CN114385591A - 一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乡村生态景观领域，具体的是一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，建立乡村动态基础模型，将乡村生态景观数据分为生态数据、形态数据、管控数据三大类，通过将不具备空间坐标的数据转换为具有坐标的二维空间数据，在同一坐标系统中进行数据的标准化及二维空间数据的三维空间化，并通过数据的实时更新实现四维时空化，生成了乡村生态景观全要素四维信息模型，可实时可视化与人机交互查看。相比于现有技术，本发明解决了传统乡村生态景观规划设计中数据集成度低、维度单一、信息滞后的问题，提升了乡村生态景观全流程环境认知、分析规划、运维管理的整体效能。
Description
技术领域
本发明涉及乡村生态景观领域，具体的是一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法。
背景技术
在乡村振兴的背景下，乡村生态景观的分析、规划与管控趋向于数字化与智慧化。基于数字孪生理念实现乡村生态景观信息与三维数字化模型的时空联动是前沿的研究课题。乡村生态景观数据来源多样、类型复杂、要素众多，全要素生态景观数据的处理、融合、可视化有利于实现乡村生态景观数据的认知、查询与分析，对于乡村生态景观的全流程规划与管控体系具有较高的应用价值。
传统乡村生态景观的研究与规划设计数据存在信息滞后、覆盖面单一的问题，规划过程中的全要素数据信息难以得到实时呈现；目前同类研究多基于二维空间层面数据的简单叠加，缺乏三维模型空间的可视化信息融合，且在数据的查看过程中，多种要素彼此游离，查询工作需要在二、三维之间反复切换，操作复杂、易用性差；少数以三维模型为基础的数据融合技术，多以单一场地的实景三维模型作为空间三维模型，无法动态反映时空信息。所以，多类型、多维度的数据作为乡村生态景观的信息要素，在同一模型中实现实时融合与可视化的技术有待进一步探索。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，所述构建方法包括以下步骤：
S1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图，与乡村生态景观三维倾斜摄影模型融合，作为全要素四维信息模型的动态基础模型；
S2、根据需求获取乡村生态景观数据，并将数据按内容分为生态数据、形态数据、管控数据三大类；
S3、建立空间矢量点，将不具备空间坐标的乡村生态景观数据中的文本与图片形式的生态数据、形态数据、管控数据映射至相应的空间矢量点，将其转换为具有坐标的二维空间数据；其中文本数据包括由物联网设备采集并定期更新的数据，新闻发布、公示公告、应急管理文本数据；图片数据包括乡村生态景观图片数据与全景图片数据；
S4、对乡村生态景观数据进行坐标系、格式、命名的标准化处理；
S5、根据乡村生态景观数据库逻辑架构及存储规则，将分类后的数据整合至数据库中；
S6、将数据库中的乡村生态景观数据融合至动态基础模型中，实现二维数据的三维空间化；
S7、通过物联网数据的实时更新，及其它数据的定期更新，实现四维时空化，进一步形成乡村生态景观全要素四维信息模型。
进一步地，所述S1中的具体步骤为：
S1.1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图作为基底地图；
S1.2、以天地图的CGCS2000国家大地坐标系为源坐标系，获取OSGB格式的乡村生态景观倾斜摄影模型；
S1.3、将倾斜摄影模型与基底地图融合，作为全要素信息模型的动态基础模型。
进一步地，所述S2中的乡村生态景观数据具体如下：
所述生态数据包括环境因子数据、人为因子数据、生物因子数据、乡村生态景观评价数据；
所述形态数据包括遥感测绘数据、村域土地利用数据、地质地貌数据、建筑指标数据、道路指标数据、开放空间数据、景观格局指数数据、空间句法数据；
所述管控数据包括行政管理数据和灾害预警数据。
进一步地，所述环境因子数据包括遥感生态指数数据、气象数据、水文数据、土壤数据；人为因子数据包括空间业态数据、人口分布数据；生物因子数据包括植物绿化数据、农业种植数据；生态景观评价数据包括乡村生态敏感性评价数据、乡村生态质量评价数据、乡村生态功能评价数据、乡村生态适宜性评价数据、乡村景观特质评价、乡村景观开发强度评价数据；
