基于网格化编码的水库淹没地物信息数据融合方法和装置与流程

本发明涉及数据融合，尤其涉及一种基于网格化编码的水库淹没地物信息数据融合方法和装置。

背景技术：

1、在水库工程建设与征地移民实践中，准确掌握淹没影响范围内的地物信息（如权属、地类、面积等）是进行实物指标调查、补偿测算和确权登记的基础。传统方法通常依赖内业遥感解译与外业实地测量相结合的手段。然而，由于内业图斑与外业实测点在数据来源、采集精度和时序上存在差异，现有技术在处理这些多源数据时面临以下突出问题：

2、1）空间匹配难度大：内业图斑基于遥感影像提取，边界存在混合像素误差；外业实测点基于rtk采集，精度高但呈离散分布。传统的空间叠加或缓冲区方法依赖人工调参，阈值设定主观性强，极易造成“一对多”或“跨网格”的拓扑错误匹配。

3、2）属性冲突缺乏可信裁决机制：当内业解译地类与外业实勘地类不一致时（如内业判读为旱地，外业实测为水田），传统方法多采用“外业优先”的简单覆盖原则，未考虑不同数据源的固有可靠度及多源证据的融合，导致确权数据存在争议隐患。

4、3）历史演变难以追溯：地物在调查周期内可能发生新增、灭失或属性变异，传统关系型数据库通常采用直接覆盖更新，导致历史状态丢失，缺乏严密的生命周期证据链，难以应对确权纠纷。

5、4）淹没分析可视化效率低：面对不同重现期洪水淹没场景，传统方法需对海量不规则图斑进行逐一求交计算与渲染，计算耗时且难以实现多层级（县-乡-村）的动态聚合统计与平滑演进可视化。

6、因此，亟需一种能够实现多源数据智能匹配、属性冲突可信融合、地物状态全周期溯源以及高效淹没演进可视化的数据融合方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于网格化编码的水库淹没地物信息数据融合方法和装置，解决了现有技术存在的内业与外业数据空间匹配主观性强、属性冲突缺乏可信裁决机制、地物演变无法溯源以及淹没可视化效率低的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于网格化编码的水库淹没地物信息数据融合方法，所述方法包括：

3、基于水库淹没影响范围，构建多级网格体系并分配时空编码，构建空间索引，将内业图斑集和外业实测点集挂载至多级网格体系的最底层网格，得到网格化多源数据集；

4、定义空间匹配参数向量和适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量，基于所述最优空间匹配参数向量和空间索引，对网格化多源数据集中同网格内的图斑与实测点进行空间匹配，得到空间匹配关联集和差异校验报告；

5、基于所述空间匹配关联集和所述差异校验报告提取变更地物，并引入时空数据模型进行动态更新并构建证据链，得到带证据链地物更新集；

6、对所述空间匹配关联集中属性冲突的关联对进行多源属性融合决策，得到最终融合属性及置信度，结合所述空间匹配关联集和带证据链地物更新集，生成最终确权数据库；

7、基于所述最终确权数据库，与洪水水面线进行空间相交分析，根据所述时空编码的层级继承性，进行受淹地物聚合统计，并结合空间索引进行网格化渲染与动态演进可视化输出。

8、本技术实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

9、1）通过构建多级网格体系并分配具有层级继承性的时空编码，将异构的内业图斑与外业实测点约束在最底层网格内，后续的空间匹配被限定在同网格内进行，从根本上杜绝了跨网格的拓扑违规匹配，极大降低了搜索空间与计算复杂度，提高了匹配效率与准确度。

10、2）引入改进斑翠鸟优化算法自适应寻优空间匹配参数，通过构建包含匹配率和拓扑违规惩罚的适应度函数，实现了权重和阈值的客观最优求解，克服了传统人工调参的主观性与滞后性；结合贪心/二分图策略，有效避免了“一对多”等空间冲突。

11、3）引入时空快照模型与四维证据链机制，对地物的新增、灭失、变异进行不覆盖历史数据的动态更新，使得每一次状态变更都有空间证据、附件证据与时空编码的严格溯源路径，为水库征地移民确权纠纷提供了无可辩驳的法律级数据支撑。

12、4）采用d-s证据理论进行多源属性冲突融合决策，在基本概率分配中引入证据链支持度进行可靠性修正折扣，有效化解了高冲突证据带来的合成悖论，最终输出的属性置信区间实现了从“非黑即白”到“概率度量”的升级，保障了确权数据的科学性。

13、5）基于时空编码的层级继承性进行受淹地物聚合统计与网格化渲染，避免了传统逐一图斑求交渲染的性能瓶颈；结合极小面积容差防误判机制与关键帧时间插值算法，实现了不同重现期洪水淹没场景的高效、平滑动态演进可视化。

14、在一种可选的实现方式中，基于水库淹没影响范围，构建多级网格体系并分配时空编码，构建空间索引，将内业图斑集和外业实测点集挂载至多级网格体系的最底层网格，得到网格化多源数据集，包括：

