[发明专利]一种地理空间实体构建方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及地理空间数据组织与建模的技术领域，尤其是涉及一种基于统一逻辑的地理空间实体拓扑自动构建方法及系统。

背景技术

在GIS(地理信息科学)领域中，空间实体类型可以分为几何实体类型与拓扑实体类型(Van Oosterom,P.,Stoter,J.,Quak,W.,Zlatanova,S.(2002).The Balance between Geometry and Topology.Proceedings of the10^th International Sympoiusm on Spatial Data Handling,16p；Mehta,D.P.,Sahni,S.(2005).Handbook of Structures and Applications[M].A CRC Press Company；Schneider,M.(1997).Spatial Data Types_A Survey.Spatial Data Types for Database Systems,Lecture Notes in Computer Science Volume,Springer Berlin Heidelberg,pp.11-83；郭仁忠.(2001).空间分析[M],高等教育出版社.)。在早期，针对几何实体类型的研究较多些；随着研究的深入，发现几何实体类型的建模与存储方式存在着种种缺陷，于是转向了拓扑实体类型的研究，后者比前者要复杂得多(体现在数据建模上、存储上、可视化等各个方面)，但由于较好地保存了拓扑信息，能够保证实体内部、实体与实体之间拓扑关系的正确性。以多边形建模的数据结构设计为例，早期提出的用于建模与存储多边形的几何数据结构包括面条模型(Spaghetti Model)、多边形模型(Polygon Model)、点字典模型(Point Dictionary Model)、链/点字典模型(Chain/Point Dictionary Model)。具体的，在面条模型中，各个多边形的边界以坐标串的方式来记录，坐标串和多边形之间却不必相互对应；在多边形模型中，将多边形的边界点坐标以多边形为单位独立记录下来，这样的数据处理时每个多边形很容易被识别和提取，但两个相邻多边形的公用边还是被重复记录两次，这容易导致两个相邻多边形之间产生“小裂片”；在点字典模型中，记录的是各多边形边界上各点的编码，并以数据字典方式记录下各点的坐标值，通过字典可实现点编码与坐标值之间的转换，从而避免了“小裂片”，但公共边界上点仍然记录了两次；在链/点字典模型中，每个多边形记录下构成它的链，每条链再记录下构成它的点，每个点再记录下其坐标值，这样对多边形的检索分为三步。以上四种模型本质上都是几何数据结构，都将各个多边形作为独立实体来看待，不能识别出多边形之间的相邻关系，不利于地理数据的分析。之后，提出了“双重独立地图编码”(DIME,Dual Independent Map Encoding)结构和“多边形转换器”(POLYVRT,Polygon Convertor)结构，它们分别将多边形与多边形之间的公共边与公共边集合作为基本存储单位，虽然建模时要相对复杂，但保证了多边形与多边形之间拓扑关系的正确性，DIME与POLYVRT都是典型的拓扑数据结构(在下文中会有具体阐述)。

在以上背景之下，本发明阐述了一种地理空间实体的构建方法。更为具体的，它是一种基于统一逻辑的地理空间实体拓扑自动构建方法。以下为本发明的更为细致的研究现状分析：

针对二维多边形拓扑自动构建算法，国内外存在许多研究。其主要可以分为两大类，包括基于栅格的构建算法和基于矢量的构建算法。

在国内，基于栅格的拓扑自动构建多边形的方法包括：

(1)借鉴经典的基于栅格的种子点填充算法和矢量数据求交的栅格探测法从而建立图幅多边形与弧段所属关系的栅格算法等(王杰臣.(2002).多边形拓扑关系构建的栅格算法[J].测绘学报,31(3):249-254；徐庆荣.(1989).用栅格填充法建立多边形文件[J].武汉测绘科技大学学报,14(4):42-46.)