所述遥感测绘数据包括数字正射影像数据、数字地表模型、高分2号夏季遥感影像数据、高分2号冬季遥感影像数据；地质地貌数据包括核心区等高线数据、核心区坡度数据、核心区坡向数据、村域高程数据、村域坡向数据、村域坡度数据、村域坡长数据、村域地形起伏度数据；建筑指标数据包括居住建筑边界数据、公共建筑边界数据、生产建筑边界数据、景观建筑边界数据、附属建筑边界数据、老旧建筑边界数据、村域建筑分布数据、村域建筑密度数据；道路指标数据包括村镇道路边界数据、街巷小路边界数据、路面未硬化道路边界数据、跑道路边界数据、绿地内景观小路数据、农田内景观小路数据、道路坡度数据、村域道路分布数据；开放空间数据包括休憩空间边界数据、入口空间边界数据、停车场边界数据、篮球场边界数据；景观格局指数数据包括破碎度数据、连通度数据、蔓延度数据、多样性数据、景观形态数据；空间句法数据包括全局整合度数据、选择度数据；仿真交互数据包括某村全景影像数据；
所述行政管理数据包括政策法规数据、政务公开数据、土地流转数据；灾害预警数据包括自然灾害数据、人为灾害数据。
进一步地，所述S4的具体操作步骤为：
S4.1、将所有数据坐标系统一至CGCS2000国家大地坐标系；
S4.2、将栅格数据统一为tif格式，将矢量数据统一为shp格式，将文本数据统一为dox格式，图片数据统一为jpg或png格式；
S4.3、确定同类数据的命名规则，对统一格式后的乡村生态景观数据进行标准化命名，数据名称需要反应数据所属乡村地名与数据内容。
进一步地，所述S6中的具体步骤为：
S6.1、与乡村生态景观数据库构建层级同步，建立全要素四维信息模型的数据目录结构；
S6.2、利用ArcGIS sever服务器的在线发布操作，将乡村生态景观数据库中不同层级的二维空间数据按其实际地理位置与边界映射至动态基础模型中，根据数据属性配置其线型、颜色显示样式，实现二维数据的三维空间化。
本发明的有益效果：
1、本发明首次提出了乡村生态景观全要素信息在四维模型中的集成与构建方法，在统一的坐标系参考下，建立了动态基础模型，将包含多种要素信息的乡村生态景观数据与动态基础模型进行融合，实现了乡村生态景观全要素四维信息模型的构建，提升了展示效果；
2、本发明通过构建全要素四维信息模型，实现了乡村生态景观全要素数据的四维动态可视、多维同时查询及实时交互功能，在乡村建设环境认知、分析规划、运维管理全流程中运用，提高了规划设计流程中数据信息传递的效率，解决了传统乡村生态景观数据在查看和处理过程中要素彼此游离、需要在二三维之间反复切换的问题；
3、本发明将物联网信息等动态数据通过服务器映射至实际地理空间点，并定期更新二维空间数据，实现了乡村生态景观数据信息的可视化与实时更新，解决了乡村生态景观规划设计中信息滞后的问题；
4、本发明以全球实时在线卫星地图作为动态基础模型的基底地图，支持全国范围内任意乡村生态景观规划项目的全要素四维信息模型展示，可根据需要配置和加载全国范围内任意地理位置的乡村生态景观数据，首次提出了一种具有可拓展性的乡村生态景观全要素四维信息模型技术。
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，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是本发明乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法的流程示意图；
图2是本发明动态基础模型示意图；
图3是本发明多源乡村生态景观数据融合结构示意图；
图4是本发明全要素四维信息模型构建结果展示示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，以下将结合福建三明市某村(域面积13.83平方公里，其中耕地0.12万亩，林地1.9万亩，如图2所示)的乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法案例和附图来详细说明本发明的技术方案，本发明的构建方法包括以下步骤，如图1所示：
S1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图，与乡村生态景观三维倾斜摄影模型融合，作为全要素四维信息模型的动态基础模型；
具体操作步骤为：
S1.1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图作为基底地图；
S1.2、以天地图的CGCS2000国家大地坐标系为源坐标系，通过高低空倾斜摄影测量，采用ContextCapture平台运算获取OSGB格式的某村倾斜摄影模型；
S1.3、将某村的倾斜摄影模型与基底地图融合，作为全要素四维信息模型的动态基础模型。
