CN107748793B - 一种基础地理数据的共点检查的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共点检查的方法及系统，属于地理信息技术领域，具体是涉及一种基础地理数据的共点检查的方法及系统。本发明采用四叉树对数据进行分块，并采用多线程的处理机制，能高效的检查基础地理数据的共点错误，准确度高速度快，大大降低了基础地理数据共点错误检查的时间成本和人力成本。

Description

一种基础地理数据的共点检查的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种共点检查的方法及系统，属于地理信息技术领域，具体是涉及一种基础地理数据的共点检查的方法及系统。

背景技术

常规基础地理数据的采集通常有实测法、图解法、综合法三种方法。实际作业生产中，这三种方法都可能因为机器测量误差和人工误差产生共点错误：

i.实测法。由于测量的机器，如GPS、全站仪，本身在测量过程中会存在一定误差，所以采集的基础地理数据也会对应着存在共点错误；

ii.图解法。由人工在数字正射影像上采集基础地理数据。由于人工勾绘本身存在误差，所以采集的基础地理数据也会存在共点错误；

iii.综合法是结合前两个方法的一种综合的方法，所以也会产生共点错误；

共点错误指的是因为一定原因，同一个点位的地方，不同地物的点位实际上有偏差。常见共点错误如图1、图2所示。

目前，检查共点错误的最主要的技术方案是人工检查的方法。其具体方法步骤如下：

①用户加载需要检查共点错误的数据；

②用户打开软件的节点查看功能；

③用户选择一个基础地理图形，查看图形的所有节点，然后定位到一个节点；

④用户缩放节点范围，以大比例尺进行查看；

⑤用户测量该节点和周边图形最近节点或者边的距离L，如图3所示。

⑥设置计算容差A(比如0.0001米)，和测绘精度要求B(比如GPS一般的精度0.05米)；

⑦进行比对：

i.如果距离L大于计算容差A，且小于测绘精度要求B，则该节点存在共点错误；

ii.如果距离L小于A或者大于B，则不存在共点错误；

⑧重复第三步至第第七步，完成一个图形的共点检查；

传统手工共点错误检查的技术方法，耗时耗力，效率低下，下面针对传统方法和本发明进行对比说明。

以农村承包地块为例来说明人工检查共点错误的工作量。以湖北省的某县下的一个乡镇作为数据来源，这个乡镇有9437户，共80048块地，面积为47868亩。一个县往往有十几个乡镇，这里按照10个乡镇计算，那么一个县的地块总数为：80048*10＝800480。假定这些地块平均一个地块4个节点，那么，总节点数为4*800480＝3201920个。经过实际测试，一个内业人员，假定平均检查一个节点的时间为1分钟，则总时间需要1*3201920＝3201920分钟，即53365.33小时。成本上，按5000元一月的内业作业人员成本计算，每小时成本5000/22/8＝28.41元每小时，总费用就是28.41*53365.33＝1516109.03元。即，一个县的共点错误检查时间成本为53365.33小时，人力成本为1516109.03元。

从时间成本上，使用本发明的算法，基本上一个地块的共点检查只需要0.01秒的时间就可以完成，一个县的共点检查，只需要800480*0.01/60/60＝2.22小时即可；从人力成本上，一个县的共点检查，人力成本2.22*28.41＝63.07元，相对于1516109.03元的传统人工检查成本，可以忽略不计。

综合以上，本发明可以降低共点错误检查的时间成本和人力成本，提高共点检查效率，更好的满足实际作业需要。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的人工检查共点错误需要大量的时间成本、人力成本，不能满足实际基础地理数据生产的需求的问题，提供了一种基础地理数据的共点检查的方法。该方法使用计算机遍历所有基础地理数据的图形，依次进行共点检查，利用算法的高效性和计算机的计算性能，从而实现高效快速的共点检查。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基础地理数据的共点检查的方法，包括：

包络分块步骤，对包络范围内的数据进行分块，每分块内包括的要素个数不超过预设阈值；

对象收集步骤，查找与各分块单元相交的所有几何对象，收集几何对象的节点信息和/或折线信息；

共点查找步骤，遍历所述节点信息和/或折线信息以查找共点数据。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，所述包络分块步骤中采用四叉树算法对包络范围进行数据分块。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，数据的分块基于以下公式：

式中：e₁,e₂,e₃,e₄分别为由矩形框四分得到的四个子矩形框；(x₁,y₁,x₂,y₂)为新矩形框的包络范围；x_min、x_max、y_min、y_max分别为原包络范围的坐标值。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，所述对象收集步骤中，几何对象的查找基于下式：

G＝{(X_mn,Y_mn)|X_mn∈[X_min,X_max],Y_mn∈[Y_min,Y_max],m∈N,n∈N} 公式5

式中：G为分块单元内所有点、线、面几何对象集合；X_mn为第m个要素中第n个节点的X坐标值；Y_mn为为第m个要素中第n个节点的Y坐标值；X_min、X_max、Y_min、Y_max分别为分块单元的范围值；N为自然数。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，节点信息的收集基于以下公式：

