專利名稱：地理格網(wǎng)下不易獲取地理要素空間漸變信息的數(shù)字制圖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地理格網(wǎng)下對不易獲取的地理要素的空間漸變信息進(jìn)行數(shù)字制圖的方法， 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域為自然資源制圖、自然災(zāi)害危險性制圖等。
背景技術(shù)：
反映地理要素空間漸變信息的數(shù)字地圖是自然資源管理、土地利用規(guī)劃、災(zāi)害應(yīng)急管理所 需要的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。，從數(shù)字制圖難易程度上來說， 一些易獲取地理要素可以通過遙感等現(xiàn) 代觀測手段得到(如地形，許多植被要素)，或是由于其空間連續(xù)性強(qiáng)而可以通過少量觀 測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插而得到(如溫度場)，因而對其空間漸變信息進(jìn)行制圖較容易；與此 相對的， 一些不易獲取地理要素不容易被直接觀測到(如滑坡危險度)，或是由于其空間 變化復(fù)雜、野外采樣的成本過高(如土壤)，在實際應(yīng)用中無法利用遙感技術(shù)和空間內(nèi)插 方法有效精細(xì)地定量其空間變化，針對這些地理要素的數(shù)字制圖也較為困難，目前對這些 地理要素所產(chǎn)生的數(shù)字地圖無論在空間分辨率上還是在屬性的詳細(xì)程度上均難以達(dá)到易獲 取地理要素數(shù)字地圖的精細(xì)程度，難以支持許多實際應(yīng)用需求。
目前，已有的對不易獲取地理要素空間漸變信息進(jìn)行制圖的技術(shù)方法主要有兩類 一是基 于大量野外樣本的地統(tǒng)計及空間插值方法； 一是基于自然過程機(jī)理進(jìn)行模擬的方法。前者在原 理上要求所應(yīng)用的對象需滿足一定的前提假設(shè)(例如平穩(wěn)假定)，而這種前提假設(shè)對于許多不 易獲取地理要素常常無法滿足，此外，這一類方法在實際應(yīng)用中需要大量樣本，而通常對不易 獲取地理要素的采樣代價很大，當(dāng)對空間及屬性精度有很高的要求時，相應(yīng)的高昂采樣代價顯 著降低了這類方法對不易獲取地理要素進(jìn)行制圖的實用性。利用自然過程機(jī)理進(jìn)行模擬的方法 需要對于待刻畫的不易獲取地理要素的形成機(jī)理有足夠的理解，通過建立機(jī)理過程方程模擬不 易獲取地理要素的空間變化從而成圖。而實際情況多是人們對機(jī)理過程難以達(dá)到這類方法所要 求的理解程度，因而這種方法的在實際制圖中的實用性受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地理格網(wǎng)下不易獲取地理要素 空間漸變信息的數(shù)字制圖方法，該方法利用易獲取地理要素(或稱環(huán)境條件)對應(yīng)的格網(wǎng)數(shù)據(jù)， 通過建立反映易獲取地理要素和不易獲取地理要素間協(xié)同變化的關(guān)系曲線，可以充分利用現(xiàn)有 數(shù)據(jù)資源，快速、準(zhǔn)確的產(chǎn)生數(shù)字形式的、反映不易獲取地理要素的空間漸變信息的屬性圖和 類型圖。
4本發(fā)明的技術(shù)解決方案為地理格網(wǎng)下不易獲取地理要素空間漸變信息的數(shù)字制圖方法，，步驟如下
(1)首先選擇與不易獲取地理要素存在協(xié)同變化的易獲取地理要素，并根據(jù)最后制圖的需求確定易獲取地理要素的格網(wǎng)數(shù)據(jù)的分辨率，即像素大小，將已有易獲取地理要素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為該分辨率下的格網(wǎng)格式，形成易獲取地理要素數(shù)據(jù)集；所述的易獲取地理要素指可以通過遙感、地理信息分析技術(shù)等直接得到的地理要素，如地形、植被類型，所述的不易獲取地理要素指難以通過遙感、地理信息技術(shù)等直接獲取的地理要素，如土壤、滑坡危險度等；