S2、根据需求获取某村乡村生态景观数据，并将数据按内容分为生态数据、形态数据、管控数据三大类。
其中，乡村生态景观数据具体为：
某村生态数据包括环境因子数据、人为因子数据、生物因子数据、乡村生态景观评价数据，进一步地，环境因子数据包括遥感生态指数数据、气象数据、水文数据、土壤数据；人为因子数据包括空间业态数据、人口分布数据；生物因子数据包括植物绿化数据、农业种植数据；生态景观评价数据包括乡村生态敏感性评价数据、乡村生态质量评价数据、乡村生态功能评价数据、乡村生态适宜性评价数据、乡村景观特质评价、乡村景观开发强度评价数据，各项评价数据进一步包括单因子评价数据、复合因子评价数据和综合因子评价数据。
某村形态数据包括遥感测绘数据、村域土地利用数据、地质地貌数据、建筑指标数据、道路指标数据、开放空间数据、景观格局指数数据、空间句法数据，进一步地，遥感测绘数据包括数字正射影像(DOM)数据、数字地表模型(DSM)、高分2号夏季遥感影像数据、高分2号冬季遥感影像数据；地质地貌数据包括核心区等高线数据、核心区坡度数据、核心区坡向数据、村域高程数据、村域坡向数据、村域坡度数据、村域坡长数据、村域地形起伏度数据；建筑指标数据包括居住建筑边界数据、公共建筑边界数据、生产建筑边界数据、景观建筑边界数据、附属建筑边界数据、老旧建筑边界数据、村域建筑分布数据、村域建筑密度数据；道路指标数据包括村镇道路边界数据、街巷小路边界数据、路面未硬化道路边界数据、跑道路边界数据、绿地内景观小路数据、农田内景观小路数据、道路坡度数据、村域道路分布数据；开放空间数据包括休憩空间边界数据、入口空间边界数据、停车场边界数据、篮球场边界数据；景观格局指数数据包括破碎度数据、连通度数据、蔓延度数据、多样性数据、景观形态数据；空间句法数据包括全局整合度数据、选择度数据；仿真交互数据包括某村全景影像数据。
管控数据包括行政管理数据和灾害预警数据，进一步地，行政管理数据包括政策法规数据、政务公开数据、土地流转数据；灾害预警数据包括自然灾害数据、人为灾害数据。
S3、建立空间矢量点，将不具备空间坐标的某村乡村生态景观数据中的文本与图片形式的生态数据、形态数据、管控数据映射至相应的空间矢量点，将其转换为具有坐标的二维空间数据；其中文本数据包括由物联网设备采集并定期更新的数据，新闻发布、公示公告、应急管理等文本数据；图片数据包括乡村生态景观图片数据与全景图片数据。
S4、对某村乡村生态景观数据进行坐标系、格式、命名的标准化处理；具体操作步骤为：
S4.1、将所有数据坐标系统一至CGCS2000国家大地坐标系；
S4.2、将栅格数据统一为tif格式，将矢量数据统一为shp格式，将文本数据统一为dox格式，图片数据统一为jpg或png格式；
S4.3、确定同类数据的命名规则，对统一格式后的乡村生态景观数据进行标准化命名，数据名称需要反应数据所属乡村地名与数据内容。
S5、根据乡村生态景观数据库逻辑架构及存储规则，将分类后的某村数据整合至数据库中。
S6、将数据库中的某村乡村生态景观二维空间数据融合至动态基础模型中，形成乡村生态景观全要素四维信息模型，如图3和4所示；
具体操作步骤为：
S6.1、与乡村生态景观数据库构建层级同步，建立全要素四维信息模型的数据目录结构；
S6.2、利用ArcGIS sever服务器的在线发布操作，将乡村生态景观数据库中不同层级的二维空间数据按其实际地理位置与边界映射至动态基础模型中，根据数据属性配置其线型、颜色等显示样式，实现二维数据的三维空间化。
S7、通过物联网数据的实时更新，及其它数据的定期更新，实现四维时空化，进一步形成乡村生态景观全要素四维信息模型。
本发明建立乡村生态景观的动态基础模型，将包括生态数据、形态数据、管控数据在内的三大类乡村生态景观数据，通过将不具备空间坐标的数据转换为具有坐标的二维空间数据，在同一坐标系统中进行数据的标准化及二维空间数据的三维空间化，并通过数据的实时更新实现四维时空化，生成了乡村生态景观全要素四维信息模型，生成了乡村生态景观全要素四维信息模型，并可实时可视化与人机交互查看。相比于现有技术，本发明解决了传统乡村生态景观规划设计中数据集成度低、维度单一、信息滞后的问题，提升了乡村生态景观全流程环境认知、分析规划、运维管理的整体效能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：
S1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图，与乡村生态景观三维倾斜摄影模型融合，作为全要素四维信息模型的动态基础模型；
