CN116342738B - 一种基于gis的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，包括：通过获取制图区域范围内的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据，对禁捕范围起止点进行矢量化，并合并获取的河流数据，得到有效河流数据，根据有效河流数据提取并简化目标河流中心线，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，获取对应的两条垂线，并基于两条垂线对有效河流数据进行裁剪，得到禁捕矢量范围，构建制图模板，设置地图制图参数，确定地图的分割单元，在分割单元中，结合禁捕矢量范围和制图参数，基于制图模板生成禁捕范围图示。本发明能够实现禁捕矢量范围的快速准确提取，获取精准的禁捕范围图示，简化了禁捕范围图示的生成方法，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统技术领域，尤其涉及一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法。
背景技术
GIS(Geographic Information System，地理信息系统)是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，具有数据的空间定位、空间关系处理的复杂性、海量数据的管理能力三个特征。
传统的禁捕矢量范围提取及图示制作工作主要由作业人员在绘图软件上手动完成。因禁捕工作涉及河流众多，存在大量重复工作，若完全依赖人工执行，一方面可能因为偶然的误操作产生错漏情况，另一方面需要投入较大的人力成本。若部分河流的禁捕范围出现调整，则禁捕矢量范围及所有相关的图示均需要重新手动制作，流程十分繁琐。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法。
一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，包括以下步骤：获取制图区域范围内的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据；对所述禁捕范围起止点进行矢量化，并合并河流数据，获取有效河流数据；根据所述有效河流数据，提取并简化所述有效河流数据的目标河流中心线；根据所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线，获取所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的两条垂线，根据所述两条垂线裁剪所述有效河流数据，提取位于所述两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围；构建制图模板，设置地图制图参数；确定地图的分割单元，在所述分割单元中，结合所述禁捕矢量范围和制图参数，基于所述制图模板生成禁捕范围图示。
在其中一个实施例中，所述河流数据包括河流矢量数据与河流中心线矢量数据，对应的属性字段包括河流名称和河流级别；所述禁捕范围起止点包括禁捕范围起点和禁捕范围止点，对应的属性字段包括禁捕河流名称，所述禁捕河流名称与所述河流名称对应；所述制图数据包括省级行政区范围矢量数据和地级行政区范围矢量数据，对应的属性字段分别为省级行政区名称和地级行政区名称。
在其中一个实施例中，所述合并河流数据，获取有效河流数据，包括：所述河流数据包括河流面数据和河流线数据，其中，所述河流面数据反应河流的轮廓，所述河流线数据反应河流中心线的走向；去除所述河流线数据中与所述河流面数据重叠的部分；根据所述河流线数据和河流级别创建河流缓冲区，获取河流缓冲区数据；合并所述河流缓冲区数据和河流面数据，得到河流合并结果；修复所述河流合并结果中的自重叠部分，获取有效河流数据。
在其中一个实施例中，所述根据所述河流线数据和河流级别创建河流缓冲区，获取河流缓冲区数据，包括：基于所述河流线数据，根据所述河流级别分别创建对应的河流缓冲区，获取所述河流缓冲区数据；其中，一级河流的缓冲区半径为10m，二级河流的缓冲区半径为7.5m，三级及以下河流缓冲区半径为2.5m。
在其中一个实施例中，所述根据所述有效河流数据，提取并简化所述有效河流数据的目标河流中心线，具体包括：填充所述有效河流数据河流面中的空洞；根据填充后的河流面计算每条河流的中心线；简化每条河流的中心线，获取河流起点至终点的目标河流中心线。
在其中一个实施例中，所述简化每条河流的中心线，获取河流起点至终点的目标河流中心线，包括：根据所述河流中心线构建河流中心线网络，所述河流中心线网络包括边和节点，所述边构成所述河流中心线在交汇处断开形成的线数据集合，所述节点为所述河流中心线网络中各边起点和终点的并集；计算所述河流中心线网络中各边的长度，并根据所述边获取河流中心线网络的节点；检测所述河流中心线网络中的节点类型和边类型，所述节点类型包括悬挂点和交汇点，其中，所述悬挂点为仅与一条边关联的节点，所述交汇点为与多条边关联的节点；所述关联为所述河流中心线网络中的节点在边上时，则所述节点与对应边关联；所述边类型包括悬挂边和交汇边，其中，所述悬挂边为与所述悬挂点相关联的边，所述交汇边为仅与所述交汇点相关联的边；遍历所述河流中心线网络中的所有交汇点，当所述交汇点与多条悬挂边关联时，若所述交汇点与交汇边关联，则保留与所述交汇点关联的悬挂边中最长的边；反之，保留与所述交汇点关联的悬挂边中最长的两条边；更新所述河流中心线网络，重复进行遍历和更新，直至所述河流中心线网络中不存在交汇点，获取目标河流中心线。