(2) 對不易獲取地理要素進(jìn)行類型劃分，即確定產(chǎn)生的數(shù)字地圖要反映哪些類型的空間漸
變；
(3) 針對步驟(2)劃分的每一類型，逐一建立反映易獲取地理要素與該類型之間全局協(xié)同變化和局域協(xié)同變化的關(guān)系曲線，從而構(gòu)建關(guān)系曲線庫；所述的關(guān)系曲線有三種類型
基于連續(xù)函數(shù)，其關(guān)系曲線公式如下
其中，/是模糊隸屬度值；義是待制圖位置處的易獲取地理要素值；A是模糊隸屬度為l，即出現(xiàn)典型不易獲取地理要素類型時的易獲取地理要素值；d是當(dāng)模糊隸屬度為0.5，即出現(xiàn)不易獲取地理要素類型過渡情況時的易獲取地理要素值與力之差，^ #0;
基于三次樣條函數(shù)，將模糊隸屬度己經(jīng)確定的關(guān)鍵點連接起來形成關(guān)系曲線；
基于二值階躍函數(shù)的關(guān)系曲線，僅取0和1兩個值；
所述的關(guān)系曲線庫的組織方式是 一個不易獲取地理要素類型對應(yīng)于一個或多個環(huán)境條件組合，每一個環(huán)境條件組合相應(yīng)包括了一條或多條關(guān)系曲線，環(huán)境條件組合分為全局環(huán)境條件組合和局域環(huán)境條件組合兩類，全局環(huán)境條件組合普遍作用于整個制圖區(qū)域，局域環(huán)境條件組合作用于以某點為中心的一定地理區(qū)域范圍，該范圍用中心點空間坐標(biāo)、作用半徑和距離衰減率確定；
(4)將步驟(3)確定的關(guān)系曲線庫，結(jié)合步驟(1)確定的易獲取地理要素數(shù)據(jù)集進(jìn)行計算，產(chǎn)生不易獲取地理要素每一類型的模糊隸屬度圖；所述的計算過程是對于一個類型下各個全局環(huán)境條件組合，首先計算制圖區(qū)域某一像素位置上相對于該全局環(huán)境條件組合下每條關(guān)系曲線的模糊隸屬度，然后取模糊隸屬度最小值作為該像素位置上相對于該全局環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，最后取各全局環(huán)境條件組合下得出的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于所有全局環(huán)境條件組合所形成集合的模糊隸屬度，如果該類型下沒有局域環(huán)境條件組合，則該模糊隸屬度即為該像素位置相對于該類型的最終模糊隸屬度；對于一個類型下的各個局域環(huán)境條件組合，如果該像素落入其作用半徑內(nèi)，首先按照與全局環(huán)境條件組合相同的辦法求得該 像素位置上相對于該環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，然后根據(jù)該像素與局域環(huán)境條件組合中心點 的距離，利用距離衰減率對所得模糊隸屬度進(jìn)行糾正作為該像素位置上相對于該局部環(huán)境條件 組合的模糊隸屬度，若像素落入多個局域環(huán)境條件組合作用半徑內(nèi)，則取該像素位置相對于各 局域環(huán)境條件組合的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于該類型的最終模糊隸屬度；循 環(huán)對制圖區(qū)域各像素位置進(jìn)行計算，最后每個像素位置都會獲得對于各個類型的模糊隸屬度， 從而形成每一類型的模糊隸屬度(5)將步驟(4)中各個類型的模糊隸屬度圖中的模糊隸屬度作為權(quán)值，對每個類型對應(yīng)的 典型屬性進(jìn)行加權(quán)平均，以此得到每個像素所在位置的屬性值，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下 不易獲取地理要素的數(shù)字屬性圖；或?qū)Σ襟E(4)產(chǎn)生的各個類型的模糊隸屬度圖進(jìn)行硬化處理， 即將某位置的最終類型賦為該位置上擁有最大模糊隸屬度的類型，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 下不易獲取地理要素的數(shù)字類型圖。
