一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法技术

本发明专利技术涉及一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，包括如下步骤：采集已知的OSM数据与同区域的土地利用数据；将OSM数据中的线图层生成新面图层；计算OSM数据中的各个面图层的平均面积和由线图层转换生成的新面图层的平均面积，叠置后合并所有面图层；针对合并所有面图层后的OSM数据的每种类别，分别计算其与土地利用数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的土地利用数据的类别作为OSM数据的该类别的映射；基于映射关系，对OSM数据的类别和土地利用数据中的类别进行重分类。本发明专利技术的方法不依赖主观判断，自动建立OSM与土地利用数据的类别映射关系，在异源土地利用数据的质量评价、数据融合和更新等方面具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法
本专利技术涉及地理数据处理
，尤其涉及一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法。
技术介绍
土地利用数据是人类对土地的规划、治理、改造和利用等重要的数据资料，可以通过地面测量、航测和遥感等传统技术手段来获取。随着Web2.0技术的发展，以及由大量非专业人员志愿获取并通过互联网向大众或相关机构提供的自发地理信息的涌现，面向典型的自发地理信息(OpenStreetMap，OSM)的土地利用制图已成为传统方法的重要补充。OSM具有免费获取、全球覆盖和现势性高等优点；也因数据提供人员的“非专业”特性，存在质量问题。已有诸多的研究通过对比OSM与专业测绘机构或商业公司提供的参考土地利用数据来评价OSM质量。例如，ArsanjaniandVaz(2015)在《InternationalJournalofAppliedEarthObservationandGeoinformation》卷35中第329-337的文献利用参考土地利用数据GlobalMonitoringforEnvironmentandSecurityUrbanAtlas(GMESUA)分析了欧洲10个城市的OSM数据的土地利用制图精度。FonteandMartinho(2017)在《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》卷31中第2382-2400的文献还验证了利用OSM数据评价GMESUA数据质量的可行性。然而，不同源的土地利用数据(如OSM和GMESUA)的分类体系通常不一致，在做数据质量评价前需要先建立两种不同分类标准之间的映射关系，如OSM(或GMESUA)的一种或多种类别对应GMESUA(或OSM)的哪种或哪些类别。现有方法均是根据类别名称采用主观判断来确定的，可能导致如下问题：第一，由于OSM的分类更细(例如，OSM数据通常包括landuse、building、poi、water、traffic、nature等多个不同的图层，且每个图层又包含几十种不同的类别)，很难主观地确定每种OSM类别对应的参考土地利用数据的类别；第二，由于不同用户对OSM分类标准的理解不同、判断标准不同，可能导致OSM与参考土地利用数据之间完全不同的映射关系，从而导致OSM或参考土地利用数据的不同质量评价结果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，不依赖于主观判断，自动建立OSM与土地利用数据的类别映射，在异源土地利用数据的质量评价、数据融合和更新等方面具有潜在的应用价值。为实现上述目的，本专利技术采用了一种技术方案：一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，包括如下步骤：步骤101：采集已知的OSM数据与同区域的土地利用数据，分别获取所述OSM数据和土地利用数据的图层、空间实体和类别信息；步骤102：将所述OSM数据中的线图层以初始半径为半径建立缓冲区，根据所述缓冲区与所述土地利用数据的各个类别的相交面积计算出新缓冲半径，并以所述新缓冲半径为半径生成新面图层；步骤103：计算所述OSM数据中的各个面图层的平均面积和由线图层转换生成的新面图层的平均面积，再根据各个面图层和新面图层的平均面积的大小来叠置所有的面图层，并合并叠置后的所有面图层；步骤104：针对合并所有面图层后的所述OSM数据的每种类别，分别计算其与所述土地利用数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述土地利用数据的类别作为所述OSM数据的该类别的映射；同时，针对所述土地利用数据中的每种土地利用类别，分别计算其与所述OSM数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述OSM数据的类别作为所述土地利用数据的该类别的映射；步骤105：基于步骤104得到的映射关系，对所述OSM数据的类别和所述土地利用数据中的类别进行重分类；其中根据是否允许合并土地利用数据的类别，选用不同的重分类方法。进一步地，步骤101中获取的所述OSM数据的图层包括面图层和线图层、所述土地利用数据的图层包括面图层，所述OSM数据的面图层和线图层、所述土地利用数据的面图层分别对应包括至少一个空间实体，所述OSM数据和土地利用数据的空间实体分别对应一种类别。进一步地，步骤102具体还包括如下步骤：步骤201：针对所述OSM数据中的一个线图层，以初始半径建立缓冲区；步骤202：计算所述缓冲区与所述土地利用数据的各个类别的相交面积，将面积最大的相交面积所对应的土地利用类别记为Cmax；步骤203：计算Cmax的面积、周长及面积与周长的比值，并将面积与周长的比值作为所述线图层的新缓冲半径；步骤204：以所述新缓冲半径对所述线图层建立新缓冲区，并计算所述新缓冲区与Cmax的新相交面积，以及所述新相交面积与新缓冲区面积的比值；步骤205：判断所述新相交面积与新缓冲区面积的比值是否不小于0.5，若是，进入步骤206；若否，则进入步骤207；步骤206：所述OSM数据中的该线图层与Cmax映射，所述OSM数据中的该线图层的新缓冲区半径设置为步骤203计算得到的新缓冲半径，以所述新缓冲半径为半径建立的新缓冲区即是新面图层；步骤207：所述OSM数据中的该线图层的新缓冲区半径设置为0，则所述OSM数据中的该线图层不生成新面图层。