在其中一个实施例中，所述根据所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线，获取禁捕范围起止点与目标河流中心线的两条垂线，根据所述两条垂线裁剪所述有效河流数据，提取位于所述两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围，包括：创建所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的两条垂线；通过所述两条垂线分别裁剪填充后的河流面；提取与所述禁捕范围起止点对应垂线同时相交的裁剪结果；提取所述裁剪结果与河流面数据的交集，作为禁捕矢量范围。
在其中一个实施例中，所述创建所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的垂线，包括：迭代匹配所述禁捕范围起点对应的河流中心线；计算所述河流中心线上距离所述禁捕范围起点最近点的第一坐标；根据所述禁捕范围起点与所述第一坐标，生成所述禁捕范围起点与对应河流中心线的垂线；计算所述河流中心线上距离所述禁捕范围止点最近点的第二坐标；根据所述禁捕范围止点与所述第二坐标，生成所述禁捕范围止点与对应河流中心线的垂线。
在其中一个实施例中，所述构建制图模板，包括：添加参与制图的所有图层，所述图层包括禁捕矢量范围图层、河流面图层、省级行政区范围图层和地级行政区范围图层；设置地图各图层的符号和标注样式；设置地图页面大小和纸张方向；放置图框、图例、指北针、比例尺和标题元素，并设定样式和大小，获取制图模板。
在其中一个实施例中，所述确定地图的分割单元，在所述分割单元中，结合所述禁捕矢量范围和制图参数，基于所述制图模板生成禁捕范围图示，包括：确定地图的分割单元；迭代所述分割单元，更新对应的制图模板；结合所述禁捕矢量范围和制图参数，根据所述制图模板导出所述分割单元对应的禁捕范围图示。
相比于现有技术，本发明的优点及有益效果在于：通过获取制图区域范围内的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据，对禁捕范围起止点进行矢量化，并合并获取的河流数据，得到有效河流数据，根据有效河流数据提取并简化目标河流中心线，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，获取对应的两条垂线，并基于两条垂线对有效河流数据进行裁剪，得到禁捕矢量范围，实现禁捕矢量范围的快速准确提取，构建制图模板，设置地图制图参数，确定地图的分割单元，在分割单元中，结合禁捕矢量范围和制图参数，基于制图模板生成禁捕范围图示，从而能够获取精准的禁捕范围图示，简化了禁捕范围图示的生成方法，提高了工作效率。
附图说明
图1为一个实施例中一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法的流程示意图。
图2为一个实施例中河流合并结果自重叠修复过程，其中(1)为河流合并结果的示意图，(2)为自重叠部分提取结果的示意图，(3)为自重叠部分修复结果的示意图。
图3为一个实施例中简化每条河流中心线的流程示意图。
图4为一个实施例中河流中心线简化过程，其中(1)为河流面以及中心线提取结果的示意图，(2)为根据河流中心线创建的网络的示意图，(3)为迭代1次河流中心线简化步骤的结果示意图，(4)为迭代2次河流中心线简化步骤的结果示意图，(5)为河流中心线简化结果的示意图。
图5为一个实施例中禁捕矢量范围的提取流程，其中(1)为河流面以及禁捕范围起、止点及对应河流面的示意图，(2)为由禁捕范围起、止点创建与河流中心线垂线结果的示意图，(3)为所述垂线向河流面边界延伸结果的示意图，(4)为禁捕矢量范围提取结果的示意图。
图6为一个实施例中禁捕范围制图模板及图示生成结果，其中(1)为根据A城市的地级行政界线、禁捕范围以及其他河流构建的禁捕范围制图模板，(2)为由制图模板生成的B城市禁捕范围图示。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，包括以下步骤：
步骤S101，获取制图区域范围的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据。
具体地，根据需要进行制图的区域范围，获取对应的河流数据、禁捕范围起止点数据和制图数据，便于后续对数据进行处理得到禁捕矢量范围。
其中，河流数据包括河流矢量数据与河流中心线矢量数据，对应的属性字段包括河流名称和河流级别；禁捕范围起止点包括禁捕范围起点和禁捕范围止点，对应的属性字段包括禁捕河流名称，禁捕河流名称与所述河流名称对应；制图数据包括省级行政区范围矢量数据和地级行政区范围矢量数据，对应的属性字段分别为省级行政区名称和地级行政区名称。
步骤S102，对禁捕范围起止点进行矢量化，并合并河流数据，获取有效河流数据。