本發(fā)明的原理是(1)雖然不易獲取地理要素的空間漸變信息難以直接定量得到，但是它 們與許多易獲取地理要素存在著協(xié)同變化，可以利用這種協(xié)同變化關(guān)系進(jìn)行制圖；(2)易獲取 地理要素的數(shù)據(jù)源方面，迅速發(fā)展的遙感技術(shù)和地理信息技術(shù)可以提供具有較高精細(xì)程度、地 域覆蓋面廣的數(shù)據(jù)，為本發(fā)明步驟l中的易獲取地理要素數(shù)據(jù)集收集與準(zhǔn)備提供了保證；(3) 反映不易獲取地理要素與易獲取地理要素之間協(xié)同變化的關(guān)系已經(jīng)以多種形式存在，這些關(guān)系 可以通過轉(zhuǎn)化為本發(fā)明步驟3所述的關(guān)系曲線的形式后用于制圖生產(chǎn)，且利用關(guān)系曲線來制圖 考慮了地理現(xiàn)象的過渡性，這與大多數(shù)地理要素在空間呈現(xiàn)連續(xù)漸變特點是相吻合的；(4)步 驟3中局域環(huán)境條件組合的地學(xué)含義是當(dāng)易獲取地理要素的某一種類型除了在整個區(qū)域上的分 布規(guī)律外，還在某一具體空間位置上出現(xiàn)分布特例時，該特例出現(xiàn)位置周圍的局部空間范圍上 的環(huán)境組合與該特例所對應(yīng)的環(huán)境組合越相似，并且空間距離越近，則模糊隸屬度越高；(5) 地理要素受多個因子影響時，限制因子往往起決定作用，因此，本發(fā)明步驟4中求得某一像素 位置上相對于某環(huán)境條件組合下各條關(guān)系曲線的模糊隸屬度后，取模糊隸屬度最小值作為該像 素位置相對于該環(huán)境條件組合的模糊隸屬度。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于-
(1) 現(xiàn)有大多數(shù)不易獲取地理要素空間漸變信息的制圖方法對已有的地理要素數(shù)據(jù)沒有充 分利用。隨著遙感技術(shù)和地理信息技術(shù)的迅速發(fā)展，易獲取地理要素的數(shù)據(jù)精細(xì)程度、豐富程 度上都有了很大提高，本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，可以在地理格網(wǎng)下準(zhǔn)確、快速地對不 易獲取地理要素空間漸變信息進(jìn)行數(shù)字制圖。
(2) 現(xiàn)有技術(shù)中，基于地統(tǒng)計與空間插值的方法對樣點數(shù)目、應(yīng)用前提等都有較高要求，而基于自然過程機(jī)理模擬的方式又需要對機(jī)理過程有深刻把握，因此這些技術(shù)的可應(yīng)用性受到 很大限制。本發(fā)明充分利用了不同地理要素間的協(xié)同變化關(guān)系，并以關(guān)系曲線的形式將其表達(dá)， 能夠和己有數(shù)據(jù)結(jié)合完成制圖，應(yīng)用的要求較低，實用性強(qiáng)。
(3)本發(fā)明在實施過程中所積累的關(guān)系曲線具有較好的適用性，可以在不同地區(qū)進(jìn)行重復(fù) 利用或經(jīng)過調(diào)整后再次利用，從而避免了基于統(tǒng)計的方法中每換一個區(qū)域都要進(jìn)行大量采樣來 構(gòu)建統(tǒng)計關(guān)系的問題，大大加快了制圖流程。
(4)本發(fā)明由一套數(shù)據(jù)產(chǎn)出多種數(shù)字地圖產(chǎn)品，發(fā)明實施的最終結(jié)果是地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 下的不易獲取地理要素的數(shù)字屬性圖和數(shù)字類型圖，實施過程中還能附帶產(chǎn)生不易獲取地理要 素各類型模糊隸屬度圖，多種形式的產(chǎn)品使得結(jié)果的應(yīng)用范圍更加廣泛。


圖l為本發(fā)明方法的流程圖2為本發(fā)明中的鐘形、S形、Z形關(guān)系曲線示意圖； 圖3為本發(fā)明的關(guān)系曲線庫的組織結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
