[發(fā)明專利]一種土地利用時(shí)空數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011262182.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112380307B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白曉飛;張嘉;汪秀蓮;張小桐;何禾;解琳;耿沖;李學(xué)淵;譚日昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃院
• 主分類號(hào): G06F16/29
• 分類號(hào): G06F16/29;G06F16/23;G06F16/28
• 代理公司: 北京紐樂(lè)康知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11210
• 代理人: 唐忠慶

本發(fā)明公開(kāi)了一種土地利用時(shí)空數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)方法，該方法包括：行政界線調(diào)整；對(duì)象變更關(guān)系建立；未變化對(duì)象提取；變更對(duì)象時(shí)空關(guān)系建立；流量變化關(guān)系建立；對(duì)象關(guān)聯(lián)關(guān)系建立。通過(guò)該方法，改變了當(dāng)前土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以圖層為單位的數(shù)據(jù)管理模式，確定了土地調(diào)查時(shí)空數(shù)據(jù)模型的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了土地利用精細(xì)化管理；建立了地類圖斑、線狀地物、零星地物的對(duì)象級(jí)的全生命周期；建立了圖斑與圖斑、線物與線物、零星與零星的時(shí)空變更關(guān)系；建立了線物、零星與相應(yīng)變更圖斑的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠查看與圖斑變更相關(guān)聯(lián)的的線物、零星的變更關(guān)系；實(shí)現(xiàn)了土地利用數(shù)據(jù)任意范圍、任意時(shí)間、對(duì)象級(jí)的流量變化統(tǒng)計(jì)；時(shí)空數(shù)據(jù)模型解決了跨時(shí)態(tài)的變化關(guān)系分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及國(guó)土和地理信息技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種土地利用時(shí)空數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

全國(guó)土地資源數(shù)據(jù)種類多、數(shù)據(jù)體量大、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜。從全國(guó)第二次土地調(diào)查開(kāi)始，每年開(kāi)展土地利用現(xiàn)狀調(diào)查以及變更調(diào)查。由縣級(jí)逐級(jí)匯總匯交至國(guó)家的土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)，在空間上覆蓋了全國(guó)范圍（港澳臺(tái)除外），時(shí)間上覆蓋了2009至2017年共9個(gè)年份，數(shù)據(jù)總量約為300TB。其中，矢量數(shù)據(jù)總量約為15TB，包含約35億個(gè)矢量要素。

近些年國(guó)土資源管理對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用與服務(wù)要求越來(lái)越高，現(xiàn)行土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)基于圖層的管理方式已難以滿足日益增長(zhǎng)的管理、應(yīng)用需求，因此亟待對(duì)土地利用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行改造、升級(jí)和完善，提高土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)土資源管理的應(yīng)用保障能力。

當(dāng)前在國(guó)土和地理信息技術(shù)領(lǐng)域，主要采用的時(shí)空數(shù)據(jù)模型包括：序列快照模型、基態(tài)修正模型、時(shí)空復(fù)合模型、時(shí)空立方體模型、面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型和基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型等。

（1）序列快照模型分為矢量快照和柵格快照，是由一系列時(shí)間切片組成的，各個(gè)切片分別對(duì)應(yīng)不同時(shí)刻的狀態(tài)圖層，一系列圖層構(gòu)成了地理信息的時(shí)空演化過(guò)程，根據(jù)需要對(duì)指定時(shí)間片段進(jìn)行播放。由于快照將未發(fā)生變化的所有特征進(jìn)行存儲(chǔ)，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余，當(dāng)應(yīng)用模型變化頻繁，且數(shù)據(jù)量較大時(shí)，系統(tǒng)效率急劇下降。序列快照模型僅能表達(dá)地理現(xiàn)象的狀態(tài)，不能表達(dá)單一的時(shí)空對(duì)象，缺乏對(duì)現(xiàn)象所包含的對(duì)象的變化的明確表達(dá)，難以處理時(shí)空對(duì)象間的時(shí)態(tài)關(guān)系。

（2）基態(tài)修正模型按事先設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，它只存儲(chǔ)某個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)狀態(tài)(基態(tài))和相對(duì)于基態(tài)的變化量，避免了快照模型將每張未發(fā)生變化部分的特征重復(fù)進(jìn)行記錄的問(wèn)題。該模型的思想是獲得研究區(qū)的起始狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后按適宜的間隔記錄發(fā)生變化的區(qū)域，產(chǎn)生一系列變化數(shù)據(jù)，因此，要獲取非起始0狀態(tài)數(shù)據(jù)需要將初始狀態(tài)數(shù)據(jù)和不同時(shí)刻變化數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加操作，利用記錄的變化數(shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)各個(gè)時(shí)間片的狀態(tài)數(shù)據(jù)，每一次疊加則表示狀態(tài)的一次變化，這對(duì)于矢量數(shù)據(jù)來(lái)講效率較低，管理索引變化困難。且對(duì)象在空間與時(shí)間上的內(nèi)在聯(lián)系反映不直接，難以實(shí)現(xiàn)時(shí)空分析。

（3）時(shí)空復(fù)合模型將空間分隔成具有相同時(shí)空過(guò)程的最大的公共時(shí)空單元，每個(gè)時(shí)空對(duì)象的變化都將在整個(gè)空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象。對(duì)象把在整個(gè)空間內(nèi)的變化部分作為它的空間屬性，變化部分的歷史作為它的時(shí)態(tài)屬性，時(shí)空單元的時(shí)空過(guò)程可用關(guān)系表來(lái)表達(dá)，若時(shí)空單元分裂時(shí)，用新增的元組來(lái)反映新增的空間單元，這種設(shè)計(jì)保留了沿時(shí)間的空間拓?fù)潢P(guān)系，所有更新的特征都被加入到當(dāng)前的數(shù)據(jù)集中，新的特征之間的交互和新的拓?fù)潢P(guān)系也隨之生成。但在時(shí)空復(fù)合模型的數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)標(biāo)識(shí)符的修改較復(fù)雜，涉及關(guān)系鏈層次很多，必須對(duì)標(biāo)識(shí)符逐一進(jìn)行回退修改；隨著數(shù)據(jù)的不斷更新，每一次疊加都非常耗時(shí)，且在疊加過(guò)程中還將帶來(lái)多邊形碎化，使最大的公共時(shí)空單元(即碎片)數(shù)量越來(lái)越多，不易管理，也破壞了地理實(shí)體的時(shí)空結(jié)構(gòu)完整性，因此最大的缺點(diǎn)在于多邊形碎化和對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)分依賴，使按照地理目標(biāo)進(jìn)行查詢也變得十分困難。

（4）時(shí)空立方體模型采用幾何立體圖形表示二維圖形沿時(shí)間維發(fā)展變化的過(guò)程，表達(dá)了現(xiàn)實(shí)世界平面位置隨時(shí)間的演變，將時(shí)間標(biāo)記在空間坐標(biāo)點(diǎn)上，易于在傳統(tǒng)GIS（地理信息系統(tǒng)）中實(shí)現(xiàn)。但該模型難以實(shí)現(xiàn)三維立方體的表達(dá)，時(shí)間標(biāo)記本身存在冗余存儲(chǔ)問(wèn)題，且隨著數(shù)據(jù)量的增大，對(duì)立方體的操作會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，以致于最終對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的處理速度變的很慢，甚至無(wú)法處理。