具体地，对收集的数据进行数据预处理，将禁捕范围起止点进行矢量化，得到对应的起止点坐标，并对获取的河流数据进行合并，得到有效河流数据，通过对数据的预处理，提高图示的精确度。
在对禁捕范围起止点进行矢量化时，以ArcGIS为例，利用创建XY事件图层工具，设置XY表为收集的禁捕范围起、止点坐标数据，设置X字段、Y字段分别为坐标数据中X、Y对应的列名称，生成坐标数据对应的点图层。利用要素类至要素类工具，设置输入要素为生成的点图层，导出点坐标数据矢量化结果。
其中，获取有效河流数据的步骤具体为：河流数据包括河流面数据和河流线数据，其中，河流面数据反应河流的轮廓，河流线数据反应河流中心线的走向；去除河流线数据中河流面数据重叠的部分；根据河流线数据和河流级别创建河流缓冲区，获取河流缓冲区数据；合并河流缓冲区数据和河流面数据，得到河流合并结果；修复河流合并结果中的自重叠部分，获取有效河流数据。
具体地，收集的河流数据包括两种类型，一种是河流面数据，反应了河流的轮廓，另一种是河流线数据，反应了河流中心线的走向。河流面数据主要包含了河面较宽(例如，河面宽度大于20米)河流的信息。河流线数据除包含部分河面较宽的河流外，还包括部分河面较窄(例如，河面宽度小于20米)河流的信息。
图示制作过程中，河流通过河流面数据进行表达。对于同时收集到河流线数据和河流面数据的河流，通过收集的河流面数据进行表达。对于仅收集到河流面数据的河流，通过创建河流线缓冲区的方法进行表达。
由于收集到的河流面数据和河流线数据可能存在重叠，因此，需要去除河流线数据中与河流线数据重叠的部分，以ArcGIS为例，利用擦除工具，设置输入要素为河流线数据，擦除要素为河流面数据，去除河流线数据中与河流面数据重叠的部分。
其中，基于河流线数据，根据河流级别分别创建对应的河流缓冲区，获取河流缓冲区数据；其中，一级河流的缓冲区半径为10m，二级河流的缓冲区半径为7.5m，三级及以下河流缓冲区半径为2.5m。
具体地，由于河流级别不同，在收集到河流线数据时，根据河流级别的高低确定对应的缓冲区半径，根据河流缓冲区半径和河流线数据构建河流缓冲区，获取对应的河流缓冲区数据。
以ArcGIS为例，利用缓冲工具，设置输入要素为河流线数据，距离为缓冲区半径，侧类型为FULL，末端类型为ROUND，方法为PLANAR，融合类型为NONE，创建河流线的缓冲区。优选的，可根据河流级别设置不同大小的缓冲区，设置1级河流缓冲区半径为10m(对应河流宽度20m)，2级河流缓冲区半径为7.5m(对应河流宽度15m)，3级及以下河流缓冲区半径为2.5m(对应河流宽度5m)。
在获取河流缓冲区数据后，合并河流缓冲区数据和河流面数据，得到河流合并结果，以ArcGIS为例，利用合并工具，设置输入数据集为河流缓冲区数据和河流面数据，将河流缓冲区数据和河流面数据合并到一个文件中。利用融合工具，设置输入要素为河流缓冲区与河流面合并结果，融合字段为河流名称字段，勾选“创建多部件要素”选项，融合同一条河流的河流缓冲区与河流面，得到河流合并结果。
合并后，对得到河流合并结果的自重叠部分进行修复，获取有效河流数据，便于根据有效河流数据进行禁捕矢量范围的精确提取。以ArcGIS为例，利用相交工具，设置输入要素为合并后的河流面数据，获取河流面中存在的自重叠部分图斑。若相交工具输出结果不为空，利用联合工具，设置输入要素为合并后的河流面数据，将河流面数据拆分为互不重叠的图斑。利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为由联合工具生成结果创建的图层(记为river_union_layer图层)，关系为CONTAINS，选择要素为相交工具生成的结果，选择类型为NEW_SELECTION，选择待处理的自重叠部分图斑。利用消除工具，设置输入图层为river_union_layer，勾选按边界消除面，将自重叠部分图斑与附近具有最长公共边的非自重叠部分图斑融合，生成修复后的河流面。
以河流1与河流2为例，河流合并结果自重叠修复过程如图2所示，其中(1)为河流合并结果的示意图，(2)为自重叠部分提取结果的示意图，(3)为自重叠部分修复结果的示意图。
步骤S103，根据有效河流数据，提取并简化有效河流数据的目标河流中心线。
具体地，在获取有效河流数据后，根据有效河流数据，提取对应的目标河流中心线，以便于根据目标河流中心线提取禁捕矢量范围。
其中，步骤S103具体包括：填充有效河流数据河流面中的空洞；根据填充后的河流面计算每条河流的中心线；简化每条河流的中心线，获取河流起点至终点的目标河流中心线。
具体地，在填充河流数据河面中的空洞时，以ArcGIS为例，利用消除面部件工具，设置输入数据为河流面数据，条件为PERCENT，百分比为99.9，勾选仅消除包含的部件，填充河流面中面积占比大于99.9％的空洞。
根据填充后的河流面计算每条河流的中心线，以FME为例，利用CenterlineReplacer工具，设置输入数据为填充后的河流数据，生成的河流面数据，Mode为Centerline，生成每条河流的中心线。
在获取所有河流的中心线后，对河流的中心线进行简化，删除多余分支，保留从河流起点到终点间最长的一条中心线，得到目标河流中心线。
