一种国土空间规划设计的系统和方法与流程

1.本发明涉及国土规划领域，具体而言，涉及一种国土空间规划设计的系统和方法。


背景技术：

2.国土空间是指国家主权与主权权利管辖下的地域空间，是国民生存的场所和环境，包括陆地、陆上水域、内水、领海、领空等，其中在进行国土空间开发时，使土地利用变化从根本上改变生态系统结构和功能，对资源、环境和社会产生深远的影响，随着人口增长和经济的发展，人类对自然资源的开发和利用日益增加，促使土地利用变化愈加活跃，由此所引起的气候变化、生物多样性保持、食物供给能力、环境污染等问题成为社会和科学界共同关注的热点问题，因此对土地利用变化空间分布格局的模拟显得十分重要，对生态效应动态模拟预测是制定生态环境规划和研究土地利用可持续性的前提和基础；
3.现有技术中国土空间规划过程中，一般采用遥感数据观测来进行模型建立并进行变化预测，以此来规划空间，但是其难以根据实时地形进行有效的变化预测。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种国土空间规划设计的系统和方法，以解决相关技术中的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种国土空间规划设计的系统，包括土地图形采集模块、土地样本采集模块、土地图形分析模块、土地样本分析模块、样本和图形融合模块和分析规划模块，所述土地图形采集模块与所述土地图形分析模块信号连接，所述土地样本采集模块与所述土地样本分析模块信号连接，所述土地图形分析模块和土地样本分析模块均与样本和图形融合模块信号连接，所述样本和图形融合模块与所述分析规划模块信号连接，所述土地图形采集模块用于获取待规划空间内的土地图形初始数据，所述土地样本采集模块用于获取待规划空间内的土地样本初始数据，所述土地图形分析模块用于分析并处理土地图形初始数据，所述土地样本分析模块用于分析并处理土地样本初始数据，所述样本和图形融合模块用于将处理后的土地图形数据和土地样本数据进行融合并构建原始土地三维模型，所述分析规划模块用于分析构建原始土地三维模型并构建出规划模型。
6.进一步地，所述土地图形采集模块包括云图拍摄单元和边界提取单元，所述云图拍摄单元用于通过无人机进行各地区云图拍摄，并存储拍摄图片，所述边界提取单元用于从拍摄图片中提取各地区的边界图形。
7.进一步地，所述土地样本采集模块包括点阵确定单元和样本获取单元，所述点阵确定单元用于根据各地区面积确定点阵并将点阵中的各点定位到土地，所述样本获取单元用于在各定位点处采集土地样本。
8.进一步地，所述土地图形分析模块包括边界分析单元和坐标生成单元，所述边界分析单元用于根据边界图形生成土地边界数据，所述坐标生成单元用于根据拍摄图片在计
算各边界图形内的土地空间的三维坐标数据。
9.进一步地，所述土地样本分析模块包括样本比对单元和土地类型生成单元，所述样本比对单元用于从互联网上获取各土地材质数据，并将采集的土地样本与土地材质数据进行比对，并得出土地样本材质数据，所述土地类型生成单元将比对后的土地样本材质数据各种归类到相应的土地材质类型中，得到各定位点处的样本土地类型。
10.进一步地，所述样本和图形融合模块包括数据提取单元、数据分类单元和第一三维图形生成单元，所述数据提取单元用于提取土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据，所述数据分类单元用于将各土地区域的土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据对应在一起进行分类，所述第一三维图形生成单元用于根据分类后的数据构建原始土地三维模型。
11.进一步地，所述分析规划模块包括模型分析单元、变化预测单元和第二三维图形生成单元，所述模型分析单元用于分析原始土地三维模型，并提取出原始土地三维模型中可能变化的地域，所述变化预测单元用于根据可能变化的地域并结合影响因素仿真出可能变化的地域的变化趋势，所述第二三维图形生成单元用于根据变化趋势对所述原始土地三维模型进行修改，得到规划模型。
12.根据本发明的另一个方面，提供了一种国土空间规划设计的方法，包括如下步骤：
13.s1：获取待规划空间内的土地图形初始数据和土地样本初始数据；
14.s2：分析并处理土地图形初始数据和土地样本初始数据；
15.s3：将处理后的土地图形数据和土地样本数据进行融合并构建原始土地三维模型；
16.s4：分析构建原始土地三维模型并构建出规划模型。
