[發明專利]一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統

有效

• 申請號: 201410054741.8
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103838829B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 孟獻策;鞠洪波;肖鵬;陳永富;張懷清;劉華
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院資源信息研究所;中天共創科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統，屬于計算機程序技術領域。

背景技術

矢量數據和柵格數據是地理信息系統中最長見的兩種空間數據結構。但隨著航天技術的快速發展，所能提供的各種類型、各種分辨率的遙感影像數據也越來越豐富，遙感影像信息已經成為地理信息系統中的一個非常重要的信息來源，同時地理信息系統的發展也對對遙感信息的依賴性變得越來越強了。但是由于柵格數據本身所具有的缺陷，使得他在地理信息系統中的應用受到了一定的限制，因此將柵格數據轉換為矢量數據也就變得非常重要了；同時柵格轉矢量技術也是屬于地理信息處理技術中相對比較經典的技術問題，也產生和積累了比較多的計算方法，并在地理信息系統中得到應用。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明提供一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統。

本申請采用一種分層次邊界拓撲搜索模型，在模型計算中自動生成帶有邊界節點坐標和節點方向的邊界節點，通過對節點的搜索，構造出包含有多邊形之間的相鄰、包容和被包容等拓撲關系的矢量文件。在柵格轉矢量過程中，只需要對需要轉換的圖像數據加載一次，就能夠自動完成整個轉換過程；不需要進行任何轉換后的后期處理工作，并且在轉換后不可能出現多邊形相互間重疊、相交；相鄰、包容拓撲關系錯誤和不完整的情況。

本發明所要解決的技術問題是，提供了一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統，對遙感影像數據進行柵格數據矢量化，將遙感影像上具有相同屬性內容的像元，轉化為包含有：不同面積、不同周長、不同屬性、不同形狀來表示的矢量圖形元素，并且在這些不同矢量圖形元素之間，所存在的相鄰、包容和被包容的空間拓撲關系也能夠得到完全展示。并且轉化后的矢量圖形元素屬性與遙感影像上所對應的像元，在空間位置上具有完全相同的一一對應關系。

一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統，采用與傳統的轉換方法不同的處理方法，通過分層次的邊界點拓撲搜索分析計算模型，將柵格數據像元間的拓撲關系簡化，在模型計算中自動生成包含有坐標位置信息的邊界節點，并且這些邊界節點數據還具有他從哪里開始、到哪里結束的邊界走向的指向性信息；在多邊形搜索中，通過邊界節點數據的指向性，可以十分明確的定位與之相連的邊界節點的確切位置信息，將這些具有特定關系的邊界節點全部連接起來，就自動形成一個封閉多邊形，并且通過判斷封閉多邊形的走向，如果是順時針他就是一個獨立多邊形，他可能包含有島多邊形；如果是逆時針他就一定是被某個獨立多邊形所包容的島多邊形。而不可能出現多邊形相互間的重疊、相交；相鄰、包容拓撲關系錯誤和不完整情況，所有本發明具有算法簡潔、生成的邊界節點數據具有明確的指向性和唯一性的特定拓撲關系。

而且本發明的另外一個特點是，可以對柵格數據中的某些指定的像元屬性值或內容，進行柵格轉矢量計算。而不存在現有柵格轉矢量算法中，只能一次將柵格數據全部轉化為矢量數據的強制性限制。因此本發明可以極大的提高轉化效率和應用領域。

本發明的柵格轉矢量算法，只需要對需要轉換的圖像數據加載一次，就能夠自動完成整個轉換過程，不需要進行任何轉換后的后期處理工作，并且轉換后不可能出現多邊形相互間重疊、相交；相鄰、包容拓撲關系錯誤和不完整的情況。

此本發明特別適合于超大數據量、柵格數據中像元相鄰關系極其復雜的柵格轉矢量計算。該算法提高在森林資源監測、濕地資源監測、土地資源監測等各種資源在分布范圍、資源變化、預測分析等方面的數據處理效率；特別是需要對監測目標進行實時跟蹤處理的自然災害在發生、發展情況中的監測分析預警系統；及目標識別、目標制導等軍事應用領域中的需要進行柵格轉矢量的計算應用；并且該算法在轉化后的矢量數據中，不存在轉換誤差、不需要進行任何后期處理操作，故該算法具有計算模型簡單、轉換效率高、速度快，自動化程度高和可有選擇性的將柵格數據轉化為矢量數據的突出特點。

本發明提供了一種基于分層次邊界拓撲搜索模型的柵格轉矢量系統，包括數據預處理流程、邊界搜索流程、多邊形搜索流程、創建多邊形矢量數據流程、創建矢量文件流程等幾個部分。

數據預處理流程；

在獲取遙感影像數據后，為了實現算法的簡單化、避免在計算中需要對柵格數據中的四個邊界上（第一行、最后一行、第一列和最后一列）的數據進行特殊計算，減少計算中的條件分支判斷，提高運算效率，達到用一個統一直觀的處理流程進行計算的目的，對柵格數據進行了邊界擴展處理，即進行數據預處理操作。

數據預處理的目的是在將原柵格數據的四周添加一圈新的像元數據。