15、基于水库淹没影响范围，构建多级网格体系，所述多级网格体系为淹没区-行政乡-行政村-单元网格的四级网格体系，所述单元网格为最底层网格；

16、基于geosot空间剖分模型，为多级网格体系中若干层级的每一个网格分配具有层级继承性的全局唯一的时空编码；

17、基于时空编码的层级前缀特征，构建b+树与r树混合的空间索引结构，并基于空间索引结构，生成多级网格体系的空间索引，所述空间索引结构中的b+树管理时空编码的字符串前缀，r树管理网格的空间包围盒；

18、采集水库淹没区的高分辨率遥感影像，使用深度学习语义分割模型进行矢量图斑提取，并进行图斑属性赋值，得到带有空间坐标和初步属性的内业图斑集；

19、使用集成rtk定位模块，采集水库淹没区的地物数据，并进行地物属性修正与证据录入，得到包含高精度坐标、实勘属性、实景照片以及权属附件的外业实测点集；

20、基于空间相交与包含算子，计算内业图斑集中每一内业图斑的图斑质心和外业实测点集中每一外业实测点的实测点坐标，并通过空间索引进行检索，将内业图斑和外业实测点挂载至多级网格体系的最底层网格，得到网格化多源数据集。

21、在一种可选的实现方式中，所述时空编码由层级码、经纬度码、时间戳码以及网格属性码组成。

22、在一种可选的实现方式中，定义空间匹配参数向量和适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量，基于所述最优空间匹配参数向量和空间索引，对网格化多源数据集中同网格内的图斑与实测点进行空间匹配，得到空间匹配关联集和差异校验报告，包括：

23、定义空间匹配参数向量，所述空间匹配参数向量包括几何形状距离权重、属性特征距离权重以及距离判定阈值；

24、对于网格化多源数据集中每一网格的候选配对，定义加权空间距离函数；

25、基于加权空间距离函数，根据网格化多源数据集中加权空间距离小于等于距离判定阈值的匹配成功对数和拓扑违规数，定义适应度函数；

26、将空间匹配参数向量编码为改进斑翠鸟优化算法的个体的位置向量，并基于适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量；

27、基于所述最优空间匹配参数向量和空间索引，对网格化多源数据集中同网格内的图斑与实测点进行空间匹配，得到空间匹配关联集和差异校验报告。

28、在一种可选的实现方式中，将空间匹配参数向量编码为改进斑翠鸟优化算法的个体的位置向量，并基于适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量，包括：

29、使用logistic映射生成混沌序列，并将混沌序列映射至改进斑翠鸟优化算法中个体的解空间，得到包括若干初始的个体的初始的种群和每一初始的个体的初始的速度；

30、基于适应度函数，计算初始的种群或上一次迭代的更新的种群中每一个体的适应度值，并根据适应度值，确定每一个体的个体最优位置和种群的全局最优个体；

31、基于个体最优位置和全局最优个体，引入收敛因子和pso机制，使用改进斑翠鸟优化算法，执行栖息悬停探索、潜水开发以及共生逃逸，进行位置更新，得到当前迭代的更新的种群；

32、重复对种群进行位置更新，在当前迭代次数达到最大迭代次数或全局最优个体的适应度值与理论极值的差值小于预设收敛精度时，终止对种群的迭代更新，并输出最终的全局最优个体；

33、对最终的全局最优个体的位置向量进行解码，得到最优空间匹配参数向量。

34、在一种可选的实现方式中，定义空间匹配参数向量和适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量，基于所述最优空间匹配参数向量和空间索引，对网格化多源数据集中同网格内的图斑与实测点进行空间匹配，得到空间匹配关联集和差异校验报告，包括：

35、基于加权空间距离函数的空间匹配算法，将所述最优空间匹配参数向量中的最优几何形状距离权重和最优属性特征距离权重代入加权空间距离函数，计算网格化多源数据集中任一网格的候选配对的图斑与实测点的最优加权空间距离，以距离最小为原则建立初始对应点对；

36、采用贪心匹配策略或二分图匹配算法，以最优加权空间距离最小且不违反拓扑规则为原则建立初始关联对，并迭代剔除距离大于最优距离判定阈值的关联对，得到最终对应点对及其最终的最优加权空间距离；

37、若最终的最优加权空间距离小于等于所述最优空间匹配参数向量中的最优距离判定阈值，则判定最终对应点对未发生一对多拓扑冲突，将最终对应点对作为关联对，否则，将最终对应点对识别为空间未匹配地物，设置空间未匹配标识，构建或输出至差异校验报告；

38、计算关联对的图斑的内业图斑属性与实测点的外业实测属性的语义相似度，若语义相似度小于属性一致性阈值，则判定属性冲突，为该关联对打上属性差异标识，否则，为该关联对打上属性一致标识；

