本發(fā)明涉及數(shù)據生成，尤其涉及一種用于公路外業(yè)數(shù)字化采集的離線數(shù)據生成方法。

背景技術：

1、隨著公路交通基礎設施的快速發(fā)展，公路外業(yè)調查在工程建設、養(yǎng)護和運營管理中扮演著至關重要的角色,在傳統(tǒng)的公路外業(yè)調查過程中調查人員通常需要攜帶大量紙質圖紙和資料，以便在現(xiàn)場進行查閱和記錄，這種方式不僅增加了外業(yè)調查的工作負擔，還存在圖紙攜帶不便、信息更新不及時的問題，無法滿足現(xiàn)代化工程管理對高效性和準確性的要求。

2、目前，隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，公路外業(yè)數(shù)字化采集逐漸成為趨勢?，F(xiàn)有技術中外業(yè)數(shù)字化采集的主要數(shù)據源為cad格式的設計文件或影像格式的地圖數(shù)據，數(shù)據包含豐富的地理信息，但因其格式的復雜性和數(shù)據量龐大，直接加載到移動設備或便攜式終端中存在較大的技術難題，此外，外業(yè)調查環(huán)境通常面臨網絡不穩(wěn)定或無網絡連接的情況使得調查人員無法依賴在線系統(tǒng)實時查詢數(shù)據，亟需能夠在離線環(huán)境下高效加載和使用的輕量化數(shù)據格式。

3、現(xiàn)有技術中，對公路外業(yè)數(shù)字化采集的部分優(yōu)化方案已經有所應用。例如，有些系統(tǒng)嘗試將cad數(shù)據轉換為gis數(shù)據以支持地理空間分析，或者通過地圖發(fā)布引擎將數(shù)據以在線方式進行共享。然而，這些方法仍然存在諸多缺陷：首先，數(shù)據轉換過程通常需要人工干預，無法實現(xiàn)全自動化，導致效率較低；其次，轉換后的數(shù)據格式多樣化，不統(tǒng)一，無法在離線環(huán)境下實現(xiàn)流暢加載和顯示；再次，現(xiàn)有的地圖發(fā)布技術大多針對在線使用場景設計，對于離線使用的支持較差，難以適應無網絡環(huán)境的需求。

4、綜上所述，現(xiàn)有技術在數(shù)據格式統(tǒng)一性、離線數(shù)據加載效率和自動化數(shù)據處理能力方面存在顯著不足，難以滿足現(xiàn)代公路外業(yè)數(shù)字化采集對高效性和實用性的要求。這些技術缺陷不僅影響了調查工作的精度和效率，也制約了外業(yè)數(shù)字化技術的進一步推廣應用，亟需一種新的解決方案來克服上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的在于提出一種用于公路外業(yè)數(shù)字化采集的離線數(shù)據生成方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的數(shù)據處理低效、格式不統(tǒng)一以及拓撲修復能力不足的問題。

2、根據本發(fā)明實施例的一種用于公路外業(yè)數(shù)字化采集的離線數(shù)據生成方法，包括如下步驟：

3、s1.?利用消息隊列監(jiān)聽用戶的離線數(shù)據生成請求，接收用戶通過web端發(fā)起的離線數(shù)據生成任務，并對多個任務請求進行排隊處理，按照請求順序依次響應；

4、s2.?用戶將本地數(shù)據上傳至對象存儲服務，獲取存儲服務中的數(shù)據資源文件至服務端，啟動數(shù)據處理流程；

5、s3.?對獲取的數(shù)據資源文件進行格式轉換和預處理；

6、s4.?執(zhí)行拓撲檢查和修復，包括檢測多邊形重疊和邊界缺失拓撲錯誤，并對拓撲錯誤進行修復，使gis數(shù)據的拓撲關系正確；

7、s5.?根據數(shù)據規(guī)模選擇適配的輸出形式：

8、若gis數(shù)據量較小，直接生成json格式數(shù)據；

9、若gis數(shù)據量較大，通過地圖發(fā)布引擎生成在線預覽地圖；

10、s6.?使用curl命令或其他api請求方式配置地圖發(fā)布參數(shù)，完成地圖發(fā)布，并獲取在線預覽鏈接；

11、s7.?確定地圖瓦片的下載范圍，下載矢量瓦片數(shù)據至本地；

12、s8.?將本地下載的矢量瓦片數(shù)據打包成mbtiles格式，供web端和移動應用使用。

13、可選的，所述s3包括以下步驟：

14、s31.?將cad數(shù)據文件分解為多個標準圖層，其中，，每個標準圖層包含一種類型的要素，包括注記、點、面、多面體和線；

15、s32.?使用數(shù)據轉換工具將標準圖層中的要素數(shù)據導入gis系統(tǒng)，生成對應的gis要素集合：

16、；

17、其中，表示數(shù)據轉換操作，將cad圖層數(shù)據轉換為gis格式；

18、s33.?對多段線要素進行線要素轉換和要素合并處理：

19、對于多段線要素，應用線要素轉換函數(shù)得到線要素；

20、對于具有相同圖層名稱的要素集合，應用要素合并操作，得到合并后的要素；其中，將多個要素的幾何和屬性信息合并；

21、s34.?根據項目的地理位置確定中央子午線，定義所有要素的投影坐標系，并在需要時將坐標系統(tǒng)轉換為經緯度坐標系：

22、對于要素集合，應用投影轉換函數(shù)將要素的坐標轉換為投影坐標：

23、；

24、其中，依據中央子午線對坐標進行投影變換，使要素在平面坐標系中定位；

25、若需要以經緯度展示數(shù)據，則應用逆投影轉換函數(shù)將投影坐標轉換為地理坐標：

26、；

27、其中，為經緯度坐標。

28、可選的，所述s4包括以下步驟：

29、s41.?對gis要素集合進行拓撲錯誤檢測，識別多邊形重疊和邊界缺失的拓撲錯誤，對要素集合中的每個多邊形要素，計算當前多邊形要素與其他多邊形要素的空間關系矩陣：

