基于连续切片投影技术的城市贴边发展测度方法及系统与流程

本发明属于国土空间规划数据分析领域，特别涉及一种基于连续切片投影技术的城市贴边发展测度方法及系统。

背景技术：

1、城市贴边发展是相互毗邻的不同城市行政区在贴边区域范围里发展所形成的土地利用特征。不同城市间由于资源禀赋、比较优势、发展目标、管控举措差异等原因，会在贴边界线两侧呈现出多变的土地利用特征，尤其在发达城市贴边发展局部易出现建设用地连绵的现象，一定程度产生了如生态空间破坏、邻避设施矛盾等城市病问题。因此，贴边现象越来越引起各地政府的重视，也是目前区域规划以及区域协同的重要内容。

2、当前缺少有效测度和监测贴边发展情况的技术方法，分析的精确性、普适性不足，难以开展不同区域的科学比较，以保障国土空间规划区域统筹的有效实施。现有应用方法主要使用卫星遥感图、用地利用分布图等直观视觉表达，或使用城市界线毗邻行政区划范围的用地规模统计来粗略分析贴边土地利用情况，这类传统方法存在目标指向不精细、贴边程度测度不严谨等问题影响，难以开展贴边程度的精准测度与不同区域的科学比较，不利于精细化规划政策的科学制定与空间管控措施的有效实施。

技术实现思路

1、本发明目的之一在于提供了基于连续切片投影技术的城市贴边发展测度方法。本发明可以精确地指向城市贴边发展研究目标，并通过投影、相交区域确定以及减少重叠区域在贴边线长度计算中的重复计算，精确地测量贴边程度，进行统一计算贴边率后进行精准比较不同区域的城市贴边程度，有利于精细化规划政策的科学制定与空间管控措施的有效实施。

2、本发明提供以下技术方案：基于连续切片投影技术的城市贴边发展测度方法，所述方法基于连续切片投影技术对土地利用数据进行处理，所述方法包括以下步骤：

3、s1：获取设定空间范围内的土地利用数据；

4、s2：并采用连续切片技术处理所述s1步骤获取的设定空间范围内的土地利用数据，向外扩展得到缓冲区，进一步采用贴边发展技术确定贴边土地利用数据；

5、s3：对所述s2步骤确定的贴边土地利用数据进行预处理，将所述s2步骤建立的缓冲区与预处理后的贴边土地利用数据相交投影，得到地块贴边线；

6、s4：进行反向缓冲区投影，获取贴边发展长度；

7、s5：基于所述s4步骤获取得到的贴边发展长度，计算单边贴边发展总长度srl和双边贴边长度drl；

8、s6：计算所述设定空间范围内的贴边率lr，根据不同空间范围内的贴边率lr比较不同空间范围内的贴边发展情况。

9、进一步地，所述s2步骤包括以下步骤：

10、s2.1：以所述s1步骤获取得到的土地利用数据所在研究区域的城市边界线为基准，以b米为切片步长单位，逐步向外扩展建立缓冲区，向两侧分别建立a米的缓冲区；其中，0＜b≤10，500＜a≤1000；

11、s2.2：获取所述研究区域城市边界线两侧a米范围内的土地利用数据，定义该范围内的土地利用数据全部为贴边土地利用数据。

12、进一步地，所述s3步骤包括以下步骤：

13、s3.1：遍历a米缓冲区内的图例利用数据的地块图像，根据地块图像判断地块的形状，查找与城市边界线走向差别大，或形状不规则且投影至贴线发展长度计算的地块，对于此类地块进行统计及记录；

14、s3.2：对于所述s3.1步骤统计并记录的地块的土地利用数据，基于gis中的合并及面分割技术，按照地块不规则类型进行面要素修改；

15、s3.3：提取缓冲区内经过面要素修改后的地块图像的地块贴边线。

16、进一步地，所述s3.2步骤中基于gis中的合并及面分割技术，按照地块不规则类型进行面要素修改，包括以下步骤：

17、s3.21：对于所述a米的缓冲区内的一组种子点，形成种子点集合g，定义所述种子点集合g中的任意两个点p和q的连线为区域划分等距离线：

18、；其中，、分别为点p在gis系统中的横坐标和纵坐标，、分别为点q在gis系统中的横坐标和纵坐标；

19、s3.22：按照所述s3.21步骤的方法遍历所述a米的缓冲区内的种子点集合g中的任意两点，形成多条等距离线，将所述a米的缓冲区内的土地空间划分为多个多边形区域；

