CN105427177A

CN105427177A - 一种基于gis的农地四至自动计算方法

Info

Publication number: CN105427177A
Application number: CN201510944608.4A
Authority: CN
Inventors: 王永志; 杨路生; 刘鹏彧; 赵慧
Original assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-03-23

Abstract

本发明公开了一种基于GIS的农地四至自动计算方法，以待计算四至信息的农地为目标地块，计算目标地块的最小外包矩形和几何中心，以该几何中心作为起点，平行于坐标轴构造东、南、西、北四个方向直线段，计算出直线段与目标地块边界的交点，然后以交点为起点向外延伸一段缓冲距离，形成各自方向上的搜索线段，利用GIS空间查询，分别采用搜索线段、扇形搜索区间来查找农地的四至田埂（坎）。本发明实现了一种基于GIS的农地四至精确计算方法，与传统的人工方式识别四至相比，本发明所提方法不仅提高了农地四至查找的效率与精确度，且有效节约了时间和人力成本。

Description

一种基于GIS的农地四至自动计算方法

技术领域

本发明涉及计算机技术、GIS技术等领域，具体是指利用GIS空间数据组织与管理、GIS空间分析技术实现农地四至自动高效计算。

背景技术

农地是指权属界址线所封闭的地块，是地球表面有确定边界、有确定权属的土地，农地四至是指一农地四个方向与相邻土地的交接界线，一般填写四邻的土地所有者或使用单位和个人的名称，如果相邻的的道路、沟渠等其它标识物，填写相应的名称即可。农地四至的确定，一是为了快速界定农地的范围，二是为了在农地管理中快速检索出农地的位置信息。

外业调查中采用人工识别模式得到的四至信息往往不齐全，并且受人为因素的影响，对于形状不规则的农地，每个人的识别可能会存在较大的差异，同时，已有的四至计算方法对于不规则的农地四至计算存在诸多缺陷，效率低下。GIS技术是以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实时提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术，在农业方面的应用较为广泛，从农业资源调查到生产管理、辅助决策等。因此利用GIS技术对农地四至进行计算，可以很好地从地理空间上弥补现有技术的缺陷。

发明内容

针对现有四至计算方法对于复杂不规则的农地四至计算存在诸多缺陷，且计算效率低下的问题，本发明提供了一种通过GIS技术高效计算农地四至的方法。。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于GIS的农地四至自动计算方法，包括以下步骤：

（1）选择待确定四至信息的农地为目标地块，计算目标地块的最小外包矩形，并计算出目标地块最小外包矩形的几何中心；

（2）以几何中心为起点，分别平行于坐标轴向东、南、西、北四个方向延伸，并找到四个方向上射线与目标地块边界的交点；

（3）以边界交点为起点，向各自方向沿射线延伸出一段设定的缓冲距离，形成各自方向上的搜索线段；

（4）利用GIS空间查询，分别计算出与各方向搜索线段相交的农地集合，并将几何中心距离目标地块最近的农地要素，作为目标地块的某一四至信息；所述农地要素是指现有的GIS数据模型中的农地对象，用于表示某个地块；

