本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)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(jù)生成方法。

背景技術(shù)：

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

2、目前，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，公路外業(yè)數(shù)字化采集逐漸成為趨勢。現(xiàn)有技術(shù)中外業(yè)數(shù)字化采集的主要數(shù)據(jù)源為cad格式的設(shè)計(jì)文件或影像格式的地圖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含豐富的地理信息，但因其格式的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)量龐大，直接加載到移動(dòng)設(shè)備或便攜式終端中存在較大的技術(shù)難題，此外，外業(yè)調(diào)查環(huán)境通常面臨網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或無網(wǎng)絡(luò)連接的情況使得調(diào)查人員無法依賴在線系統(tǒng)實(shí)時(shí)查詢數(shù)據(jù)，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(jù)格式。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)公路外業(yè)數(shù)字化采集的部分優(yōu)化方案已經(jīng)有所應(yīng)用。例如，有些系統(tǒng)嘗試將cad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為gis數(shù)據(jù)以支持地理空間分析，或者通過地圖發(fā)布引擎將數(shù)據(jù)以在線方式進(jìn)行共享。然而，這些方法仍然存在諸多缺陷：首先，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程通常需要人工干預(yù)，無法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，導(dǎo)致效率較低；其次，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式多樣化，不統(tǒng)一，無法在離線環(huán)境下實(shí)現(xiàn)流暢加載和顯示；再次，現(xiàn)有的地圖發(fā)布技術(shù)大多針對(duì)在線使用場景設(shè)計(jì)，對(duì)于離線使用的支持較差，難以適應(yīng)無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需求。

4、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一性、離線數(shù)據(jù)加載效率和自動(dòng)化數(shù)據(jù)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(duì)高效性和實(shí)用性的要求。這些技術(shù)缺陷不僅影響了調(diào)查工作的精度和效率，也制約了外業(yè)數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，亟需一種新的解決方案來克服上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)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(jù)生成方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的數(shù)據(jù)處理低效、格式不統(tǒng)一以及拓?fù)湫迯?fù)能力不足的問題。

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

3、s1.?利用消息隊(duì)列監(jiān)聽用戶的離線數(shù)據(jù)生成請求，接收用戶通過web端發(fā)起的離線數(shù)據(jù)生成任務(wù)，并對(duì)多個(gè)任務(wù)請求進(jìn)行排隊(duì)處理，按照請求順序依次響應(yīng)；

4、s2.?用戶將本地?cái)?shù)據(jù)上傳至對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)，獲取存儲(chǔ)服務(wù)中的數(shù)據(jù)資源文件至服務(wù)端，啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理流程；

5、s3.?對(duì)獲取的數(shù)據(jù)資源文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和預(yù)處理；

6、s4.?執(zhí)行拓?fù)錂z查和修復(fù)，包括檢測多邊形重疊和邊界缺失拓?fù)溴e(cuò)誤，并對(duì)拓?fù)溴e(cuò)誤進(jìn)行修復(fù)，使gis數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系正確；

7、s5.?根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模選擇適配的輸出形式：

8、若gis數(shù)據(jù)量較小，直接生成json格式數(shù)據(jù)；

9、若gis數(shù)據(jù)量較大，通過地圖發(fā)布引擎生成在線預(yù)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(yù)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(jù)至本地；

12、s8.?將本地下載的矢量瓦片數(shù)據(jù)打包成mbtiles格式，供web端和移動(dòng)應(yīng)用使用。

13、可選的，所述s3包括以下步驟：

14、s31.?將cad數(shù)據(jù)文件分解為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖層，其中，，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖層包含一種類型的要素，包括注記、點(diǎn)、面、多面體和線；

15、s32.?使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具將標(biāo)準(zhǔn)圖層中的要素?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入gis系統(tǒng)，生成對(duì)應(yīng)的gis要素集合：

16、；

17、其中，表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作，將cad圖層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為gis格式；

18、s33.?對(duì)多段線要素進(jìn)行線要素轉(zhuǎn)換和要素合并處理：

19、對(duì)于多段線要素，應(yīng)用線要素轉(zhuǎn)換函數(shù)得到線要素；

20、對(duì)于具有相同圖層名稱的要素集合，應(yīng)用要素合并操作，得到合并后的要素；其中，將多個(gè)要素的幾何和屬性信息合并；

21、s34.?根據(jù)項(xiàng)目的地理位置確定中央子午線，定義所有要素的投影坐標(biāo)系，并在需要時(shí)將坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)系：

22、對(duì)于要素集合，應(yīng)用投影轉(zhuǎn)換函數(shù)將要素的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)：

23、；

24、其中，依據(jù)中央子午線對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行投影變換，使要素在平面坐標(biāo)系中定位；

25、若需要以經(jīng)緯度展示數(shù)據(jù)，則應(yīng)用逆投影轉(zhuǎn)換函數(shù)將投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)：

26、；

27、其中，為經(jīng)緯度坐標(biāo)。

28、可選的，所述s4包括以下步驟：

29、s41.?對(duì)gis要素集合進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤檢測，識(shí)別多邊形重疊和邊界缺失的拓?fù)溴e(cuò)誤，對(duì)要素集合中的每個(gè)多邊形要素，計(jì)算當(dāng)前多邊形要素與其他多邊形要素的空間關(guān)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(fù)；

