一種城市綠量數(shù)字地圖制作及顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)字地圖制作方法，更具體涉及一種城市綠量數(shù)字地圖的制作方 法和顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在城市快速化發(fā)展時(shí)期，改善城市環(huán)境質(zhì)量，是城市空間環(huán)境規(guī)劃、城市綠化園林 建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，需要對(duì)城市綠地系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。對(duì)于城市，尤其是建筑密 度極高的城市中心，利用有限的土地資源，選擇好的綠化結(jié)構(gòu)，可以有效提高城市綠化生態(tài) 環(huán)境效益。綠量是單位面積上綠色植物的總量，又稱三維綠色生物量，是一種反映植被生長 狀態(tài)和空間分布密度的植被指數(shù)，綠量大小影響植物經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益，其指數(shù)可 以用于精準(zhǔn)衡量一個(gè)城市的綠化水平和植被空間分布情況。城市綠量數(shù)字地圖可以實(shí)現(xiàn)綠 量可視化、精準(zhǔn)定位，更有效地實(shí)現(xiàn)城市綠量的可視化監(jiān)測(cè)管理，從而更好地輔助城市綠地 系統(tǒng)規(guī)劃、開放空間規(guī)劃、景觀園林設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、規(guī)劃管理決策。
[0003] 目前國外往往采用城市綠地面積、公園數(shù)量、人均公園面積等指標(biāo)來反映城市綠 化水平，缺乏對(duì)綠量指標(biāo)研究，且多以圖表、報(bào)告等形式展示。國內(nèi)雖然在綠量調(diào)查和測(cè)量 技術(shù)方面起步較早，有關(guān)測(cè)定方法和算法模型的發(fā)明較多，但比較缺乏應(yīng)對(duì)大量綠量數(shù)據(jù) 的圖形圖像顯示技術(shù)上的發(fā)明，更缺乏將綠量數(shù)據(jù)以矢量圖形的方式與城市數(shù)字地圖系統(tǒng) 結(jié)合的數(shù)字地圖制作和顯示技術(shù)。國內(nèi)目前尚無城市綠量數(shù)字地圖制作及顯示的發(fā)明，本 發(fā)明首次將關(guān)注點(diǎn)致力于城市綠量數(shù)字地圖的圖像制作和顯示技術(shù)上。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在 于，基于城市地理空間坐標(biāo)體系，是一種具有大尺度的城市全覆蓋特征的數(shù)字地圖系統(tǒng);本 發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)在于，基于衛(wèi)星遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)云數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市海量數(shù)據(jù)的獲取 和圖形圖像的自動(dòng)化處理，減少人工測(cè)算工作量，提高工作效率，提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。本發(fā)明 的另一優(yōu)勢(shì)在于，通過將綠量數(shù)據(jù)與城市地圖疊合在一個(gè)數(shù)字地圖系統(tǒng)下，實(shí)現(xiàn)了綠量數(shù) 據(jù)的可視化動(dòng)態(tài)查詢顯示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種城市綠量數(shù)字地圖制 作及顯示方法，將衛(wèi)星遙感影像基于綠色植被光譜信息識(shí)別綠量并轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，將城 市綠量數(shù)據(jù)和城市空間地圖通過不同圖層展示，以數(shù)字地圖的形式直觀動(dòng)態(tài)地顯示輸出。
[0005] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種城市綠量數(shù)字地圖制作及顯示方法，包括以下步驟：
[0007] 1)建立城市三維矢量信息模塊:將城市基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)，構(gòu)成城 市三維矢量信息模塊，所述基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)包括道路路網(wǎng)、水系和建筑輪廓的三維矢量數(shù)據(jù) 和地理空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0008] 2)建立城市綠量數(shù)據(jù)庫:通過分離衛(wèi)星遙感圖像中有關(guān)綠量的光譜信息像素，獲 取不同樹種的特征數(shù)據(jù)和平面量，通過平面量模擬立體量計(jì)算出綠量，并將綠量像素信息 以圖像形式存儲(chǔ)，綠量結(jié)果以數(shù)據(jù)表形式存儲(chǔ)，構(gòu)成城市綠量數(shù)據(jù)庫；