如圖l所示的流程圖，以數(shù)字土壤制圖為例，本發(fā)明的具體實施方法如下
1. 土壤為不易獲取地理要素，選擇與制圖區(qū)域土壤存在協(xié)同變化的易獲取地理要素(如高 程、坡度、坡向等)，根據(jù)最后制圖的需求確定格網(wǎng)數(shù)據(jù)分辨率(如10nO ，將已有易獲取地理 要素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成該分辨率下的格網(wǎng)格式，形成易獲取地理要素數(shù)據(jù)集；
2. 對制圖區(qū)域的土壤進(jìn)行類型劃分，即確定產(chǎn)生的數(shù)字地圖要反映哪些土壤類型的空間漸
變；
3. 針對步驟2劃分的每一種土壤類型，逐一建立反映易獲取地理要素與該類型之間全局協(xié) 同變化和局域協(xié)同變化的關(guān)系曲線，從而構(gòu)建關(guān)系曲線庫；具體方法為對于每一種土壤類型， 指定該種類型土壤分布于哪些環(huán)境條件組合，并確定環(huán)境條件組合是全局的還是局域的，對于 局域作用的環(huán)境條件組合，指定其中心點空間坐標(biāo)、作用半徑以及距離衰減率對于每個環(huán)境 條件組合，建立一條或多條關(guān)系曲線，每條關(guān)系曲線反映的是該土壤類型與一個易獲取地理要 素(如高程)之間的協(xié)同變化關(guān)系，多條關(guān)系曲線反映一種土壤類型與一種環(huán)境條件組合情況
(如高程、坡度、坡向)之間的協(xié)同變化關(guān)系。
關(guān)系曲線主要有三種類型，即基于連續(xù)函數(shù)的、基于三次樣條函數(shù)的、和基于二值階躍函 數(shù)的
(1)基于連續(xù)函數(shù)的關(guān)系曲線公式如下
7其中，/是模糊隸屬度值；z是待制圖位置處的易獲取地理要素(如坡度)的值；6是模糊隸屬 度為l，即出現(xiàn)典型的某一土壤類型時的易獲取地理要素值(如坡度為6°) ; cy是當(dāng)模糊隸屬度 為0.5，即出現(xiàn)土壤類型過渡時的易獲取地理要素值與6之差，^#0。當(dāng)d值不同時，連續(xù)函 數(shù)表現(xiàn)出的曲線形式不同，如圖2所示，當(dāng);r〉力和x〈6時，V取相同有限值的情況下，連續(xù) 函數(shù)表現(xiàn)為對稱的鐘形曲線，而當(dāng);r〉力和z〈6時，"取不同有限值的情況下，連續(xù)函數(shù)表現(xiàn) 為不對稱的鐘形曲線，鐘形曲線表示當(dāng)易獲取地理要素的數(shù)值偏離隸屬度為1的值時，土壤相 對于典型土壤的模糊隸屬度隨之降低；當(dāng)7>6時，d取為無窮大，并且z〈力時，^取值為有 限值的情況下，連續(xù)函數(shù)表現(xiàn)為S形曲線，S形曲線表示僅當(dāng)易獲取地理要素的數(shù)值小于對應(yīng) 隸屬度為l的最小值時，土壤相對于典型土壤的模糊隸屬度小于l，此時偏離距離越遠(yuǎn)，模糊隸 屬度越低；當(dāng)t〈 6時，"取值為無窮大，并且義>6時，j取值為有限值的情況下，連續(xù)函數(shù) 表現(xiàn)為Z形曲線，Z形曲線表示僅當(dāng)易獲取地理要素的數(shù)值大于對應(yīng)隸屬度為1的最大值時， 土壤相對于典型土壤的模糊隸屬度小于l，此時偏離距離越遠(yuǎn)，模糊隸屬度越低。
如果可以得到上述公式中的6， d兩個參數(shù)，則可以直接構(gòu)建基于連續(xù)函數(shù)的關(guān)系曲線。例 如已知某種土壤類型典型出現(xiàn)于坡度為6°處，在坡度為9°和2°處呈現(xiàn)明顯過渡特性，則公式 中6取為6， d在；r 〉 6禾Q jr 〈 b時分別取3和4 (9-6 = 3,6-2 = 4)，從而形成不對 稱鐘形關(guān)系曲線。
(2)如果無法得到出現(xiàn)典型的某一土壤類型時易獲取地理要素的值，或者該土壤類型與易 獲取地理要素協(xié)同變化關(guān)系較為復(fù)雜時，用基于連續(xù)函數(shù)的關(guān)系曲線難以表達(dá)，此時利用反映 該土壤類型與易獲取地理要素關(guān)系的一些模糊隸屬度己經(jīng)確定的關(guān)鍵點，采用三次樣條函數(shù)將 各關(guān)鍵點連接起來形成關(guān)系曲線。