39、基于空间索引，遍历网格化多源数据集中所有网格的候选配对的图斑与实测点，得到包括若干关联对的空间匹配关联集和差异校验报告。

40、在一种可选的实现方式中，基于所述空间匹配关联集和所述差异校验报告提取变更地物，并引入时空数据模型进行动态更新并构建证据链，得到带证据链地物更新集，包括：

41、基于所述空间匹配关联集和所述差异校验报告，遍历网格化多源数据集，提取发生状态或属性变异的变更地物；

42、根据所述空间匹配关联集中的属性差异标识和所述差异校验报告的未匹配标识，将变更地物划分为对应的状态类型，并为每一变更地物分配或继承地物唯一标识，得到变更地物分类集，所述状态类型包括状态新增、状态消失以及状态变异；

43、引入时空快照模型，对变更地物分类集中的变更地物执行不覆盖历史数据的动态更新，生成快照记录数据结构，并定义变更地物的生命周期时间戳区间，得到包括若干快照记录数据结构的地物快照记录集，所述生命周期时间戳区间包括起始时间戳和失效时间戳；

44、针对地物快照记录集中每一新增或变更的快照记录，提取驱动该快照记录生成的证据链；

45、遍历地物快照记录集，整合所有快照记录的证据链，得到四维证据链集，并根据地物唯一标识和时间戳，将四维证据链集与地物快照记录集进行一一绑定，得到带证据链地物更新集。

46、在一种可选的实现方式中，对所述空间匹配关联集中属性冲突的关联对进行多源属性融合决策，得到最终融合属性及置信度，结合所述空间匹配关联集和带证据链地物更新集，生成最终确权数据库，包括：

47、遍历所述空间匹配关联集中带有属性差异标识的关联对作为属性冲突的关联对，构成冲突集；

48、对冲突集中任一属性冲突的关联对，提取来自内业遥感解译数据源的内业解译属性、来自外业rtk实测数据源的外业实勘属性以及来自台账档案数据源的台账档案属性，并基于数据源的固有可靠度分配机制，得到冲突关联多源属性基本概率分配集合；

49、针对多源属性高冲突情况，引入四维证据链集中的附件证据，对冲突关联多源属性基本概率分配集合进行可靠性修正，得到修正后的多源属性基本概率分配集合；

50、基于dempster合成规则，对修正后的多源属性基本概率分配集合进行两两正交融合，得到最终融合属性及置信度；

51、基于空间匹配关联集中的空间关联关系、最终融合属性及其置信度替换冲突属性，结合带证据链地物更新集中的动态更新快照与溯源记录，进行全要素组装，得到最终确权数据库。

52、在一种可选的实现方式中，基于所述最终确权数据库，与洪水水面线进行空间相交分析，根据所述时空编码的层级继承性，进行受淹地物聚合统计，并结合空间索引进行网格化渲染与动态演进可视化输出，包括：

53、基于所述最终确权数据库中的地物几何，与不同重现期的洪水水面线的多边形进行空间相交分析，识别淹没标识并计算淹没面积比例，并将淹没标识和淹没面积比例更新至最终确权数据库的记录中，得到带淹没状态的确权数据集；

54、根据淹没标识，提取带淹没状态的确权数据集中的受淹地物，根据时空编码的层级继承性进行多尺度聚合，得到层级化受淹统计集；

55、基于层级化受淹统计集中的网格的时空编码对应的空间索引，将受淹地物映射至规则渲染网格，并定义网格渲染属性值为其包含受淹地物的加权综合确权置信度与淹没比，得到网格化渲染数据集；

56、根据生命周期时间戳区间和洪水重现期，构建动态演进时间轴，针对任一时间节点对应的有效快照状态与对应水位高程，提取网格化渲染数据集在对应的时间节点的关键帧状态，驱动动态符号置换与色彩渐变，实现洪水淹没范围的平滑扩展与地物状态演变的动态可视化。

57、第二方面，本发明实施例提供了一种基于网格化编码的水库淹没地物信息数据融合装置，用于实现水库淹没地物信息数据融合方法，装置包括：

58、数据网格化单元，用于基于水库淹没影响范围，构建多级网格体系并分配时空编码，构建空间索引，将内业图斑集和外业实测点集挂载至多级网格体系的最底层网格，得到网格化多源数据集；

59、空间匹配单元，用于定义空间匹配参数向量和适应度函数，使用改进斑翠鸟优化算法进行迭代寻优，得到最优空间匹配参数向量，基于所述最优空间匹配参数向量和空间索引，对网格化多源数据集中同网格内的图斑与实测点进行空间匹配，得到空间匹配关联集和差异校验报告；

60、证据链构建单元，用于基于所述空间匹配关联集和所述差异校验报告提取变更地物，并引入时空数据模型进行动态更新并构建证据链，得到带证据链地物更新集；

61、数据确权单元，用于对所述空间匹配关联集中属性冲突的关联对进行多源属性融合决策，得到最终融合属性及置信度，结合所述空间匹配关联集和带证据链地物更新集，生成最终确权数据库；

62、可视化输出单元，用于基于所述最终确权数据库，与洪水水面线进行空间相交分析，根据所述时空编码的层级继承性，进行受淹地物聚合统计，并结合空间索引进行网格化渲染与动态演进可视化输出。

63、本发明实施例第三方面提出一种电子设备，电子设备包括：

64、至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

65、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明实施例第一方面提出方法。

66、本发明实施例第四方面提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提出方法。