[發明專利]一種顧及地理實體語義相似度的土地用途分區方法

有效

• 申請號: 201410477556.X
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104200387B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 牛繼強;徐豐;姚高偉;樊勇;陳飛燕;蚩志鋒
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種顧及地理實體語義相似度的土地用途分區方法，其特征在于：用于土地利用規劃，利用相鄰圖斑的語義相似度來決定圖斑合并的問題，使結果符合一定的約束條件，包括判斷各小圖斑所屬的模式，各模式表示不同的土地利用類型，并根據不同的模式基于當前小圖斑進行合并，土地用途分區實現過程包括以下步驟，

步驟1，輸入土地用途分區基礎數據庫，原始圖斑群集合為T＝{T_i，i＝1,2,…，N}，各圖斑的土地利用類型已知；

步驟2，根據各類土地利用類型圖斑的最小上圖面積，提取小圖斑并進行排序，包括以下步驟，

步驟2.1，設原始圖斑群集合為T＝{T_i，i＝1,2,…，N}，N為圖斑群內圖斑的個數；第k類土地利用類型圖斑的最小上圖面積記為ε_k，k＝1,2，…，M，M為T中圖斑所屬土地利用類型的個數；

步驟2.2，在原始圖斑群集合T中檢索面積不大于相應類型最小上圖面積ε_k的所有圖斑，在土地用途分區中稱為小圖斑，設共有L個，組成小圖斑集合R＝{R_j，j＝1,2，……，L}，對R中的小圖斑按照面積從小到大排序；T中面積大于ε_k的所有圖斑在土地用途分區中稱為大圖斑；

步驟3，根據步驟2所提取小圖斑和排序結果，劃分各小圖斑存在的模式并合并，包括以下子步驟，

步驟3.1，從小圖斑集合R中，依次取面積最小的未處理小圖斑R_j為當前小圖斑，對其鄰域進行搜索，判斷當前小圖斑R_j所屬的模式，各模式表示不同的土地利用類型，并根據不同的模式基于當前小圖斑進行合并；

劃分小圖斑所屬模式的實現方式如下，

第一種為單個小圖斑在一個大圖斑的內部，記為模式①；第二種為單個小圖斑介于兩個大圖斑之間，記為模式②；第三種為多個小圖斑相連并位于一個大圖斑的內部，記為模式③；第四種為多個小圖斑相連并介于兩個大圖斑之間，記為模式④；第五種為多個小圖斑呈聚集狀分布并位于大圖斑的內部，記為模式⑤；第六種為多個小圖斑呈聚集狀分布并介于兩個大圖斑之間，記為模式⑥；

根據不同的模式對當前小圖斑進行合并的實現方式如下，

處理a.如果屬于模式①，當前小圖斑R_j在一個大圖斑的內部，則將小圖斑R_j直接合并到所處的大圖斑，當前小圖斑R_j從小圖斑集合R中去除，合并后的土地利用類型為大圖斑所屬的土地利用類型，轉到步驟3.2；

處理b.如果屬于模式②，當前小圖斑R_j介于兩個大圖斑之間，則計算小圖斑R_j與其相鄰接的各圖斑語義相似度，并對按照語義相似度進行排序，將小圖斑合并到語義相似度較高的大圖斑中，當前小圖斑R_j從小圖斑集合R中去除，合并后的土地利用類型為大圖斑所屬的土地利用類型，轉到步驟3.2；

處理c.如果屬于模式③，包括當前小圖斑R_j的多個小圖斑相連并位于一個大圖斑的內部，則分別計算相連的每個小圖斑與所處大圖斑的語義鄰近度，并按大小將相連的小圖斑依次合并到大圖斑，被合并的小圖斑都從小圖斑集合R中去除，合并后的土地利用類型為大圖斑所屬的土地利用類型，轉到步驟3.2；

處理d.如果屬于模式④，包括當前小圖斑R_j的多個小圖斑相連并介于兩個大圖斑之間，則將對相連的每個小圖斑分別與鄰接的各大圖斑計算語義相似度，并按大小將相連的小圖斑合并到語義相似度較高的大圖斑中，被合并的小圖斑都從小圖斑集合R中去除，合并后的土地利用類型為大圖斑所屬的土地利用類型，轉到步驟3.2；

處理e.如果屬于模式⑤⑥，包括當前小圖斑R_j的多個相關小圖斑所構成小圖斑群呈聚集狀分布，并位于大圖斑的內部或介于兩個大圖斑之間，則基于這些相關的大圖斑和小圖斑，對當前小圖斑R_j和相鄰的圖斑分別計算語義相似度，取取當前小圖斑R_j和語義相似度最高的圖斑進行合并，合并后的土地利用類型取面積較大的為新圖斑的土地利用類型，判斷新圖斑面積是否大于ε_k；

如果新圖斑的面積大于ε_k，則將該新圖斑保留作為新的大圖斑，被合并的小圖斑都從小圖斑集合R中去除，轉到步驟3.2；

如果新圖斑的面積不大于ε_k，則將該新圖斑保留作為新的小圖斑加入小圖斑集合R，被合并的小圖斑都從小圖斑集合R中去除，轉到步驟3.2；

處理b、c、d、e中計算各類型間的語義相似度的實現方式包括以下步驟，

步驟(1)，計算地理實體屬性的相似度Sim^Att(S,F)如下，

其中，att(S)表示地理實體S屬性的集合，att(F)表示地理實體F屬性的集合，Count()表示統計出的屬性個數；

步驟(2)，計算有向邊權重Weight(S,F)如下，

Weight(S,F)＝α×Weight^Type(S,F)+β×Weight^Depth(S,F)+γ×Weight^Density(S,F) (2)

其中，Weight^Type(S,F)是地理實體S、F對應類型的語義距離權重，Weight^Depth(S,F)是地理實體S、F對應類型的分類層次的深度，Weight^Density(S,F)表示地理實體S、F對應類型的密度；α、β、γ是可調節因子，且α+β+γ＝1；

計算地理實體間的距離Dist(S,F)如下，

計算改進的語義距離相似度Sim^Dist(S,F)如下，

其中，μ為可調節因子；

步驟(3)，將地理實體屬性的相似度Sim^Att(S,F)與語義距離相似度Sim^Dist(S,F)相結合，計算地理實體的語義相似度Sim(S,F)如下，

Sim(S,F)＝ω₁×Sim^Att(S,F)+ω₂×Sim^Dist(S,F) (5)

其中，Sim(S,F)為地理實體的語義相似度，ω₁、ω₂為權重系數，ω₁、ω₂大于0，且ω₁+ω₂＝1；

步驟3.2，判斷小圖斑集合R是否還有小圖斑，若有則返回步驟3.1，從小圖斑集合R中取下一面積最小的未處理小圖斑為當前小圖斑進行處理，否則轉到步驟4；

步驟4，按照圖斑合并結果，根據預設的土地用途分區劃定規則確定土地用途區；所述土地用途分區劃定規則包括土地規劃用途分類及對應的專項規劃用地類型、土地用途分區類型；

步驟5，對步驟4的結果，提取合并后的圖斑的界線，生成土地用途分區圖。