(3)如果選擇的易獲取地理要素是巖石類型、植被類型等一些類型要素，則建立二值階躍 函數(shù)類型的關(guān)系曲線，函數(shù)僅取0和1兩個值。如在巖石類型為l， 3, 4 (1， 3， 4為巖石類型 數(shù)字編號)的條件下產(chǎn)生某一土壤類型，則該土壤類型對應(yīng)巖石類型這一易獲取地理要素的關(guān) 系曲線僅在l， 3， 4下取值為1，其余情況下取值為0。
各條關(guān)系曲線按圖3所示的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。 一個土壤類型下有一個或多個環(huán)境條件組 合，每一個環(huán)境條件組合相應(yīng)包括了一條或多條關(guān)系曲線，環(huán)境條件組合分為全局環(huán)境條件組 合和局域環(huán)境條件組合兩類，全局環(huán)境條件組合普遍作用于整個制圖區(qū)域，局域環(huán)境條件組合 應(yīng)用于以某點為中心的一定地理區(qū)域范圍，該范圍用中心點空間坐標(biāo)、作用半徑和距離衰減率 確定4.將步驟3建立的關(guān)系曲線庫，結(jié)合步驟l中易獲取地理要素數(shù)據(jù)集進(jìn)行計算，產(chǎn)生每一 土壤類型的模糊隸屬度圖，計算過程如下
對于某一土壤類型下各個全局環(huán)境條件組合，首先計算制圖區(qū)域某一像素位置上相對于該 全局環(huán)境條件組合下每條關(guān)系曲線的模糊隸屬度，然后取模糊隸屬度最小值作為該像素位置相 對于該全局環(huán)境條件組合的模糊隸屬度(如某一全局環(huán)境條件組合有高程、坡度、坡向三條關(guān) 系曲線，將某像素位置的高程值、坡度值、坡向值分別代入這三條關(guān)系曲線中計算得到三個模 糊隸屬度值，取其中最小值作為該像素位置相對與該環(huán)境條件組合的模糊隸屬度)，最后取各 全局環(huán)境條件組合下得出的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于所有全局環(huán)境條件組合 所形成集合的模糊隸屬度(如某一土壤類型下有兩個全局環(huán)境條件組合，每一個像素將會獲得 相對與這兩個全局條件組合的兩個模糊隸屬度值，假設(shè)兩個值分別是0. 8， 0. 3，則取較大的0. 8 作為像素相對與該土壤類型下所有全局環(huán)境條件所形成集合的模糊隸屬度)，如果該土壤類型 下沒有局域環(huán)境條件組合，則該模糊隸屬度(如上述例子中的0.8)即為該像素位置相對于該土 壤類型的最終模糊隸屬度；
對于一個類型下的各個局域環(huán)境條件組合，如果該像素落入其作用半徑內(nèi)，首先按照與全 局環(huán)境條件組合相同的辦法求得該像素位置上相對于該環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，然后根據(jù) 該像素與局域環(huán)境條件組合中心點的距離，利用距離衰減率對所得模糊隸屬度進(jìn)行糾正作為該
像素位置上相對于該局部環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，計算公式如下-cj ,— (《》
''— 1 1 (《，)
其中，表示該土壤類型在像素(/, J')位置上相對于局域環(huán)境條件組合t的模糊隸屬度值； 5"^表示按照與全局環(huán)境條件組合相同方法計算得到的像素(力J)位置上相對于局域環(huán)境條件 組合t糾正前的模糊隸屬度；表示像素(力J')與局域環(huán)境條件組合t中心點的地表距離； 根據(jù)所設(shè)置的局域環(huán)境條件組合作用半徑Wt,可以計算出其的作用邊界，局域環(huán)境條件組合f 中心點和像素(i,力可以形成一條直線，該直線與作用邊界有兩個交點，^是與像素(力力 在局域環(huán)境條件組合t中心點同一側(cè)的交點，A./表示像素(力力位置與A的地表距離；& 是A所在位置相對于所有全局環(huán)境條件所形成集合的模糊隸屬度值，該值在針對全局環(huán)境條件 進(jìn)行計算時已經(jīng)得到；r表示距離衰減率；若像素落入多個局域環(huán)境條件組合作用半徑內(nèi)，則取 該像素位置相對于各局域環(huán)境條件組合的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于該類型的 最終模糊隸屬度；