[0009] 3)建立數(shù)字地圖顯示模塊:將城市三維矢量信息模塊和城市綠量數(shù)據(jù)庫連接，對(duì) 城市綠量和城市三維矢量信息的不同對(duì)象建立不同數(shù)字地圖圖層，根據(jù)地理坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù) 疊合后，導(dǎo)出顯示城市綠量數(shù)字地圖。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中的城市基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)來源于市售的地圖矢量數(shù)據(jù)或者根 據(jù)衛(wèi)星遙感地圖獲得的城市空間形態(tài)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化與格式轉(zhuǎn)換后獲得。
[0011]進(jìn)一步地，所述根據(jù)衛(wèi)星遙感地圖獲得的城市空間形態(tài)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化與格式 轉(zhuǎn)換的步驟包括：
[0012] 1.1)根據(jù)實(shí)際測(cè)繪及衛(wèi)星遙感地圖獲得城市全覆蓋現(xiàn)狀用地矢量圖形及相關(guān)地 理空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0013] 1.2)對(duì)矢量城市空間形態(tài)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化與格式的轉(zhuǎn)換，將矢量圖形轉(zhuǎn)為多段 線格式；
[0014] 1.3)從多段線格式的矢量數(shù)據(jù)中提取出包括道路路網(wǎng)、水系的建筑輪廓的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，并建立不同的圖層；
[0015] 1.4)將步驟1.3)中簡(jiǎn)化與處理后的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，構(gòu)成基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟2)建立城市綠量數(shù)據(jù)庫的步驟包括：
[0017] 2.1)運(yùn)用遙感圖像處理軟件對(duì)相應(yīng)的城市遙感圖像進(jìn)行柵格矢量轉(zhuǎn)換，得到城市 遙感矢量圖像；
[0018] 2.2)在遙感矢量圖像上識(shí)別綠量光譜信息像素，根據(jù)不同綠色植被在不同波段的 反射光譜特征，將不同植被物種的面狀同質(zhì)圖斑分別歸類;再通過邊界特征對(duì)圖斑進(jìn)行取 舍、合并和形狀概括，形成綠量矢量圖斑圖像；
[0019] 2.3)根據(jù)各綠量矢量圖斑邊界特征計(jì)算出圖斑周長C和圖斑面積A，采用以平面量 模擬立體量的方法，計(jì)算得出各矢量圖斑對(duì)應(yīng)的綠量值；
[0020] 2.4)將步驟2.2)中提取出的綠量像素信息以圖像形式存儲(chǔ)，將步驟2.3)中模擬計(jì) 算出的綠量結(jié)果以數(shù)據(jù)表格形式存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)表格內(nèi)容包括：圖斑編號(hào)、圖斑植被種類、圖斑 周長C、圖斑面積A、冠徑X、冠高Y和綠量I;再將圖像信息和表格信息關(guān)聯(lián)后構(gòu)成城市綠量數(shù) 據(jù)庫存儲(chǔ)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟2.4)中將城市綠量數(shù)據(jù)庫上傳至云端數(shù)據(jù)庫，所述步驟3)中 與云端數(shù)據(jù)庫連接，獲取最新數(shù)據(jù)。
[0022] 進(jìn)一步地，所述步驟2.2)中提取的綠色植被包括落葉喬、灌木和草本植被，提取光 譜信息的具體方法為：以0 · 7-0 · 75um波長光譜區(qū)間提取喬木面狀圖斑像素，以0 · 75-0 · 85um 波長光譜區(qū)間提取灌木面狀圖斑像素，以0.9-1. Oum波長光譜區(qū)間提取草本植被面狀圖斑 像素；
[0023] 所述步驟2.3)中計(jì)算綠量的具體方法中：冠徑X的計(jì)算公式為：
[0024]
[0025]冠高Y的計(jì)算公式為：
[0026]
[0028]
[0027] 養(yǎng)太爐;ft丨録看·ν! _灌太爐;ft丨録看·ν·^□苴她.模擬綠量V3的計(jì)算公式分別為：
[0029] 進(jìn)一步地，所述步驟3)建立數(shù)字地圖顯示模塊的步驟包括：
[0030] 3.1)基于地理信息系統(tǒng)建立顯示模塊，將數(shù)字地圖顯示模塊與城市三維矢量信息 模塊和城市綠量數(shù)據(jù)庫連接，在顯示模塊下建立數(shù)據(jù)輸入單元和數(shù)據(jù)輸出顯示單元；
[0031] 3.2)對(duì)城市綠量和城市三維矢量信息中的不同對(duì)象建立不同屬性的數(shù)字地圖圖 層，通過數(shù)據(jù)輸入單元將城市三維矢量信息和城市綠量模擬計(jì)算信息導(dǎo)入，根據(jù)地理坐標(biāo) 進(jìn)行數(shù)據(jù)疊合;建立的圖層包括城市綠量圖層和城市空間形態(tài)兩個(gè)一級(jí)圖層;所述城市空 間形態(tài)圖層包含道路路網(wǎng)、水網(wǎng)體系、建筑三個(gè)二級(jí)圖層；
[0032] 3.3)通過數(shù)據(jù)輸出顯示單元選擇分層顯示或疊加顯示選項(xiàng)，根據(jù)不同的圖層導(dǎo)出 顯示相應(yīng)的數(shù)字地圖圖像結(jié)果。
[0033]進(jìn)一步地，所述顯示的數(shù)字地圖圖像結(jié)果類型包括城市平面綠量分布圖和城市全 域綠量等值線圖。
[0034] 進(jìn)一步地，所述步驟3)中支持導(dǎo)出圖像格式包括DWG、JPEG、PDF、EPS、PNG、GIF和 TIFF。
[0035]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 1.本發(fā)明首次提出城市綠量數(shù)字地圖的圖像制作和顯示技術(shù)，通過將綠量模擬數(shù)