N＝{(x,y,i,j)|x＝X(i,j),y＝Y(i,j),i＞＝0,j＞＝0} 公式6

式中：(x,y,i,j)为第i个几何对象的第j个节点的节点信息；x为x坐标值；y为y坐标值；i为几何对象编号；j为节点编号；X(i,j)为第i个几何对象的第j个节点的x坐标值；Y(i,j)为第i个几何对象的第j个节点的y坐标值。

和/或

基于下式收集几何对象的折线信息。

L＝{(n₁,n₂)|n₂＝f(n₁),n₁∈N,n₂∈N} 公式6

式中：(n₁,n₂)为收集的线段；L为收集的线段集合，n₂＝f(n₁)表示节点顺序的映射关系。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，所述共点查找步骤中，遍历节点信息，查找本几何对象内部节点重叠的情况，其中，基于下式查找重复节点：

N＝{(n₁,n₂)||X(n₁)-X(n₂)|＜e,|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,e＞0} 公式7

式中，N为重复节点对集合；(n₁,n₂)为重复节点对；X(n₁)为n₁的X坐标；X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，所述共点查找步骤中，遍历节点信息，查找不同几何对象之间节点距离过近的情况，其中，基于下式查找过近节点：

N＝{(n₁,n₂)|0＜|X(n₁)-X(n₂)|＜e,0＜|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,O(n₁)≠O(n₂),e＞0} 公式8

式中，N表示检查结果的节点对集合，(n₁,n₂)表示检查结果的节点对，X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值；O(n₁)表示n₁节点所在几何对象的编号；O(n₂)表示n₂节点所在几何对象的编号。

优选的，上述的一种基础地理数据的共点检查的方法，所述共点查找步骤中，遍历节点信息，检查节点与线段的悬挂问题，其中，节点悬挂基于下式获得：

a＝Y(n₂)-Y(n₁) 公式9

b＝X(n₁)-X(n₂) 公式10

c＝-aX(n₁)-bY(n₁) 公式11

式中，X(n₁)表示线段起节点的X坐标；X(n₂)表示线段末节点的X坐标；Y(n₁)表示线段起节点的Y坐标；Y(n₂)表示线段末节点的Y坐标；X(n₃)表示当前节点的X坐标；Y(n₃)表示当前节点的Y坐标；L表示当前节点到线段的最短距离。

因此，本发明具有如下优点：采用四叉树对数据进行分块，并采用多线程的处理机制，能高效的检查基础地理数据的共点错误，准确度高速度快，大大降低了基础地理数据共点错误检查的时间成本和人力成本。

附图说明

附图1是共点错误情况1；

附图2是共点错误情况2；

附图3是测量距离L；

附图4是技术流程图；

附图5是数据分块图；

附图6是6内部节点检查图；

附图7是外部节点距离小于容差图；

附图8是悬挂节点检查图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本方案用于检查基础地理数据的共点问题，工作流程如图4所示，包括：

(1)加载需要进行共点检查的数据。

(2)采用四叉树的算法对包络范围内的数据进行分块，要素个数超出阈值时，继续分块。

式中：e_m1,e_m2,e_m3,e_m4分别为由矩形框四分得到的四个子矩形框；(x_min,x_max,y_min,y_max)为新矩形框的包络范围；x_min、x_max、y_min、y_max分别为原包络范围的坐标值。

(3)根据每个分块单元，查找与本分块单元相交的所有几何对象。

式中：G为分块单元内所有点、线、面几何对象集合；X_mn为第m个要素中第n个节点的X坐标值；Y_mn为为第m个要素中第n个节点的Y坐标值；X_min、X_max、Y_min、Y_max分别为分块单元的范围值。

(4)收集所有几何对象的节点信息。

N＝{(x,y,i,j)|x＝X(i,j),y＝(i,j),i＞＝0,j＞＝0} 公式6

式中：(x,y,i,j)为第i个几何对象的第j个节点的节点信息；x为x坐标值；y为y坐标值；i为几何对象编号；j为节点编号。

(5)收集几何对象的折线信息。

L＝{(n₁,n₂)|n₂＝f(n₁),n₁∈N,n₂∈N} 公式6

式中：(n₁,n₂)为收集的线段；L为收集的线段集合，n₂＝f(n₁)表示节点顺序的映射关系。

(6)遍历节点信息，查找本几何对象内部节点重叠的情况，如图所示，节点距离小于容差e，则节点重复。

几何内部节点重复的公式如下：

N＝{(n₁,n₂)||X(n₁)-X(n₂)|＜e,|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,e＞0} 公式7

式中，N为重复节点对集合；(n₁,n₂)为重复节点对；X(n₁)为n₁的X坐标；X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值。

(6)遍历节点信息，查找不同几何对象之间节点距离过近的情况，如图所示，节点之间有距离小于e，则该处存在共点错误。

节点距离过近的公式如下：

N＝{(n₁,n₂)|0＜|X(n₁)-X(n₂)|＜e,0＜|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,O(n₁)≠O(n₂),e＞0} 公式8