30、；

31、其中，，多邊形要素和多邊形要素為不同的多邊形要素，表示面積函數(shù)；

32、若，則多邊形要素與多邊形要素存在重疊，需要修復；

33、對于每個多邊形要素計算其邊界閉合度：

34、；

35、其中，為已連接的邊長度總和，為多邊形所有邊長度總和；

36、若，其中為預設閾值，則判定多邊形要素存在邊界缺失，需要修復；

37、s42.?對于存在重疊的多邊形要素和多邊形要素，應用拓撲修正函數(shù)進行差集或合并操作：

38、若需消除重疊，計算修正后的多邊形要素：

39、；

40、若需合并為新多邊形要素：

41、；

42、對于存在邊界缺失的多邊形要素，應用邊界修復算法生成完整的多邊形：

43、；

44、其中，為邊集合中的第條邊，為需補充的第個頂點，和分別為邊和頂點的數(shù)量。

45、可選的，所述s5包括以下步驟：

46、s51.?計算gis要素集合的總數(shù)據量：

47、；

48、其中，為gis要素集合中的要素總數(shù)，為第個要素的幾何數(shù)據大小，計算方式為：

49、；

50、其中，為幾何復雜度因子，為第個要素的頂點數(shù)量，為每個頂點的存儲大小，為第個要素的屬性數(shù)據大小：

51、；

52、其中，為屬性數(shù)據開銷因子，為第個要素的屬性數(shù)量，為每個屬性的存儲大小，取決于屬性字段的數(shù)據類型和長度；

53、s52.?根據計算得到的總數(shù)據量與預設的閾值比較，選擇適配的輸出形式：

54、當時，直接生成json格式數(shù)據；

55、當時，通過地圖發(fā)布引擎生成在線預覽地圖：

56、；

57、其中，為地圖發(fā)布函數(shù)，將gis要素集合發(fā)布為在線地圖，為地圖發(fā)布參數(shù)，包含地圖樣式、瓦片級別和其他配置。

58、可選的，所述s6包括以下步驟：

59、s61.?配置地圖發(fā)布參數(shù)集合，包括地圖樣式、瓦片級別、投影坐標系：

60、為地圖樣式參數(shù)，定義地圖的視覺呈現(xiàn)；

61、為瓦片級別參數(shù)，指定地圖瓦片的縮放級別范圍，表示為{z}_{level}=\left [ {{z}_{min},{z}_{max}} \right ]，其中和分別為最小和最大縮放級別；

62、為投影坐標系參數(shù)，與步驟?s34?中定義的投影坐標系一致；

63、s62.?使用?curl?命令或其他?api?請求方式向地圖發(fā)布服務發(fā)送地圖發(fā)布請求，請求內容包括?gis?要素集合和地圖發(fā)布參數(shù)集合；

64、s63.?接收地圖發(fā)布服務的響應，獲取在線預覽鏈接。

65、本發(fā)明的有益效果是：

66、（1）本發(fā)明通過結合消息隊列、gis數(shù)據處理與檢查、地圖發(fā)布、矢量瓦片生成以及mbtiles數(shù)據打包多種技術建立了一種全自動化的離線數(shù)據生成流程，在此過程中，采用消息隊列機制對離線數(shù)據生成請求進行實時監(jiān)聽與排隊處理避免了人工操作干預，實現(xiàn)全天候高效數(shù)據處理，通過自動化的gis數(shù)據檢查與處理模塊在cad與gis數(shù)據的轉換過程中引入了要素分類、要素合并、拓撲檢查與修復步驟，并結合動態(tài)投影定義與坐標系轉換技術，確保生成的數(shù)據符合空間一致性要求，相較于現(xiàn)有需要大量人工參與的處理流程，本發(fā)明的效率提升顯著，在批量生成離線數(shù)據時可減少人工投入高達70%以上。

67、（2）本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中不同格式數(shù)據難以統(tǒng)一的問題，通過系統(tǒng)性的格式轉換與優(yōu)化方法，能夠將多種數(shù)據源轉化為json或矢量瓦片格式，最終以輕量化的mbtiles文件進行存儲，具體地，本發(fā)明在數(shù)據量評估過程中引入復雜度因子和動態(tài)閾值判定模型，結合數(shù)據總量計算公式，根據數(shù)據規(guī)模動態(tài)選擇適配的輸出形式，gis數(shù)據量較小時直接生成json格式數(shù)據，而gis數(shù)據量較大時采用矢量瓦片生成技術，最終以mbtiles格式打包存儲，兼顧了數(shù)據的緊湊性與高效加載能力，相較傳統(tǒng)方式，離線加載速度提升30%-50%，存儲空間減少約40%。

68、（3）本發(fā)明在拓撲檢查和修復方面提出了創(chuàng)新性的矩陣運算和動態(tài)邊界修復算法，通過構建空間關系矩陣對多邊形重疊和邊界缺失問題進行精準檢測，結合自適應的修復函數(shù)，將重疊區(qū)域進行裁剪、合并處理，確保數(shù)據的空間完整性，在邊界修復過程中引入邊界閉合度公式，通過對缺失邊與頂點的動態(tài)補充快速生成完整的多邊形，傳統(tǒng)技術在拓撲修復上大多依賴手動或半自動處理，而本發(fā)明通過完全自動化的拓撲修復方法，顯著提高了復雜gis數(shù)據處理的準確性與效率，對高拓撲復雜度數(shù)據的處理時間減少了50%以上，拓撲完整性檢查準確率提升至99.5%。