其中，简化每条河流的中心线，获取河流起点至终点的目标河流中心线的步骤为：根据河流中心线构建河流中心线网络，河流中心线网络包括边和节点，边构成河流中心线在交汇处断开形成的线数据集合，节点为河流中心线网络中各边起点和终点的并集；计算河流中心线网络中各边的长度，并根据边获取河流中心线网络的节点；检测河流中心线网络中的节点类型和边类型，节点类型包括悬挂点和交汇点，其中，悬挂点为仅与一条边关联的节点，交汇点为与多条边关联的节点；关联为河流中心线网络中的节点在边上时，则节点与对应边关联；边类型包括悬挂边和交汇边，其中，悬挂边为与悬挂点相关联的边，交汇边为仅与交汇点相关联的边；遍历河流中心线网络中的所有交汇点，当交汇点与多条悬挂边关联时，若交汇点与交汇边关联，则保留与交汇点关联的悬挂边中最长的边；反之，保留与交汇点关联的悬挂边中最长的两条边；更新河流中心线网络，重复进行遍历和更新，直至河流中心线网络中不存在交汇点，获取目标河流中心线。
具体地，如图3所示，首先，根据每条河流的中心线构建河流中心线网络，生成河流中心线网络的边，其中，边为河流中心线在交汇处断开形成的线数据集合。以ArcGIS为例，利用多部件至单部件工具，设置输入要素为生成的河流中心线，在交汇处打断河流中心线，生成每条河流中心线网络的边。
其次，计算河流中心线网络中各边的长度，以ArcGIS为例，利用添加几何属性工具，设置输入要素为生成的河流中心线网络的边，几何属性为LENGTH，长度单位为METERS，计算河流中心线网络中每条边的长度并将其存储到LENGTH字段中。
第三，根据河流中心网络得到对应的节点，节点为河流中心线网络中各边起点和终点的并集，以ArcGIS为例，利用要素折点转点工具，设置输入要素为河流中心线网络的边数据，节点类型为BOTH_ENDS，生成河流中心线网络各边的起点与终点。利用融合工具，设置输入要素为河流中心线网络各边的起、终点，设置融合字段为空，取消勾选“创建多部件要素”选项，生成河流中心线网络中各边起点、终点的并集，即河流中心线网络的节点。
第四，根据节点与边的关联情况，划分河流中心线网络中的节点类型，将仅与一条边关联的节点划分为悬挂点，将与多条边关联的节点划分为交汇点。其中，关联是指当河流中心线网络中的节点在边上时，表示该节点与边相互关联。以ArcGIS为例，利用添加字段工具，设置输入表为河流中心线网络节点创建的图层(记为node_layer图层)，创建节点类型字段，记为NODE_TYPE。
利用要素折点转点工具，设置输入要素为河流中心线网络的边，点类型为DANGLE，生成河流中心线网络的悬挂点。利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为node_layer图层，关系为INTERSECT，选择要素为由河流中心线网络的悬挂点创建的图层，选择类型为NEW_SELECTION，选择河流中心线网络节点中的悬挂点。利用计算字段工具，设置输入表为河流中心线网络节点，字段名为NODE_TYPE，表达式为"悬挂点"，表达式类型为VB，记录河流中心线网络节点中的悬挂点。
利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为node_layer图层，关系为INTERSECT，选择类型为SWITCH_SELECTION，选中河流中心线网络节点中的交汇点。利用计算字段工具，设置输入表为河流中心线网络节点，字段名为NODE_TYPE，表达式为"交汇点"，表达式类型为VB，记录河流中心线网络节点中的交汇点。
第五，根据与不同点的关联情况，划分河流中心线网络中的边类型，其中将与悬挂点相关联的边划分为悬挂边，将仅与交汇点相关联的边划分为交汇边。以ArcGIS为例，利用添加字段工具，设置输入表为河流中心线网络边创建的图层(记为edge_layer图层)，创建边类型字段，设置字段名称为EDGE_TYPE。
利用按属性选择图层工具，设置图层名称或表视图为node_layer图层，选择类型为NEW_SELECTION，表达式为"NODE_TYPE"＝"悬挂点"，选择河流中心线网络节点中的悬挂点。利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为edge_layer图层，关系为INTERSECT，选择要素为node_layer图层，选择类型为NEW_SELECTION，选择河流中心线网络中的悬挂边。利用计算字段工具，设置输入表为edge_layer图层，字段名为EDGE_TYPE，表达式为"悬挂边"，表达式类型为VB，记录河流中心线网络边中的悬挂边。
利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为edge_layer图层，关系为INTERSECT，选择类型为SWITCH_SELECTION，选中河流中心线网络边中的交汇边。利用计算字段工具，设置输入表为edge_layer图层，字段名为EDGE_TYPE，表达式为"交汇边"，表达式类型为VB，记录河流中心线网络边中的交汇边。
第六，遍历河流中心线网络中的所有交汇点，当交汇点与多条悬挂边关联时，若该交汇点与交汇边关联，则保留与该交汇点关联的悬挂边中最长的一条边，否则保留与该交汇点关联的悬挂变中最长的两条边。
