数字矢量海、陆图融合方法和系统技术方案

公开了数字矢量海、陆图融合方法和系统。所述数字矢量海、陆图融合系统，包括：领域本体构建部分，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各领域地理本体间的映射关系；以及语义融合部分，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。通过所述数字矢量海陆图融合方法和系统，实现了海陆一体化管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字矢量海、陆图融合方法和系统。更具体地说，本专利技术涉及能够实现海陆一体化管理的数字矢量海、陆图融合方法和系统。
技术介绍
最近几年来，随着社会经济的快速发展，地理信息系统(Geographical Information System,GIS)应用的企业化、大众化和全球化，社会对地理空间信息的需求日益增加，社会不同部门、不同行业经常需要进行大量地获取地理空间数据，他们会针对自身的需求，使用不同的数据生产软件，按照相应的数据标准进行数据的生产，这样不仅会产生不同数据格式的地理空间数据，而且还会造成同一区域相同比例尺的地理空间数据被多次重复获取，从而引发了地理空间数据的多源异构性。地理空间数据的多源异构性主要体现在以下五个方面1)获取方式的多样性。地理空间数据来源广泛，获取其方法多种多样，主要有外业实地测量、摄影测量和各种现有地图等。2)多语义性。由于各部门、各行业的需求不同，地理空间数据的属性数据中各个字段的含义及其内容会有多种表达；而且不同地图种类的分类编码标准不同，会造成同一地理要素语义异构的问题。3)多尺度性。根据不同的应用要求，地理空间数据对地理空间进行不同尺度的表达，不同尺度的地理空间数据具有不同比例尺和不同精度。4)空间基准的多样性。不同时期、不同种类的地图，采用的大地坐标系、投影信息不同。如早期的陆图一般采用北京M坐标系、1956黄海高程基准，而现在的陆图一般采用西安80坐标系、1985国家高程基准；陆图一般采用高斯-克吕格投影，而海图一般采用墨卡托投影。幻数据存储格式的多样性。不同部门依据自身的需求选择不同的数据生产平台进行数据的生产，不同的平台会设计不同的数据结构，采用不同的存储格式。如ArcGIS平台的Siapefile格式文件、AutoCAD平台的DWG格式文件等。多源异构的地理空间数据的产生不仅会造成人力和财力的浪费，而且给GIS部门之间的数据共享和数据集成带来极大困难。海岛是国家领土的重要组成部分，全面准确地掌握我国海岛位置和地理信息，是维护国家主权、保障国家安全、实施海洋开发的重要保障，具有重要的现实意义和深远的战略意义。由于海岛环境复杂，存在着各种不同来源的测绘数据，包括陆地上的和海域的空间数据。因此实现多源异构的岛礁数据融合，最大程度地实现海陆一体化，是急需解决的一个重要问题。目前，语义方面的融合还存在着一些不足，具体如下在语义融合方面，由于地理信息语义的复杂性，使语义互操作成为GIS互操作中的一个难题。目前，理论上实现GIS语义互操作的方法有3种①各自理解对方的数据库模式和数据语义；②在建立公共模式的基础上提供一种机制，使用户能按统一形式(如双方使用统一的语义模型来表达语义)表达查询要求并获取数据，如全局概念模式、Summary Schemas Model(SSM)等；③借助中间机制(如语义转换机制)处理信息，使用户能用自身语言来形式化查询要求，而且无需考虑对方因素即可获得正确处理，如上下文语义转换器、 查询转换器等。目前众多研究者都在探讨GIS语义互操作问题，并提出了不少解决方法。例如① 语义交换补充模型，强调不同GIS数据模型之间的微妙差异；②基于本体的方法，它将地理信息系统看作是可互操作对象的容器，并通过容器与用户进行交流，从中抽取满足用户需求的信息，同时提出通过多元本体进行对象之间的映射；③上下文调解器方法，它进行信息源和接收者之间的转换；④知识表示方法，它通过精确表示异构数据库中数据模型语义的方法来处理GIS语义不一致问题；⑤借助元数据和语义值来解决语义不一致问题的方法； ⑥采用统一语义形式化数据结构(SFDQ和资源发现模型来促进地理信息的语义理解和表示的方法；⑦采用全局概念模式来解决GIS语义互操作的方法，它从信息语义而不是数据结构来实现信息交流汇；⑧元数据调解器方法，它从描述地理信息的元数据出发来理解语义，并结合人工智能技术的元数据调解器来自动识别和处理GIS语义冲突。