9循環(huán)對制圖區(qū)域各像素位置進(jìn)行計算，最后每個像素位置都會獲得對于各個類型的模糊隸 屬度，從而形成每一類型的模糊隸屬度5.對步驟4得到的各個土壤類型的模糊隸屬度圖進(jìn)行不同處理，可以分別得到土壤屬性圖或土 壤類型圖。例如要對有機(jī)碳含量這一土壤屬性進(jìn)行制圖，通過査閱文獻(xiàn)或檢索知識表得到每個 土壤類型對應(yīng)的有機(jī)碳含量典型值，將步驟4中產(chǎn)生的土壤類型模糊隸屬度圖中的模糊隸屬度 值作為權(quán)值對各類型對應(yīng)的有機(jī)碳含量典型值進(jìn)行線性加權(quán)平均，這樣就可以估算出每個像素 所在位置上的有機(jī)碳含量，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下的土壤有機(jī)碳含量屬性圖，線性加權(quán) 平均采用如下公式
——
其中，^表示像素(力力位置的有機(jī)碳含量，^代表土壤類型々有—教薪#量的典型值，&/代 表土壤類型々在像素(力力位置的模糊隸屬度值，"是制圖區(qū)域內(nèi)土壤類型數(shù)目；如果要產(chǎn)生 土壤類型圖，則對步驟4產(chǎn)生的各個土壤類型的模糊隸屬度圖進(jìn)行硬化處理，即將某像素位置 的最終類型賦為該像素位置上擁有最大模糊隸屬度的土壤類型，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下 的土壤類型圖。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來
說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視
為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種地理格網(wǎng)下不易獲取地理要素空間漸變信息的數(shù)字制圖方法，其特征在于步驟如下(1)首先選擇與不易獲取地理要素存在協(xié)同變化的易獲取地理要素，并根據(jù)最后制圖的需求確定易獲取地理要素的格網(wǎng)數(shù)據(jù)的分辨率，即像素大小，將已有易獲取地理要素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為該分辨率下的格網(wǎng)格式，形成易獲取地理要素數(shù)據(jù)集；(2)對不易獲取地理要素進(jìn)行類型劃分，即確定產(chǎn)生的數(shù)字地圖要反映哪些類型的空間漸變；(3)針對步驟(2)劃分的每一類型，逐一建立反映易獲取地理要素與該類型之間全局協(xié)同變化和局域協(xié)同變化的關(guān)系曲線，從而構(gòu)建關(guān)系曲線庫；所述的關(guān)系曲線有三種類型基于連續(xù)函數(shù)，其關(guān)系曲線公式如下其中，f是模糊隸屬度值；x是待制圖位置處的易獲取地理要素值；b是模糊隸屬度為1，即出現(xiàn)典型不易獲取地理要素類型時的易獲取地理要素值；d是當(dāng)模糊隸屬度為0.5，即出現(xiàn)不易獲取地理要素類型過渡情況時的易獲取地理要素值與b之差，d≠0；基于三次樣條函數(shù)，將模糊隸屬度已經(jīng)確定的關(guān)鍵點連接起來形成關(guān)系曲線；基于二值階躍函數(shù)的關(guān)系曲線，僅取0和1兩個值；所述的關(guān)系曲線庫的組織方式是一個不易獲取地理要素類型對應(yīng)于一個或多個環(huán)境條件組合，每一個環(huán)境條件組合相應(yīng)包括了一條或多條關(guān)系曲線，環(huán)境條件組合分為全局環(huán)境條件組