（5）如果农地集合为空，则将之前的搜索线段分别向两侧旋转给定的角度，形成一个扇形区域要素，此扇形区域要素作为该四至方向的搜索区间；

（6）计算出与该搜索区间相交的农地集合，同样选择几何中心距离目标地块最近的农地要素，作为目标地块该方向上的四至信息；

（7）如果上述方法都未找到要素信息，则说明在该方向上没有邻接要素，直接将其赋值为田埂（坎）。

其中，最小外包矩形是指包围图元，且平行于X，Y轴的最小外接矩形。在GIS（GeographicInformationSystem）和计算机图形学中应用十分广泛。所述几何中心为农地要素最小外包矩形的中心。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（2）中，根据之前求得的目标地块几何中心，以几何中心为起点，分别平行于坐标轴向东、南、西、北四个方向直线延伸，线段另一点可以设定为直线与之前求得的最小外包矩形边界的交点，这样可以保证这个点不会落在目标地块内部，例如在正东方向上，交点的y坐标与几何中心相同，x坐标为外包矩形的xMax，两个端点连成一条线段，然后利用该线段与目标地块进行拓扑求交，拓扑求交的结果是得到两要素的公共部分，在这里即为一条线段，该线段的两端点分别为几何中心和另一个所要求的交点，所以这里只需要获取两端点，然后判断出不是几何中心的那一点即为该方向上与目标地块边界的交点。这里可能存在目标地块为凹多边形的情况，这时几何中心在目标地块外面，如果沿着几何中心找其一方向射线与目标地块边界的交点，结果为空，而其反方向射线与目标地块存在两个交点，则以几何中心的位置作为该方向上射线与目标地块边界的交点，反方向则以距离远的交点的位置作为该方向上射线与目标地块边界的交点。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（3）中，根据设定的缓冲距离，将所求得的交点沿射线方向延伸缓冲距离找到另一点，这里坐标的变化是将交点在该方向坐标加上或者减去缓冲距离，例如对于正东方向，只需要将x坐标加上缓冲距离即可确定该线段的终点坐标，几何中心和终点的连线即为在该方向上的搜索线段。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（4）中，利用GIS空间拓扑分析操作，得到该方向上与搜索线段相交的农地要素，如果结果为单个要素，则直接将它作为目标地块的某一四至信息，如果有多个要素，则需遍历结果要素集，依次求得每个要素几何中心与目标地块几何中心的距离，选择距离最小的农地要素作为目标地块的某一四至信息。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（5）中，如果在上述搜索线段空间查询结果为空的情况下，需要建立该方向的搜索区间进行空间查询操作，对于搜索区间的确定，首先设定一个旋转角度（0—30°最为合适），将之前的搜索线段分别向两侧旋转至给定的角度，形成一个扇形区域要素，作为该方向上的的搜索区间。扇形要素的确定需要一个中心点即几何中心，一个起点和一个终点，起点和终点就是之前形成的搜索线段向两侧旋转给定角度后线段端点的位置，由这三个点即可构建扇形搜索区间。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（6）中，利用扇形搜索区间进行空间查询操作，如果查询结果为单个要素，则直接将它作为目标地块的某一四至信息，如果有多个要素，则需遍历结果要素集，依次求得每个要素几何中心与目标地块几何中心的距离，选择距离最小的农地要素作为目标地块的某一四至信息。

为了进一步更好的实现本发明，所述步骤（7）中，如果搜索线段和搜索区间空间查询结果都为空，则说明目标地块在该方向上没有邻接要素，这里将其某一四至直接赋值为田埂（坎）。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本发明利用地理信息技术理论方法，再结合计算机技术，实现了一种自动高效计算四至的方法，形成了一种农地四至智能查找技术，本发明的农地四至查找算法能够实现形状更加复杂的、不规则的农地的四至查找，并且采用了准确度更高，查找效率更高的扇形搜索算法，整个技术的应用不仅提高了四至查找的效率和精确度，且有效的节约时间与人力成本。

附图说明

图1为本发明计算方法的流程图。

图2为利用搜索线段确定目标地块四至信息示意图。

图3为目标地块为凹多边形示意图。

图4为利用扇形搜索区间确定目标地块四至信息示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明，下面通过参考附件描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

本实施例的具体实现一种基于GIS的农地四至自动高效计算方法，如图1所示为本发明计算方法的流程图，以图2为例，计算流程如下：

（1）选择曾功洲的农地为目标地块，计算目标地块的最小外包矩形，并计算出目标地块最小外包矩形的几何中心O；

（2）以几何中心O为起点，分别平行于坐标轴向东、南、西、北四个方向延伸建立直角坐标系，并找到四个方向上射线与目标地块边界的交点A、B、C、D；

（3）以边界交点为起点，向各自方向沿射线延伸出5m的缓冲距离，获得四个方向上的端点E、S、W、N，形成各自方向上的搜索线段AE、BN、CW、DS；

（4）利用GIS空间查询，分别计算出与各方向搜索线段相交的农地集合，并将几何中心距离目标地块最近的农地要素，作为目标地块的某一四至信息；如果有一个方向是查询出多个要素，要选择几何中心距离目标地块最小的农地要素，如果距离相等，则比较农地要素面积，选择较大的一个作为该方向上查询结果要素；