GIS语义互操作至今仍是GIS互操作中的难点，还停留在方法探讨和原型实现阶段，没有进入实际应用。而且，它仍局限于对地理信息进行语义标识和处理的研究，未涉及与地理信息服务相应的语义研究。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术提供了数字矢量海、陆图融合方法和系统，其能够针对数字海图和数字陆图之间存在的地理空间数据格式差异、空间基准差异、语义差异、空间几何位置差异等方面，采用地理空间数据融合技术将数字海图和数字陆图融合到海陆一体化地图，实现了海陆地理空间数据的一体化管理，解决了数字海图与数字陆图无缝集成和数据共享的问题。特别地，与现有技术中直接通过建立语义映射表来进行语义融合的方案相比，本专利技术通过建立各领域的地理本体及其映射关系的方式来进行语义融合。所建立的地理本体及其映射关系可以直接应用于其他领域，数据的利用率更高、并能进行本体推理，进行数据挖掘。特别地，根据本专利技术，在语义整合的基础上，通过制定海陆取舍和修改规则进行空间几何位置整合，消除了相同区域内同一地理对象的空间几何位置的差异，从而能够进一步提供更准确的海陆一体化地图。根据本专利技术的一个方面，提供了一种数字矢量海、陆图融合方法，包括领域本体构建步骤，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；语义融合步骤，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，从而实现各领域间地理要素的分类、 分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。根据本专利技术的该方面的数字矢量海、陆图融合方法可以进一步包括空间几何位置融合步骤，用于对于经所述语义融合步骤融合的数字矢量海陆一体化地图进行空间几何位置融合，以输出消除了相同区域内同一地理对象的空间几何位置的差异的数字矢量海陆一体化地图。在根据本专利技术的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，所述地理本体由以下部分组成地理要素编码、地理要素名、地理要素所在图层、各地理要素所具有的具体属性值。在根据本专利技术的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，所述地理本体间的映射关系包括以下方面地理要素编码之间的等价关系、地理要素名之间的等价关系、地理要素所在图层间的等价关系以及各地理要素属性间的映射关系。根据本专利技术的该方面的数字矢量海、陆图融合方法可以进一步包括数据语义预处理步骤，基于由领域本体构建步骤建立的本体，对海图、陆图、海陆一体化地图进行数据语义预处理，分析具体各领域内具体地理要素间的对应关系，剔除语义上无法互通，即无法进行对应及转化的地理要素，以提高数据融合处理效率，并将经过数据语义预处理的海图、陆图、海陆一体化地图提供到所述语义融合步骤。在根据本专利技术的该方面的数字矢量海、陆图融合方法中，在进行数字矢量海图与数字矢量陆图之间的空间几何位置融合的情况下，所述空间几何位置融合步骤可以包括非潮间带数据融合步骤、潮间带数据融合步骤。其中所述非潮间带数据融合步骤包括制定所述海陆取舍规则，并根据所述海陆取舍规则，对海陆地理要素进行融合，把保留的海陆地理要素添加到海陆一体化地图中，其中所述海陆取舍规则包括海陆图层取舍规则和海陆地理要素取舍规则。所述潮间带数据融合步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种数字矢量海、陆图融合方法，包括：领域本体构建步骤，用于建立海图、陆图以及海陆一体化地图中各领域内的地理本体，并建立各地理本体间的映射关系；语义融合步骤，基于由所述领域本体构建部分构建的本体及其映射关系，对海图、陆图以及海陆一体化地图进行语义融合，从而实现各领域间地理要素的分类、分层融合与语义互通，并提供各地理要素的跨语义查询、地理本体查询浏览以及海图、陆图和海陆一体化地图之间的自由融合和转换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐新明，史绍雨，汪汇兵，文敏，申传庆，贺江莉，姚春雨，
申请(专利权)人：国家测绘局卫星测绘应用中心，中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：11