20、s3.23：对于多个多边形区域中的任意两个多边形区域a和b，计算二者之间的相交重叠区域以及并二者之间的合并区域：

21、；

22、；

23、其中，为多边形区域a的面要素修改拓扑面积；多边形区域b的面要素修改拓扑面积；

24、s3.24：采用所述s3.23步骤的方法遍历所述s3.22步骤得到的多个多边形区域，计算不同步长缓冲区边界相交的缓冲区s：；为从所述s3.22步骤形成的多个多边形区域中任意两个多边形区域进行所述s3.23步骤计算的组合数，，m为所述s3.22步骤形成的多边形区域的总数量，为计算从m个多边形区域中任意抽取两个多边形面积进行计算的组合数。

25、进一步地，所述s3.23步骤中计算多边形区域a的面要素修改拓扑面积和多边形区域b的面要素修改拓扑面积的计算公式分别如下：

26、；

27、；

28、其中，为多边形区域a内的种子点总数；、分别为多边形区域a内的第i个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为多边形区域a内的第i+1个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为为多边形区域a内的第1个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为为多边形区域a内的第个种子点的横坐标和纵坐标；为多边形区域b内的种子点总数；、分别为多边形区域b内的第j个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为多边形区域b内的第j+1个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为为多边形区域b内的第1个种子点的横坐标和纵坐标，、分别为为多边形区域b内的第个种子点的横坐标和纵坐标。

29、进一步地，所述s3.3步骤地块贴边线的计算方法为将所述a米的缓冲区与预处理后的贴边土地利用数据进行叠合相交识别，获取不同步长缓冲区边界相交的缓冲区s的切线，提取最长的缓冲区切线长度，记为地块贴边线。

30、进一步地，所述s4步骤的进行反向缓冲区投影的方法为：使用每个地块得到的地块贴边线，向城市边界线做反向缓冲区投影；设置所述反向缓冲区的缓冲距离为a+200米，反向缓冲区与城市边界线相交的长度即为对应的贴边发展长度。

31、进一步地，所述s5步骤中计算单边贴边发展总长度srl和双边贴边长度drl的公式分别如下：

32、；

33、；

34、其中，是第n个反向缓冲区获取的贴边发展长度，k为反向缓冲区的总数；n=1,2,…,k；g为反向缓冲区中交叠区域总个数，g＜k，为反向缓冲区中第m个交叠区域的贴边发展长度；m=1,2,…,g。

35、进一步地，所述s6步骤中计算贴边率lr的计算公式如下：

36、。

37、本发明还提供一种采用如上所述方法的基于连续切片投影技术的城市贴边发展测度系统，其特征在于，所述系统包括土地利用数据获取模块、贴边土地利用数据计算模块、地块贴边线计算模块、反向缓冲投影模块、贴边发展长度计算模块以及贴边发展情况比较模块；

38、所述土地利用数据获取模块，用于获取设定空间范围内的土地利用数据；

39、所述贴边土地利用数据计算模块，用于并采用连续切片技术处理所述土地利用数据获取模块获取的设定空间范围内的土地利用数据，向外扩展得到缓冲区，进一步采用贴边发展技术确定贴边土地利用数据；

40、所述地块贴边线计算模块，用于对所述贴边土地利用数据计算模块确定的贴边土地利用数据进行预处理，将所述贴边土地利用数据计算模块建立的缓冲区与预处理后的贴边土地利用数据相交投影，得到地块贴边线；

41、所述反向缓冲投影模块，用于进行反向缓冲区投影，获取贴边发展长度；

42、所述贴边发展长度计算模块，用于基于所述反向缓冲投影模块获取得到的贴边发展长度，计算单边贴边发展总长度srl和双边贴边长度drl；

43、所述贴边发展情况比较模块，用于计算所述设定空间范围内的贴边率lr，根据不同空间范围内的贴边率lr比较不同空间范围内的贴边发展情况。

44、本发明具有以下有益效果：

45、1、本发明可以精确地指向城市贴边发展研究目标，并通过投影、相交区域确定以及减少重叠区域在贴边线长度计算中的重复计算，精确地测量贴边程度，进行统一计算贴边率后进行精准比较不同区域的城市贴边程度。

46、2、基于连续切片投影技术的有效获取，设计一种使用连续切片投影的城市贴边发展程度测度方法；针对单边贴边，使用连续切片和线性投影方法，实现单边贴边线性长度的准确计算；针对双边贴边，使用单边贴边计算结果，通过两侧反向投影方法，实现双边贴边线性长度的准确计算。

47、3、本发明的方法数据获取来源稳定可靠、可动态更新，整体算法效率、计算方法准确性高，能够实现结果的一致性。

48、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

49、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。