本实施例中图2曾功洲的农地四个方向查询结果都为单个农地要素，因此所得到的农地要素作为目标地块的某一四至信息，东至为曾功洲田，南至为黄学荣田，西至为黄学琳田，北至为黄学琳田。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上，如果遇到目标地块为凹多边形的情况下计算其四至信息，如图3所示，以黄绍平的农地作为目标地块，计算出目标地块几何中心在目标地块外面，对于正北方向，如果还是沿着几何中心找其方向线与目标地块边界的交点，结果为空，这里我们采取的方法是直接以其几何中心原点O作为其在正北方向的交点B，而沿着正南方向上，求其方向线与目标地块边界的交点，结果会有两个交点，这里毫无疑问应选择离几何中心最远的一点D，然后再沿着各自方向移动一段缓冲距离就能找到其方向上的农地四至信息，北至为黄绍琳田，南至为张莲英田，而东西方向上查询在缓冲距离之内查询不到农地要素，这时候就需要构建扇形搜索区间进行搜索，在下一实施例将会详细说明。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，对于在直线方向上搜索线段空间查询结果为空的情况下改用搜索区间去进行空间查询，如图4所示，以陈昌有为目标地块，计算出目标地块最小外包矩形的几何中心，并作为原点O，再计算出沿四个方向轴上与目标地块边界的交点A、B、C、D，然后再延伸5m缓冲距离，这时候如果以该搜索线段进行空间查询，其结果都为空，这样在直线方向上计算不出农地四至的情况下，就需要构建该方向上的搜索区间再进行空间查询，首先设置一个旋转角度30°，然后将之前的搜索线段分别向两侧旋转30°，就可以形成一个弧度为60°的扇形搜索要素，这也是这个方向上的搜索区间，例如在北方向上的搜索区间为ON1N2，然后再通过这个搜索区间进行空间查询，得到该方向上的查询结果要素，如果在一个方向上查询出多个要素，则要选择几何中心距离目标地块最小的农地要素，如果距离相等，则比较农地要素面积，选择较大的一个作为该方向上查询结果要素。而图中目标地块北方向上只查询单个农地要素，因此其北至就可以确定为陈世华田，同样西至为陈昌华田，东至为陈昌兵田，而在南方向区间未查询出要素信息，则此时可以认定目标地块在南方向没有邻接要素，这时直接将其南至赋值为田埂（坎）。

Claims

1.一种基于GIS的农地四至自动计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动计算方法，其特征在于：所述步骤（2）中，如果沿着几何中心找其一方向射线与目标地块边界的交点，结果为空，而其反方向射线与目标地块存在两个交点，则以几何中心的位置作为该方向上射线与目标地块边界的交点，反方向则以距离远的交点的位置作为该方向上射线与目标地块边界的交点。

3.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动计算方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将所求得的交点沿着该射线方向延伸一段缓冲距离找到另一点，这里坐标的变化是将交点在该方向坐标加上或者减去缓冲距离，缓冲距离为5m。

4.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中，利用GIS空间拓扑分析操作，得到该方向上与搜索线段相交的农地要素，如果结果为单个要素，则直接将它作为目标地块的某一四至信息，如果有多个要素，则需遍历结果要素集，依次求得每个要素几何中心与目标地块几何中心的距离，选择距离最小的农地要素作为目标地块的某一四至信息，如果距离相等，则比较农地要素面积，选择面积较大的一个作为该方向上查询结果要素。

5.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动计算方法，其特征在于：所述步骤（5）中，将搜索线段分别向两侧旋转至0-30°，搜索线段分别向两侧旋转形成的三个端点形成一个扇形区域要素，作为该方向上的的搜索区间。

6.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动高效计算方法，其特征在于：所述步骤（6）中，利用扇形搜索区间进行空间查询操作，如果查询结果为单个要素，则直接将它作为目标地块的某一四至信息，如果有多个要素，则需遍历结果要素集，依次求得每个要素几何中心与目标地块几何中心的距离，选择距离最小的农地要素作为目标地块的某一四至信息，如果距离相等，则比较农地要素面积，选择面积较大的一个作为该方向上查询结果要素。

7.根据权利要求1所述的基于GIS的农地四至自动高效计算方法，其特征在于：所述步骤（7）中，如果搜索线段和搜索区间空间查询结果都为空，则将其某一四至直接赋值为田埂或坎。