式中，N表示检查结果的节点对集合，(n₁,n₂)表示检查结果的节点对，X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值；O(n₁)表示n₁的OID；O(n₂)表示n₂的OID。

(7)遍历节点信息，检查节点与线段的悬挂问题，如图所示，节点在线段上投影的距离小于e，而找不到对应的节点，则存在共点错误。

节点悬挂的计算公式如下：

a＝Y(n₂)-Y(n₁) 公式9

b＝X(n₁)-X(n₂) 公式10

c＝-aX(n₁)-bY(n₁) 公式11

式中，X(n₁)表示线段起节点的X坐标；X(n₂)表示线段末节点的X坐标；Y(n₁)表示线段起节点的Y坐标；Y(n₂)表示线段末节点的Y坐标；X(n₃)表示当前节点的X坐标；Y(n₃)表示当前节点的Y坐标；L表示当前节点到线段的最短距离。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种基础地理数据的共点检查的方法，其特征在于，包括：

包络分块步骤，采用四叉树算法对包络范围内的数据进行分块，每分块内包括的要素个数不超过预设阈值；

对象收集步骤，查找与各分块单元相交的所有几何对象，收集几何对象的节点信息和/或折线信息；其中，基于以下公式查找几何对象：

G＝{(X_mn,Y_mn)|X_mn∈[X_min,X_max],Y_mn∈[Y_min,Y_max],m∈N,n∈N} 公式5

式中：G为分块单元内所有点、线、面几何对象集合；X_mn为第m个要素中第n个节点的X坐标值；Y_mn为为第m个要素中第n个节点的Y坐标值；X_min、X_max、Y_min、Y_max分别为分块单元的范围值；N为自然数；

共点查找步骤，遍历所述节点信息和/或折线信息以查找共点数据；

数据的分块基于以下公式：

式中：e₁,e₂,e₃,e₄分别为由矩形框四分得到的四个子矩形框；(x₁,y₁,x₂,y₂)为新矩形框的包络范围；x_min、x_max、y_min、y_max分别为原包络范围的坐标值；

所述共点查找步骤中，遍历节点信息，检查节点与线段的悬挂问题，其中，节点悬挂基于下式获得：

a＝Y(n₂)-Y(n₁) 公式9

b＝X(n₁)-X(n₂) 公式10

c＝-aX(n₁)-bY(n₁) 公式11

式中，X(n₁)表示线段起节点的X坐标；X(n₂)表示线段末节点的X坐标；Y(n₁)表示线段起节点的Y坐标；Y(n₂)表示线段末节点的Y坐标；X(n₃)表示当前节点的X坐标；Y(n₃)表示当前节点的Y坐标；L表示当前节点到线段的最短距离。

2.根据权利要求1所述的一种基础地理数据的共点检查的方法，其特征在于，节点信息的收集基于以下公式：

N＝{(x,y,i,j)|x＝X(i,j),y＝Y(i,j),i＞＝0,j＞＝0} 公式6

式中：(x,y,i,j)为第i个几何对象的第j个节点的节点信息；x为x坐标值；y为y坐标值；i为几何对象编号；j为节点编号；X(i,j)为第i个几何对象的第j个节点的x坐标值；Y(i,j)为第i个几何对象的第j个节点的y坐标值；

和/或

基于下式收集几何对象的折线信息：

L＝{(n₁,n₂)|n₂＝f(n₁),n₁∈N,n₂∈N} 公式6

式中：(n₁,n₂)为收集的线段；L为收集的线段集合，n₂＝f(n₁)表示节点顺序的映射关系。

3.根据权利要求1所述的一种基础地理数据的共点检查的方法，其特征在于，所述共点查找步骤中，遍历节点信息，查找本几何对象内部节点重叠的情况，其中，基于下式查找重复节点：

N＝{(n₁,n₂)||X(n₁)-X(n₂)|＜e,|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,e＞0} 公式7

式中，N为重复节点对集合；(n₁,n₂)为重复节点对；X(n₁)为n₁的X坐标；X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值。

4.根据权利要求1所述的一种基础地理数据的共点检查的方法，其特征在于，所述共点查找步骤中，遍历节点信息，查找不同几何对象之间节点距离过近的情况，其中，基于下式查找过近节点：

N＝{(n₁,n₂)|0＜|X(n₁)-X(n₂)|＜e,0＜|Y(n₁)-Y(n₂)|＜e,O(n₁)≠O(n₂),e＞0} 公式8

式中，N表示检查结果的节点对集合，(n₁,n₂)表示检查结果的节点对，X(n₂)为n₂的X坐标；Y(n₁)为n₁的Y坐标；Y(n₂)为n₂的Y坐标；e为容差值；O(n₁)表示n₁节点所在几何对象的编号；O(n₂)表示n₂节点所在几何对象的编号。

Images