以ArcGIS为例，利用添加字段工具，设置输入表为edge_layer图层，字段名为ORIG_FID，字段类型为SHORT，添加记录各边FID的字段，设置字段名称为ORIG_FID。利用计算字段工具，设置输入表为edge_layer图层，字段名为ORIG_FID，表达式为[FID]，表达式类型为VB，将各边FID记录到ORIG_FID字段中。通过模型构建器创建迭代选择交汇点关联悬挂边模型，利用迭代行选择工具，设置输入表为node_layer图层，迭代node_layer图层中的每一个交汇点。利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为edge_layer图层，关系为INTERSECT，选择要素为node_layer图层的迭代结果，选择类型为NEW_SELECTION，选择结果为selected_edge_layer图层，迭代选择河流中心线网络中与交汇点关联的边。利用获取计数工具，设置输入行为selected_edge_layer图层，输出值名称为selected_edge_count，获取与交汇点相关联的边数量。
利用按属性选择图层工具，设置图层名称或表视图为selected_edge_layer图层，选择类型为SUBSET_SELECTION，表达式为"EDGE_TYPE"＝"悬挂边"，选择结果为selected_dangle_edge_layer图层，迭代选择与河流中心线网络中每一个交汇点相关联的悬挂边。利用获取计数工具，设置输入行为selected_dangle_edge_layer图层，设置输出值名称为dangle_edge_count，获取与交汇点相关联的悬挂边数量，并存储到dangle_edge_count变量中。利用计算值工具，设置表达式为dangle_edge_count>1，设置输出值名称为is_dangle_edge_count_greater_than_1。利用排序工具，设置is_dangle_edge_count_greater_than_1为排序工具的前提条件，输入数据集为按属性选择图层工具对edge_layer图层的选择结果，计算字段为LENGTH，排序方法为DESCENDING，输出数据名称为edge_layer_sorted，当与交汇点相关联的悬挂边数量大于1时，将与交汇点相关联的悬挂边按长度降序排列。利用获取字段值工具，设置输入表为edge_layer_sorted数据，字段为ORIG_FID字段，数据类型为变量，输出值名称为Max_edge_FID，提取与交汇点相关联的悬挂边中最长边的FID。
利用按属性选择图层工具，设置图层名称或表视图为对edge_layer图层的选择结果，选择类型为REMOVE_FROM_SELECTION，表达式为"FID"＝％Max_edge_FID％，从所选的与交汇点相关联的悬挂边中移除最长的边。利用删除行工具，设置输入行为edge_layer图层，删除与交汇点相关联的悬挂边中除最长边外的所有边。
第七，在完成上述处理后，对河流中心线网络进行更新，以ArcGIS为例，利用融合工具，设置输入要素为edge_layer图层，融合字段为空，取消勾选“创建多部件要素”选项，重新生成河流中心线网络的边。利用创建要素图层工具，设置输入要素为重新生成的河流中心线网络的边，输出图层为edge_layer图层，更新edge_layer图层。
利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为node_layer图层，关系为BOUNDARY_TOUCHES，选择要素为edge_layer图层，选择类型为NEW_SELECTION，勾选“反向空间关系”选项，选择不再位于更新后河流中心线网络边的首尾处的节点。利用删除行工具，设置输入行为node_layer图层，删除不再位于更新后河流中心线网络边的首尾处的节点，更新河流中心线网络中的节点以及node_layer图层。
以ArcGIS为例，重复进行河流中心线网络中节点类型的划分，更新河流中心线网络各中节点的类型。重复步骤重复计算河流中心线网络中各边的长度，更新河流中心线网络中各边的长度。重复步骤重复进行河流中心线网络中边类型的划分，更新河流中心线网络中各边的类型。
最后，重复进行交汇点遍历和河流中心线网络的更新，直至河流中心线网络中不存在交汇点。以ArcGIS为例，重复前述步骤，简化并更新河流中心线网络，当河流中心线网络中仅有一条边时结束，获得简化后的河流中心线网络。
以某河流为例，河流中心线简化过程如图4所示，其中(1)为河流面以及中心线提取结果的示意图，(2)为根据河流中心线创建的网络的示意图，(3)为迭代1次河流中心线简化步骤的结果示意图，(4)为迭代2次河流中心线简化步骤的结果示意图，(5)为河流中心线简化结果的示意图。
步骤S104，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，获取禁捕范围起止点与目标河流中心线的两条垂线，根据两条垂线裁剪有效河流数据，提取位于两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围。
具体地，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，分别目标河流中心线与禁捕范围起点和禁捕范围止点的两条垂线，根据两条垂线对有效河流数据进行裁剪，提取位于两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围。
