建模区域进行六角格几何剖分，具体步骤为：

S11，选择平面直角坐标系作为模型的数学基础：以争议区域的最小外接矩形的左下角点O为坐标系的原点，向上为y轴，向右为x轴；

S12，对区域进行首层剖分：以争议区域最小外接矩形的左下角点为剖分起点，对整个争议区域从左到右，从下到上进行剖分；

S13，对区域进行层次细分：对首次剖分后的六角格单元，将其从左到右、从上到下编排了顺序；排序规则为：对于奇数行的每个六角格继续细分为一个子六角格；对于偶数行的每个六角格细分为5个子六角格，最右侧的六角格细分为7个子六角格；

对于第n层六角格单元，若该六角格单元与其上一层六角格单元的中心点一致，则该六角格单元向下细分为7个六角格单元，若该六角格单元的中心与上一层六角格单元的顶点一致，则该六角格单元向下细分为1个六角格单元。

3.根据权利要求1所述模型构建方法，其特征在于，步骤S2中，六角格单元的编码、六角格边的编码、六角格与六角格间连接线的编码，具体步骤如下：

S21，六角格单元编码：若是六角格单元为首层剖分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S211，若是六角格单元为层次细分后的六角格单元，则六角格单元编码执行步骤S212；

S22，六角格边编码：六角格的每条边用左右两个六角格单元编码来唯一标识；

S23，六角格与六角格间连接线编码：由该连接线穿越的两个六角格单元的编码确定两个相邻的六角格单元的连接线编码，第一个六角格单元代表连接线的起点，第二个六角格单元代表该连接线的终点；

其中，S211，按照剖分的顺序，将它们左到右，从下到上进行编号，按照其具体的行列号进行编码；

S212，按照上层六角格单元编码加本层相对编号的方式进行标识。

4.根据权利要求1所述模型构建方法，其特征在于，步骤S3中，边界环境信息包括专题统计信息、区域归属信息和区域整体信息，针对专题统计信息、区域归属信息和区域整体信息，分别采用专题统计信息映射规则、区域归属信息映射规则和区域整体信息映射规则将不同的边界环境信息映射到剖分后的每一个六角格单元、六角格边以及六角格与六角格间的连接线上；

其中，专题统计信息映射规则为，首先对这类信息按照其相关的面状区域大小取平均，然后计算不同的面域落在同一个六角格内的大小，最后将各六角格内的面域乘以其相应的均值并相加就得到该六角格内该专题信息的属性值；

区域归属信息映射规则为，对于区域内相关的六角格单元，将其分割属性设置为0，表示划界过程中不可分割；对于相关的六角格连接线，将其连通属性设置为0，表示划界过程中该连接线不可连通，连接线不可连通表示在划界时两个六角格必须划归到一方；

区域整体信息映射规则为，六角格单元的分割属性设置为0，六角格单元间的连通属性也设置为0，表示不可连通。