合和局域環(huán)境條件組合兩類，全局環(huán)境條件組合普遍作用于整個制圖區(qū)域，局域環(huán)境條件組合作用于以某點為中心的一定地理區(qū)域范圍，該范圍用中心點空間坐標(biāo)、作用半徑和距離衰減率確定；(4)將步驟(3)確定的關(guān)系曲線庫，結(jié)合步驟(1)確定的易獲取地理要素數(shù)據(jù)集進(jìn)行計算，產(chǎn)生不易獲取地理要素每一類型的模糊隸屬度圖；所述的計算過程是對于一個類型下各個全局環(huán)境條件組合，首先計算制圖區(qū)域某一像素位置上相對于該全局環(huán)境條件組合下每條關(guān)系曲線的模糊隸屬度，然后取模糊隸屬度最小值作為該像素位置上相對于該全局環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，最后取各全局環(huán)境條件組合下得出的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于所有全局環(huán)境條件組合所形成集合的模糊隸屬度，如果該類型下沒有局域環(huán)境條件組合，則該模糊隸屬度即為該像素位置相對于該類型的最終模糊隸屬度；對于一個類型下的各個局域環(huán)境條件組合，如果該像素落入其作用半徑內(nèi)，首先按照與全局環(huán)境條件組合相同的辦法求得該像素位置上相對于該環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，然后根據(jù)該像素與局域環(huán)境條件組合中心點的距離，利用距離衰減率對所得模糊隸屬度進(jìn)行糾正作為該像素位置上相對于該局部環(huán)境條件組合的模糊隸屬度，若像素落入多個局域環(huán)境條件組合作用半徑內(nèi)，則取該像素位置相對于各局域環(huán)境條件組合的模糊隸屬度的最大值作為該像素位置相對于該類型的最終模糊隸屬度；循環(huán)對制圖區(qū)域各像素位置進(jìn)行計算，最后每個像素位置都會獲得對于各個類型的模糊隸屬度，從而形成每一類型的模糊隸屬度圖；(5)將步驟(4)中各個類型的模糊隸屬度圖中的模糊隸屬度作為權(quán)值，對每個類型對應(yīng)的典型屬性進(jìn)行加權(quán)平均，以此得到每個像素所在位置的屬性值，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下不易獲取地理要素的數(shù)字屬性圖；或?qū)Σ襟E(4)產(chǎn)生的各個類型的模糊隸屬度圖進(jìn)行硬化處理，即將某位置的最終類型賦為該位置上擁有最大模糊隸屬度的類型，從而得到地理格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下不易獲取地理要素的數(shù)字類型圖。
全文摘要
地理格網(wǎng)下不易獲取地理要素空間漸變信息的數(shù)字制圖方法，利用不易獲取地理要素與易獲取地理要素間協(xié)同變化關(guān)系，在地理格網(wǎng)下由易獲取地理要素數(shù)據(jù)集生成反映不易獲取地理要素空間漸變信息的數(shù)字地圖。技術(shù)方案為準(zhǔn)備與不易獲取地理要素存在協(xié)同變化的易獲取地理要素數(shù)據(jù)集；確定不易獲取地理要素類型劃分；針對各類型構(gòu)建反映全局協(xié)同變化和反映局域協(xié)同變化的關(guān)系曲線；利用關(guān)系曲線和已有數(shù)據(jù)集生成不易獲取地理要素各類型模糊隸屬度圖；綜合各模糊隸屬度圖生成不易獲取地理要素的數(shù)字屬性圖和類型圖。本發(fā)明克服了目前制圖方法所需樣本量大、應(yīng)用條件苛刻等問題，可用于自然資源制圖、自然災(zāi)害危險性制圖等領(lǐng)域。
文檔編號G06F17/30GK101477533SQ20081024050
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者E.詹姆斯 伯特, 朱阿興, 李寶林, 斐 杜, 秦承志, 韜 裴 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所