17.进一步地，所述s1～s4具体包括：通过无人机进行各地区云图拍摄，并存储拍摄图片，从拍摄图片中提取各地区的边界图形，根据边界图形生成土地边界数据，根据拍摄图片在计算各边界图形内的土地空间的三维坐标数据；根据各地区面积确定点阵并将点阵中的各点定位到土地，并在各定位点处采集土地样本，从互联网上获取各土地材质数据，并将采集的土地样本与土地材质数据进行比对，并得出土地样本材质数据，将比对后的土地样本材质数据各种归类到相应的土地材质类型中，得到各定位点处的样本土地类型；提取土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据，将各土地区域的土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据对应在一起进行分类，根据分类后的数据构建原始土地三维模型；分析原始土地三维模型，并提取出原始土地三维模型中可能变化的地域，根据可能变化的地域并结合影响因素仿真出可能变化的地域的变化趋势，根据变化趋势对所述原始土地三维模型进行修改，得到规划模型。
18.进一步地，所述仿真出可能变化的地域的变化趋势采用关联矩阵法进行数据训练，具体包括：
19.获得当前备选量测后，第一步查找数据库准备后续处理所需数据，即找出前一采样周期中表示目标量测的位置、速度或身份估计的量测zj(tj)以及当前量测状态估计的矢量xj(tj)，把备选量测校正到观测时间ti，当量测为动态时，需要将备选量测的状态估计矢量校正到观测时间ti，通过x(ti)＝φ(ti，tj)x(tj) v计算出在ti时刻下备选量测的状态x的预测值，其中：φ(ti，tj)表示状态转移矩阵，v是未知噪声；预测每个备选目标量测的位置为
x(ti 1)＝φ(ti 1，tj)x(tj) v。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用待规划空间内的土地图形初始数据和土地样本初始数据进行处理并融合，结合了待规划土地中的土地材质类型和土地图形数据，使得各种类型的土地能够被分开进行预测，结合地形建立的模型具备各种材质土地的类型变化趋势各不相同，能够更加精准的模拟出土地规划后的模型。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
23.图1为本发明整体模块连接图；
24.图2为本发明中土地图形采集模块的模块图；
25.图3为本发明中土地样本采集模块的模块图；
26.图4为本发明中土地图形分析模块的模块图；
27.图5为本发明中土土地样本分析模块的模块图；
28.图6为本发明中样本和图形融合模块的模块图；
29.图7为本发明中分析规划模块的模块图。
30.图示说明：1、土地图形采集模块；100、云图拍摄单元；101、边界提取单元；2、土地样本采集模块；200、点阵确定单元；201、样本获取单元；3、土地图形分析模块；300、边界分析单元；301、坐标生成单元；4、土地样本分析模块；400、样本比对单元；401、土地类型生成单元；5、样本和图形融合模块；500、数据提取单元；501、数据分类单元；502、第一三维图形生成单元；6、分析规划模块；600、模型分析单元；601、变化预测单元；602、第二三维图形生成单元。
具体实施方式
31.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，
它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
33.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.一种国土空间规划设计的系统，包括土地图形采集模块1、土地样本采集模块2、土地图形分析模块3、土地样本分析模块4、样本和图形融合模块5和分析规划模块6，土地图形采集模块1与土地图形分析模块3信号连接，土地样本采集模块2与土地样本分析模块4信号连接，土地图形分析模块3和土地样本分析模块4均与样本和图形融合模块5信号连接，样本和图形融合模块5与分析规划模块6信号连接，土地图形采集模块1用于获取待规划空间内的土地图形初始数据，土地样本采集模块2用于获取待规划空间内的土地样本初始数据，土地图形分析模块3用于分析并处理土地图形初始数据，土地样本分析模块4用于分析并处理土地样本初始数据，样本和图形融合模块5用于将处理后的土地图形数据和土地样本数据进行融合并构建原始土地三维模型，分析规划模块6用于分析构建原始土地三维模型并构建出规划模型。