进一步地，在步骤201中的所述初始半径设置为(0，1]米。进一步地，若所述OSM数据中的线图层包含两种或两种以上的子类，则在步骤204中，利用步骤203计算得到的新缓冲半径对各个子类分别建立新缓冲区，并分别计算各个子类的新缓冲区与Cmax的新相交面积，以及各个子类的新相交面积与新缓冲区面积的比值；进入步骤205和206后，若有两种或两种以上的子类的新相交面积与新缓冲区面积的比值不小于0.5，则对各个子类对应生成的各个新面图层进行合并而只生成一个新面图层。进一步地，在步骤103中，各个面图层的平均面积为各个面图层包含的所有空间实体的面积平均值，所有空间实体的面积平均值为所有空间实体的面积值加和除以所有空间实体的数量，由线图层转换生成的面图层的平均面积设置为新缓冲区半径的平方再乘以圆周率。进一步地，在步骤103中，用平均面积较小的面图层压盖平均面积较大的面图层。进一步地，步骤105中允许合并土地利用类别的重分类方法，具体包括如下步骤：步骤301：新建类别Ci，初始化i＝1；步骤302：从合并后的所述OSM数据的类别和所述土地利用数据的类别中取出一对存在映射关系的类别，重分类为Ci；步骤303：继续取出与上述两种类别中任意一种存在映射关系的新类别，也将其重分类为Ci；步骤304：遍历所有未被重分类的类别，若Ci不再增加新类别，则新建类别Ci+1，直至将所述OSM数据和土地利用数据的所有类别重分类完毕。进一步地，在步骤105中若不允许合并土地利用类别，则重分类方法包括：将所述OSM数据的类别重新分类为与之映射的所述土地利用数据的类别，遍历所述OSM数据的所有类别，直至将其重新分类完毕。进一步地，本方法还可以扩展应用于自动建立其他不同源的土地利用数据的类别映射关系。本专利技术的实施例提供的技术方案带来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤101：采集已知的OSM数据与同区域的土地利用数据，分别获取所述OSM数据和土地利用数据的图层、空间实体和类别信息；步骤102：将所述OSM数据中的线图层以初始半径为半径建立缓冲区，根据所述缓冲区与所述土地利用数据的各个类别的相交面积计算出新缓冲半径，并以所述新缓冲半径为半径生成新面图层；步骤103：计算所述OSM数据中的各个面图层的平均面积和由线图层转换生成的新面图层的平均面积，再根据各个面图层和新面图层的平均面积的大小来叠置所有的面图层，并合并叠置后的所有面图层；步骤104：针对合并所有面图层后的所述OSM数据的每种类别，分别计算其与所述土地利用数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述土地利用数据的类别作为所述OSM数据的该类别的映射；同时，针对所述土地利用数据中的每种土地利用类别，分别计算其与所述OSM数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述OSM数据的类别作为所述土地利用数据的该类别的映射；步骤105：基于步骤104得到的映射关系，对所述OSM数据的类别和所述土地利用数据中的类别进行重分类；其中根据是否允许合并土地利用数据的类别，选用不同的重分类方法。...

【技术特征摘要】
1.一种OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤101：采集已知的OSM数据与同区域的土地利用数据，分别获取所述OSM数据和土地利用数据的图层、空间实体和类别信息；步骤102：将所述OSM数据中的线图层以初始半径为半径建立缓冲区，根据所述缓冲区与所述土地利用数据的各个类别的相交面积计算出新缓冲半径，并以所述新缓冲半径为半径生成新面图层；步骤103：计算所述OSM数据中的各个面图层的平均面积和由线图层转换生成的新面图层的平均面积，再根据各个面图层和新面图层的平均面积的大小来叠置所有的面图层，并合并叠置后的所有面图层；步骤104：针对合并所有面图层后的所述OSM数据的每种类别，分别计算其与所述土地利用数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述土地利用数据的类别作为所述OSM数据的该类别的映射；同时，针对所述土地利用数据中的每种土地利用类别，分别计算其与所述OSM数据的各个类别的相交面积，将其中相交面积最大所对应的所述OSM数据的类别作为所述土地利用数据的该类别的映射；步骤105：基于步骤104得到的映射关系，对所述OSM数据的类别和所述土地利用数据中的类别进行重分类；其中根据是否允许合并土地利用数据的类别，选用不同的重分类方法。2.如权利要求1所述的OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，其特征在于：步骤101中获取的所述OSM数据的图层包括面图层和线图层、所述土地利用数据的图层包括面图层，所述OSM数据的面图层和线图层、所述土地利用数据的面图层分别对应包括至少一个空间实体，所述OSM数据和土地利用数据的空间实体分别对应一种类别。3.如权利要求1所述的OpenStreetMap与土地利用数据的类别映射方法，其特征在于：步骤102具体还包括如下步骤：步骤201：针对所述OSM数据中的一个线图层，以初始半径建立缓冲区；步骤202：计算所述缓冲区与所述土地利用数据的各个类别的相交面积，将面积最大的相交面积所对应的土地利用类别记为Cmax；步骤203：计算Cmax的面积、周长及面积与周长的比值，并将面积与周长的比值作为所述线图层的新缓冲半径；步骤204：以所述新缓冲半径对所述线图层建立新缓冲区，并计算所述新缓冲区与Cmax的新相交面积，以及所述新相交面积与新缓冲区面积的比值；步骤205：判断所述新相交面积与新缓冲区面积的比值是否不小于0.5，若是，进入步骤206；若否，则进入步骤207；步骤206：所述OSM数据中的该线图层与Cmax映射，所述OSM数据中的该线图层的新缓冲区半径设置为步骤203计算得到的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琪，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42