[發明專利]一種GIS空間疊加分析方法

有效

• 申請號: 200810117015.0
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101634988A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 趙紅超;閆杰;申排偉;程振林
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 勇

技術領域

本發明涉及GIS(Geographical?Information?System，地理信息系統)，特別涉及GIS中的空間疊加分析方法。

背景技術

地理信息系統(GIS)是一種十分重要的空間信息系統。它是在計算機軟、硬件系統支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。空間分析是GIS的重要組成部分，是GIS的靈魂，也是評價一個GIS功能的主要指標之一。空間分析是基于地理目標的位置和形態特征的空間數據分析技術，其目的是提取和發現隱含的空間信息和規律，是空間數據挖掘和知識發現的基本方法之一。空間分析主要包括空間量算、關系查詢、緩沖分析、疊加分析、網絡分析等內容，其中的疊加分析是本發明所要關注的焦點。在常見的GIS系統中，采用分層方式組織地理景觀，同一區域的整個數據層集表達了該地區地理景觀的內容。在對分層數據進行組合時采用了疊加分析。具體的說，疊加分析是將相關主題層組成的數據層進行疊加產生一個新數據層的操作，其結果綜合了原來的兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的疊加，還包括屬性關系的綜合。

最基本的疊加分析是在兩個圖層上的操作，多圖層的疊加分析完全可以在兩個圖層的疊加分析的基礎上通過重復操作實現。在兩個圖層的疊加分析中，假設把第一個圖層叫做輸入圖層，第二個圖層叫做疊加圖層，則輸入圖層與疊加圖層之間互為對應圖層，即輸入圖層的對應圖層為疊加圖層，疊加圖層的對應圖層為輸入圖層。在疊加分析中，疊加圖層必須為面圖層，而輸入圖層可以是點、線或者面圖層。根據不同的輸入圖層的不同類型，疊加分析分為點面疊加、線面疊加和面面疊加。

點面疊加的實質是區分在面對應的多邊形內的點以及在多邊形外的點，而對于在面內部的點，還要得到點在哪個多邊形的內部。線面疊加的實質是區分在面對應的多邊形內的線以及在多邊形外的線，其中，對于跨越多邊形邊界的線，則要在交點處打斷輸入線；對于在多邊形內部的線，要得到線在哪個多邊形的內部。面面疊加是指兩組多邊形之間的疊加，它的實質是將兩組多邊形所覆蓋的區域分為三部分：只屬于第一組多邊形的區域(差)、同時屬于兩組多邊形的公共區域(交)以及只屬于第二組多邊形的區域(差)。對于疊加后所生成的任何一個多邊形，要知道其來自哪一個(對差而言)或者哪兩個多邊形(對交而言)。

在現有的疊加分析方法中，點面、線面和面面疊加一般都采用相對獨立的方法實現，由此造成實現疊加分析方法的代碼量過于龐大，不利于在計算機上的高效編碼實現。此外，在現有的點面疊加方法中，主要實現了一個點與多邊形關系間的判斷，若要判斷多個點與多邊形的關系，需要針對每個點分別進行計算；在現有的線面疊加以及面面疊加方法中，也都只能一次完成一條線或一個多邊形與其它多邊形間的疊加運算。這些現有的點面、線面和面面疊加方法使得疊加分析方法本身的效率較低。

發明內容

本發明的目的是克服現有的疊加分析方法中由于點面、線面、面面疊加相互獨立所造成的編碼龐大、不利于計算機實現的缺點，從而提供一種以掃描線算法為核心的一次掃描即全部完成的疊加分析方法。

為了實現上述目的，本發明提出了一種GIS空間疊加分析方法，包括：

步驟1)、讀取要進行空間疊加的圖層的數據，并為所述圖層中的面數據初始化其方向；

步驟2)、將所述數據中所要疊加的對象按照疊加類型進行分離，然后將所要疊加的對象轉換成線段；其中，所述的疊加類型包括點面疊加、線面疊加以及面面疊加；

步驟3)、采用掃描線算法對轉換成線段的疊加對象進行計算，得到并記錄交點信息；

步驟4)、結合步驟3)所得到的交點信息，對所要疊加的對象按照數據的疊加類型進行幾何計算；

步驟5)對步驟4)所得到的幾何計算結果，根據所述幾何計算結果從圖層中對應的要素數據中繼承相關的屬性，得到最后的疊加分析結果。

上述技術方案中，在所述的步驟2)中，所述的將所要疊加的對象轉換成線段包括：

對于點而言，為點添加輔助線段，使得所述點在該輔助線段上；對于面而言，將用于代表面的多邊形拆分成多條線段；對于線則把線拆分成若干線段。

上述技術方案中，在所述的步驟3)中，所述的掃描線算法在掃描一個點時，返回所有過該點的線段，然后根據疊加類型做不同的處理；其中，

在點面疊加中，根據為點所添加的輔助線段與表示面的多邊形的邊之間的關系，判斷點與面之間的關系；