33、對(duì)于每個(gè)多邊形要素計(jì)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(yù)設(shè)閾值，則判定多邊形要素存在邊界缺失，需要修復(fù)；

37、s42.?對(duì)于存在重疊的多邊形要素和多邊形要素，應(yīng)用拓?fù)湫拚瘮?shù)進(jìn)行差集或合并操作：

38、若需消除重疊，計(jì)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(duì)于存在邊界缺失的多邊形要素，應(yīng)用邊界修復(fù)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(bǔ)充的第個(gè)頂點(diǎn)，和分別為邊和頂點(diǎn)的數(shù)量。

45、可選的，所述s5包括以下步驟：

46、s51.?計(jì)算gis要素集合的總數(shù)據(jù)量：

47、；

48、其中，為gis要素集合中的要素總數(shù)，為第個(gè)要素的幾何數(shù)據(jù)大小，計(jì)算方式為：

49、；

50、其中，為幾何復(fù)雜度因子，為第個(gè)要素的頂點(diǎn)數(shù)量，為每個(gè)頂點(diǎn)的存儲(chǔ)大小，為第個(gè)要素的屬性數(shù)據(jù)大小：

51、；

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

53、s52.?根據(jù)計(jì)算得到的總數(shù)據(jù)量與預(yù)設(shè)的閾值比較，選擇適配的輸出形式：

54、當(dāng)時(shí)，直接生成json格式數(shù)據(jù)；

55、當(dāng)時(shí)，通過地圖發(fā)布引擎生成在線預(yù)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(jí)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(jí)別、投影坐標(biāo)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(jí)別參數(shù)，指定地圖瓦片的縮放級(jí)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(jí)別；

62、為投影坐標(biāo)系參數(shù)，與步驟?s34?中定義的投影坐標(biāo)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(wù)發(fā)送地圖發(fā)布請求，請求內(nèi)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(wù)的響應(yīng)，獲取在線預(yù)覽鏈接。

65、本發(fā)明的有益效果是：

66、（1）本發(fā)明通過結(jié)合消息隊(duì)列、gis數(shù)據(jù)處理與檢查、地圖發(fā)布、矢量瓦片生成以及mbtiles數(shù)據(jù)打包多種技術(shù)建立了一種全自動(dòng)化的離線數(shù)據(jù)生成流程，在此過程中，采用消息隊(duì)列機(jī)制對(duì)離線數(shù)據(jù)生成請求進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽與排隊(duì)處理避免了人工操作干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全天候高效數(shù)據(jù)處理，通過自動(dòng)化的gis數(shù)據(jù)檢查與處理模塊在cad與gis數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程中引入了要素分類、要素合并、拓?fù)錂z查與修復(fù)步驟，并結(jié)合動(dòng)態(tài)投影定義與坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)，確保生成的數(shù)據(jù)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(jù)時(shí)可減少人工投入高達(dá)70%以上。

67、（2）本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中不同格式數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一的問題，通過系統(tǒng)性的格式轉(zhuǎn)換與優(yōu)化方法，能夠?qū)⒍喾N數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化為json或矢量瓦片格式，最終以輕量化的mbtiles文件進(jìn)行存儲(chǔ)，具體地，本發(fā)明在數(shù)據(jù)量評(píng)估過程中引入復(fù)雜度因子和動(dòng)態(tài)閾值判定模型，結(jié)合數(shù)據(jù)總量計(jì)算公式，根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模動(dòng)態(tài)選擇適配的輸出形式，gis數(shù)據(jù)量較小時(shí)直接生成json格式數(shù)據(jù)，而gis數(shù)據(jù)量較大時(shí)采用矢量瓦片生成技術(shù)，最終以mbtiles格式打包存儲(chǔ)，兼顧了數(shù)據(jù)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(chǔ)空間減少約40%。

68、（3）本發(fā)明在拓?fù)錂z查和修復(fù)方面提出了創(chuàng)新性的矩陣運(yùn)算和動(dòng)態(tài)邊界修復(fù)算法，通過構(gòu)建空間關(guān)系矩陣對(duì)多邊形重疊和邊界缺失問題進(jìn)行精準(zhǔn)檢測，結(jié)合自適應(yīng)的修復(fù)函數(shù)，將重疊區(qū)域進(jìn)行裁剪、合并處理，確保數(shù)據(jù)的空間完整性，在邊界修復(fù)過程中引入邊界閉合度公式，通過對(duì)缺失邊與頂點(diǎn)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)充快速生成完整的多邊形，傳統(tǒng)技術(shù)在拓?fù)湫迯?fù)上大多依賴手動(dòng)或半自動(dòng)處理，而本發(fā)明通過完全自動(dòng)化的拓?fù)湫迯?fù)方法，顯著提高了復(fù)雜gis數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性與效率，對(duì)高拓?fù)鋸?fù)雜度數(shù)據(jù)的處理時(shí)間減少了50%以上，拓?fù)渫暾詸z查準(zhǔn)確率提升至99.5%。