其中，步骤S104包括：创建禁捕范围起止点与目标河流中心线的两条垂线；通过两条垂线分别裁剪填充后的河流面；提取与禁捕范围起止点对应垂线同时相交的裁剪结果；提取裁剪结果与河流面数据的交集，作为禁捕矢量范围。
具体地，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，分别获取对应的两条垂线，通过两条垂线对填充后的和六面进行裁剪，提取与禁捕范围起止点对应垂线同时相交的裁剪结果，提取裁剪结果与河流面数据的交集，即两条垂线之间的数据，作为禁捕矢量范围。
其中，两条垂线的创建步骤为：迭代匹配禁捕范围起点对应的河流中心线；计算河流中心线上距离禁捕范围起点最近点的第一坐标；根据禁捕范围起点与第一坐标，生成禁捕范围起点与对应河流中心线的垂线；计算河流中心线上距离禁捕范围止点最近点的第二坐标；根据禁捕范围止点与第二坐标，生成禁捕范围止点与对应河流中心线的垂线。
具体地，以ArcGIS为例，创建迭代选择禁捕范围起、止点对应河流中心线图层模型，利用模型构建器的迭代行选择工具，设置输入表为由禁捕范围起点数据创建的图层(记为Start_point_layer图层)，分组字段为河流名称字段，输出图层为i_start_point_layer图层，输出值名称为i_river_name。利用按属性选择图层工具，设置图层名称或表视图为河流中心线创建的图层(记为Centerline_layer图层)，选择类型为NEW_SELECTION，表达式为"RIVER_NAME"＝％i_river_name％，迭代匹配各禁捕范围起、止点对应的河流中心线，设置选择结果图层为Selected_river_layer图层。
以ArcGIS为例，基于模型构建器，利用邻近工具，设置输入要素为i_start_point_layer图层，邻近要素为Selected_river_layer图层，勾选“位置”选项，计算河流中心线上距离禁捕范围起点最近点的坐标并将其记录到禁捕范围起点的NEAR_X和NEAR_Y字段中。
以ArcGIS为例，利用添加XY坐标工具，设置输入要素为禁捕范围起点，将禁捕范围起点的坐标记录到POINT_X和POINT_Y字段中。利用XY转线工具，设置输入表为禁捕范围起点，起点X字段为POINY_X，起点Y字段为POINT_Y，终点X字段为NEAR_X，终点Y字段为NEAR_Y，线类型为GEODESIC，生成禁捕范围起点与最近河流中心线的垂线。
以ArcGIS为例，用禁捕范围止点替换禁捕范围起点，重复上述步骤计算河流中心线上距离禁捕范围止点最近点的坐标，生成禁捕范围止点与对应河流中心线的垂线。
在根据垂线裁剪填充后的河流面时，以ArcGIS为例，利用要素转线工具，设置输入要素为河流面数据，生成河流面的边界线。利用合并工具，设置输入数据集为河流面边界线、禁捕范围起点与最近河流中心线的垂线和禁捕范围止点与最近河流中心线的垂线，获得上述三者的集合。利用ArcGIS的延伸线工具，设置输入要素为合并工具生成的结果，取消勾选“延伸到扩展项”选项，将禁捕范围起、止点与最近河流中心线的垂线两端延伸至河流边界线上。利用相交工具，设置输入要素为延伸线工具生成的结果以及河流面数据，连接属性为ALL，输出类型为INPUT，获得河流面边界与禁捕范围裁剪线的并集。利用ArcGIS的要素转面工具，设置输入要素为相交工具生成的结果，生成裁剪后的河流面数据。
提取裁剪结果时，以ArcGIS为例，利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为裁剪后的河流面数据生成的图层(记为Clipped_river_layer图层)，关系为INTERSECT，选择要素为禁捕范围起点与对应河流中心线的垂线，选择类型为NEW_SELECTION，选择裁剪后河流面数据中同禁捕范围起点与对应河流中心线垂线相交的面。利用按位置选择图层工具，设置输入要素图层为Clipped_river_layer图层，关系为INTERSECT，选择要素为禁捕范围止点与对应河流中心线的垂线，选择类型为SUBSET_SELECTION，选择河流禁捕范围。利用要素类至要素类工具，设置输入要素为Clipped_river_layer图层，导出河流禁捕范围的提取结果。
获取禁捕矢量范围时，以ArcGIS为例，利用相交工具，设置输入要素为步骤裁剪结果以及河流面数据，提取裁剪结果与河流面数据的交集，得到该河流对应的禁捕矢量范围。
以某河流为例，禁捕矢量范围的提取流程如图5所示，其中(1)为河流面以及禁捕范围起、止点及对应河流面的示意图，(2)为由禁捕范围起、止点创建与河流中心线垂线结果的示意图，(3)为所述垂线向河流面边界延伸结果的示意图，(4)为禁捕矢量范围提取结果的示意图。
步骤S105，构建制图模板，设置地图制图参数。
具体地，在系统中构建需要的值图模板，并配置对应的地图制图参数，一般与在导入河流数据和禁捕矢量范围后，能够获取对应河流的禁捕范围图示。
其中，构建制图模板的步骤为：添加参与制图的所有图层，图层包括禁捕矢量范围图层、河流面图层、省级行政区范围图层和地级行政区范围图层；设置地图各图层的符号和标注样式；设置地图页面大小和纸张方向；放置图框、图例、指北针、比例尺和标题元素，并设定样式和大小，获取制图模板。