S2、根据需求获取乡村生态景观数据，并将数据按内容分为生态数据、形态数据、管控数据三大类；
S3、建立空间矢量点，将不具备空间坐标的乡村生态景观数据中的文本与图片形式的生态数据、形态数据、管控数据映射至相应的空间矢量点，将其转换为具有坐标的二维空间数据；其中文本数据包括由物联网设备采集并定期更新的数据，新闻发布、公示公告、应急管理文本数据；图片数据包括乡村生态景观图片数据与全景图片数据；
S4、对乡村生态景观数据进行坐标系、格式、命名的标准化处理；
S5、根据乡村生态景观数据库逻辑架构及存储规则，将分类后的数据整合至数据库中；
S6、将数据库中的乡村生态景观数据融合至动态基础模型中，实现二维数据的三维空间化；
S7、通过物联网数据的实时更新，及其它数据的定期更新，实现四维时空化，进一步形成乡村生态景观全要素四维信息模型。
2.根据权利要求1所述的一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述S1中的具体步骤为：
S1.1、通过开发端口置入天地图实时在线卫星地图作为基底地图；
S1.2、以天地图的CGCS2000国家大地坐标系为源坐标系，获取OSGB格式的乡村生态景观倾斜摄影模型；
S1.3、将倾斜摄影模型与基底地图融合，作为全要素信息模型的动态基础模型。
3.根据权利要求1所述的一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述S2中的乡村生态景观数据具体如下：
所述生态数据包括环境因子数据、人为因子数据、生物因子数据、乡村生态景观评价数据；
所述形态数据包括遥感测绘数据、村域土地利用数据、地质地貌数据、建筑指标数据、道路指标数据、开放空间数据、景观格局指数数据、空间句法数据；
所述管控数据包括行政管理数据和灾害预警数据。
4.根据权利要求3所述的一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述环境因子数据包括遥感生态指数数据、气象数据、水文数据、土壤数据；人为因子数据包括空间业态数据、人口分布数据；生物因子数据包括植物绿化数据、农业种植数据；生态景观评价数据包括乡村生态敏感性评价数据、乡村生态质量评价数据、乡村生态功能评价数据、乡村生态适宜性评价数据、乡村景观特质评价、乡村景观开发强度评价数据；
所述遥感测绘数据包括数字正射影像数据、数字地表模型、高分2号夏季遥感影像数据、高分2号冬季遥感影像数据；地质地貌数据包括核心区等高线数据、核心区坡度数据、核心区坡向数据、村域高程数据、村域坡向数据、村域坡度数据、村域坡长数据、村域地形起伏度数据；建筑指标数据包括居住建筑边界数据、公共建筑边界数据、生产建筑边界数据、景观建筑边界数据、附属建筑边界数据、老旧建筑边界数据、村域建筑分布数据、村域建筑密度数据；道路指标数据包括村镇道路边界数据、街巷小路边界数据、路面未硬化道路边界数据、跑道路边界数据、绿地内景观小路数据、农田内景观小路数据、道路坡度数据、村域道路分布数据；开放空间数据包括休憩空间边界数据、入口空间边界数据、停车场边界数据、篮球场边界数据；景观格局指数数据包括破碎度数据、连通度数据、蔓延度数据、多样性数据、景观形态数据；空间句法数据包括全局整合度数据、选择度数据；仿真交互数据包括某村全景影像数据；
所述行政管理数据包括政策法规数据、政务公开数据、土地流转数据；灾害预警数据包括自然灾害数据、人为灾害数据。
5.根据权利要求1所述的一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述S4的具体操作步骤为：
S4.1、将所有数据坐标系统一至CGCS2000国家大地坐标系；
S4.2、将栅格数据统一为tif格式，将矢量数据统一为shp格式，将文本数据统一为dox格式，图片数据统一为jpg或png格式；
S4.3、确定同类数据的命名规则，对统一格式后的乡村生态景观数据进行标准化命名，数据名称需要反应数据所属乡村地名与数据内容。
6.根据权利要求1所述的一种乡村生态景观全要素四维信息模型构建方法，其特征在于，所述S6中的具体步骤为：
S6.1、与乡村生态景观数据库构建层级同步，建立全要素四维信息模型的数据目录结构；
S6.2、利用ArcGIS sever服务器的在线发布操作，将乡村生态景观数据库中不同层级的二维空间数据按其实际地理位置与边界映射至动态基础模型中，根据数据属性配置其线型、颜色显示样式，实现二维数据的三维空间化。
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