35.土地图形采集模块1包括云图拍摄单元100和边界提取单元101，云图拍摄单元100用于通过无人机进行各地区云图拍摄，并存储拍摄图片，边界提取单元101用于从拍摄图片中提取各地区的边界图形。土地样本采集模块2包括点阵确定单元200和样本获取单元201，点阵确定单元200用于根据各地区面积确定点阵并将点阵中的各点定位到土地，样本获取单元201用于在各定位点处采集土地样本、土地图形分析模块3包括边界分析单元300和坐标生成单元301，边界分析单元300用于根据边界图形生成土地边界数据，坐标生成单元301用于根据拍摄图片在计算各边界图形内的土地空间的三维坐标数据、土地样本分析模块4包括样本比对单元400和土地类型生成单元401，样本比对单元400用于从互联网上获取各土地材质数据，并将采集的土地样本与土地材质数据进行比对，并得出土地样本材质数据，土地类型生成单元401将比对后的土地样本材质数据各种归类到相应的土地材质类型中，得到各定位点处的样本土地类型、样本和图形融合模块5包括数据提取单元500、数据分类单元501和第一三维图形生成单元502，数据提取单元500用于提取土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据，数据分类单元501用于将各土地区域的土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据对应在一起进行分类，第一三维图形生成单元502用于根据分类后的数据构建原始土地三维模型。分析规划模块6包括模型分析单元600、变化预测单元601和第二三维图形生成单元602，模型分析单元600用于分析原始土地三维模型，并提取出原始土地三维模型中可能变化的地域，变化预测单元601用于根据可能变化的地域并结合影响因素仿真出可能变化的地域的变化趋势，第二三维图形生成单元602用于根据变化趋势对原始土地三维模型进行修改，得到规划模型。
36.一种国土空间规划设计的方法，其特征在于，包括如下步骤：
37.s1：获取待规划空间内的土地图形初始数据和土地样本初始数据；
38.s2：分析并处理土地图形初始数据和土地样本初始数据；
39.s3：将处理后的土地图形数据和土地样本数据进行融合并构建原始土地三维模型；
40.s4：分析构建原始土地三维模型并构建出规划模型。
41.具体的，s1～s4具体包括：通过无人机进行各地区云图拍摄，并存储拍摄图片，从拍摄图片中提取各地区的边界图形，根据边界图形生成土地边界数据，根据拍摄图片在计
算各边界图形内的土地空间的三维坐标数据；根据各地区面积确定点阵并将点阵中的各点定位到土地，并在各定位点处采集土地样本，从互联网上获取各土地材质数据，例如岩石、松土等，并将采集的土地样本与土地材质数据进行比对，并得出土地样本材质数据，将比对后的土地样本材质数据各种归类到相应的土地材质类型中，得到各定位点处的样本土地类型；提取土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据，将各土地区域的土地边界数据、三维坐标数据和样本土地类型数据对应在一起进行分类，根据分类后的数据构建原始土地三维模型；分析原始土地三维模型，并提取出原始土地三维模型中可能变化的地域，根据可能变化的地域并结合影响因素仿真出可能变化的地域的变化趋势，根据变化趋势对原始土地三维模型进行修改，得到规划模型。
42.进一步地，仿真出可能变化的地域的变化趋势采用关联矩阵法进行数据训练，具体包括：
43.获得当前备选量测后，第一步查找数据库准备后续处理所需数据，即找出前一采样周期中表示目标量测的位置、速度或身份估计的量测zj(tj)以及当前量测状态估计的矢量xj(tj)，把备选量测校正到观测时间ti，当量测为动态时，需要将备选量测的状态估计矢量校正到观测时间ti，通过x(ti)＝φ(ti，tj)x(tj) v计算出在ti时刻下备选量测的状态x的预测值，其中：φ(ti，tj)表示状态转移矩阵，v是未知噪声；预测每个备选目标量测的位置为x(ti 1)＝φ(ti 1，tj)x(tj) v。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
45.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
46.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。