具体地，以ArcGIS为例，创建空白地图并将参与制图的各图层添加到地图中。需要添加的图层包括：禁捕矢量范围图层、河流面图层、省级行政区范围图层、地级行政区范围图层。此外，可根据制图需要，额外添加其他地理要素图层，如政府驻地、交通要素、标志性地物等。
以ArcGIS为例，右键需要设置显示方式的图层，点击属性选项，在符号系统菜单中设置图层的符号化方式，并在标注菜单中设置图层的标注方式。例如，设置禁捕范围图层的符号化方式如下：简单填充符号，轮廓颜色为无颜色，填充颜色RGB值为(255,0,0)。设置禁捕范围图层的标注方式如下：以相同方式标注所有要素，标注字段为RIVER_NAME字段，字体为宋体，字体样式为斜体，字体大小为8pt，字体颜色RGB值为(0,197,255)，掩膜方式为晕圈，大小为2px。
以ArcGIS为例，在布局视图模式下，右击地图页面，选择页面和打印设置，调整地图的页面大小和纸张方向。例如，设置地图大小为A3(297*420毫米)，纸张方向为纵向。
以ArcGIS为例，在布局视图模式下，点击插入菜单，插入地图的标题、图例、比例尺、指北针等元素，根据制图需求调整上述元素的位置和大小。
步骤S106，确定地图的分割单元，在分割单元中，结合禁捕矢量范围和制图参数，基于制图模板生成禁捕范围图示。
具体地，根据制图需要，确定地图的分割单元。例如，将地级行政区范围作为分割单元。在一个分割单元中，结合禁捕矢量范围和制图参数，基于制图模板生成对应河流的禁捕范围图示，实现禁捕矢量范围的图示制作，图示制作的效率高。
其中，步骤S106具体包括：确定地图的分割单元；迭代分割单元，更新对应的制图模板；结合禁捕矢量范围和制图参数，根据制图模板导出分割单元对应的禁捕范围图示。
具体地，首先，根据制图需要，确定地图的分割单元。例如，将地级行政区范围作为分割单元。
其次，迭代确定的分割单元，并根据分割单元更新对应的地图模板，以ArcGIS为例，优选的，根据地图的分割单元创建数据驱动页面，遍历各数据驱动页面，更新对应的地图模板。例如，在数据驱动页面工具中，勾选启用数据驱动页面选项，设置数据框为当前数据框，图层为地级行政区范围图层，名称字段为地级行政区名称字段，排序字段为FID字段，勾选升序排列选项，在范围页面中设置地图范围为最佳大小，边距大小为110％。遍历数据驱动页面中的各个页面，更新对应的地图模板。
最后，根据制作好的制图模板导出分割单元对应的禁捕范围图示，以ArcGIS为例，点击文件菜单，在导出地图工具中设置地图的名称、文件格式、存储路径、分辨率、颜色模式等信息，导出各分割单元的禁捕范围图示。例如，设置文件格式为JPEG，分辨率为300dpi，颜色模式为24位真彩色。以城市A与城市B为例，禁捕范围制图模板及图示生成结果如图6所示，其中(1)为根据A城市的地级行政界线、禁捕范围以及其他河流构建的禁捕范围制图模板，(2)为由制图模板生成的B城市禁捕范围图示。
在本实施例中，通过获取制图区域范围内的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据，对禁捕范围起止点进行矢量化，并合并获取的河流数据，得到有效河流数据，根据有效河流数据提取并简化目标河流中心线，根据禁捕范围起止点与目标河流中心线，获取对应的两条垂线，并基于两条垂线对有效河流数据进行裁剪，得到禁捕矢量范围，实现禁捕矢量范围的快速准确提取，构建制图模板，设置地图制图参数，确定地图的分割单元，在分割单元中，结合禁捕矢量范围和制图参数，基于制图模板生成禁捕范围图示，从而能够获取精准的禁捕范围图示，简化了禁捕范围图示的生成方法，提高了工作效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在计算机存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取制图区域范围内的河流数据、禁捕范围起止点和制图数据；
对所述禁捕范围起止点进行矢量化，并合并河流数据，获取有效河流数据，包括：所述河流数据包括河流面数据和河流线数据，其中，所述河流面数据反应河流的轮廓，所述河流线数据反应河流中心线的走向；去除所述河流线数据中与所述河流面数据重叠的部分；根据所述河流线数据和河流级别创建河流缓冲区，获取河流缓冲区数据；合并所述河流缓冲区数据和河流面数据，得到河流合并结果；修复所述河流合并结果中的自重叠部分，获取有效河流数据；
根据所述有效河流数据，提取并简化所述有效河流数据的目标河流中心线，包括：填充所述有效河流数据河流面中的空洞；根据填充后的河流面计算每条河流的中心线；简化每条河流的中心线，获取河流起点至终点的目标河流中心线，包括：根据所述河流中心线构建河流中心线网络，所述河流中心线网络包括边和节点，所述边构成所述河流中心线在交汇处断开形成的线数据集合，所述节点为所述河流中心线网络中各边起点和终点的并集；计算所述河流中心线网络中各边的长度，并根据所述边获取河流中心线网络的节点；检测所述河流中心线网络中的节点类型和边类型，所述节点类型包括悬挂点和交汇点，其中，所述悬挂点为仅与一条边关联的节点，所述交汇点为与多条边关联的节点；所述关联为所述河流中心线网络中的节点在边上时，则所述节点与对应边关联；所述边类型包括悬挂边和交汇边，其中，所述悬挂边为与所述悬挂点相关联的边，所述交汇边为仅与所述交汇点相关联的边；遍历所述河流中心线网络中的所有交汇点，当所述交汇点与多条悬挂边关联时，若所述交汇点与交汇边关联，则保留与所述交汇点关联的悬挂边中最长的边；反之，保留与所述交汇点关联的悬挂边中最长的两条边；更新所述河流中心线网络，重复进行遍历和更新，直至所述河流中心线网络中不存在交汇点，获取目标河流中心线；
根据所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线，获取所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的两条垂线，根据所述两条垂线裁剪所述有效河流数据，提取位于所述两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围；
构建制图模板，设置地图制图参数；
确定地图的分割单元，在所述分割单元中，结合所述禁捕矢量范围和制图参数，基于所述制图模板生成禁捕范围图示。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述河流数据包括河流矢量数据与河流中心线矢量数据，对应的属性字段包括河流名称和河流级别；
所述禁捕范围起止点包括禁捕范围起点和禁捕范围止点，对应的属性字段包括禁捕河流名称，所述禁捕河流名称与所述河流名称对应；
所述制图数据包括省级行政区范围矢量数据和地级行政区范围矢量数据，对应的属性字段分别为省级行政区名称和地级行政区名称。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述根据所述河流线数据和河流级别创建河流缓冲区，获取河流缓冲区数据，包括：
基于所述河流线数据，根据所述河流级别分别创建对应的河流缓冲区，获取所述河流缓冲区数据；
其中，一级河流的缓冲区半径为10m，二级河流的缓冲区半径为7.5m，三级及以下河流缓冲区半径为2.5m。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述根据所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线，获取禁捕范围起止点与目标河流中心线的两条垂线，根据所述两条垂线裁剪所述有效河流数据，提取位于所述两条垂线之间的数据作为禁捕矢量范围，包括：
创建所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的两条垂线；
通过所述两条垂线分别裁剪填充后的河流面；
提取与所述禁捕范围起止点对应垂线同时相交的裁剪结果；
提取所述裁剪结果与河流面数据的交集，作为禁捕矢量范围。
5.根据权利要求4所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述创建所述禁捕范围起止点与所述目标河流中心线的垂线，包括：
迭代匹配所述禁捕范围起点对应的河流中心线；
计算所述河流中心线上距离所述禁捕范围起点最近点的第一坐标；
根据所述禁捕范围起点与所述第一坐标，生成所述禁捕范围起点与对应河流中心线的垂线；
计算所述河流中心线上距离所述禁捕范围止点最近点的第二坐标；
根据所述禁捕范围止点与所述第二坐标，生成所述禁捕范围止点与对应河流中心线的垂线。
6.根据权利要求1所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述构建制图模板，包括：
添加参与制图的所有图层，所述图层包括禁捕矢量范围图层、河流面图层、省级行政区范围图层和地级行政区范围图层；
设置地图各图层的符号和标注样式；
设置地图页面大小和纸张方向；
放置图框、图例、指北针、比例尺和标题元素，并设定样式和大小，获取制图模板。
7.根据权利要求1所述的一种基于GIS的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法，其特征在于，所述确定地图的分割单元，在所述分割单元中，结合所述禁捕矢量范围和制图参数，基于所述制图模板生成禁捕范围图示，包括：
确定地图的分割单元；
迭代所述分割单元，更新对应的制图模板；
结合所述禁捕矢量范围和制图参数，根据所述制图模板导出所述分割单元对应的禁捕范围图示。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310083918.6A CN116342738B (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种基于gis的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法 |
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| CN202310083918.6A CN116342738B (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种基于gis的禁捕矢量范围自动提取和图示制作方法 |
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