GIS时空大数据融合技术——美丽长岛数据融合

美丽长岛

这次我们介绍一个美丽的海岛——长岛县，山东省人民政府正式批复设立长岛海洋生态文明综合试验区。并在2018年11月，长岛县入选2018全国“幸福百县榜”。 第三批“绿水青山就是金山银山”实践创新基地。长岛县境内主要旅游景点有九丈崖、半月湾国家地质公园、庙岛古庙群、仙境源民俗风情公园、林海烽山国家森林公园、庙岛妈祖文化公园、北庄遗址等。

数据融合，是时空大数据的核心能力

　多源数据融合技术指利用相关手段将调查、 分析获取到的所有信息全部综合到一起，并对信息进行统一的评价，最后得到统一的信息的技术。该技术研发出来的目的是将各种不同的数据信息进行综合，吸取不同数据源的特点 然后从中提取出统一的，比单一数据更好、 更丰富的信息。

　　数据融合有两种，一种是以人为线索。比如，将一个人在公安、社保、工商、税务等多个部门的数据打通，实现信息互通。这是办公流程的优化，事务性工作的效率提升，严格讲不属于大数据的范畴。在商业大数据领域，通过人的行为数据进行“客户画像”，制定个性化的营销策略，应属于大数据应用范畴。

　　另外一种融合，便是时空融合，目的是支撑城市管理者的时空决策，例如：土地规划、产业布局规划、交通治理、环境治理、应急指挥等等，基本逻辑是“何时、何地、何为”。时间和空间即是所有数据的共同特征，又是所有智能的基础，基于时空的数据融合是必然途径。

　　数据融合需要线索，在商业大数据中，围绕着“人”为线索形成“客户画像”；在时空大数据中，需要定义“地理实体”进行数据融合，形成“地理画像”。

案例介绍

下面我们介绍以长岛县不同来源的范围框为基础，使用金仓KGIS产品完成数据融合分析的案例。

现在我们有10 个不用来源的多边形来表示长岛县。如果ST_Intersection函数将所有多边形求交集，则结果多边形将仅表示10个多边形的交集。如果使用ST_Union函数，则输出1个面将表示10个多边形的并集，这两个结果都没有可分析性。

上面这个小需求，输出一个共边的多边形的方法很多，该多边形表示n个多边形中的点，其中n大于1并且小于多边形的总数（在本例中为10）。

这是一个发散的需求，可能会有很多不同的见解，就好像“一千个读者就会有一千个哈姆雷特”，但是“哈姆雷特”就一个，需求的正确答案也只有一个。

美丽的长岛县，精准的矢量范围如下图：

不同时期或者不同来源的范围如下图：

我们要得到这些多边形范围的“共识”区域。条件是至少4个多边形的相交区域，如何得到呢？

相关函数介绍：

ST_ExteriorRing：返回表示多边形外环的线串；

ST_UnaryUnion将所有范围线打断，节点化和分解线串集合：

ST_Dump将并集（多线字符串）的输出，并转换回每个几何的一行。

ST_PointOnSurface — 计算保证位于多边形或几何图形上的点。

ST_Polygonize — 计算由一组几何图形的线条形成的多边形集合

第一步，求相交点；

提取构成多边形的范围线，并将其进行相交打断，以便计算相交点位置。

WITH

edges AS

** ( SELECT**

** (ST_Dump(**

** ST_UnaryUnion(**

** ST_Collect(**

** ST_ExteriorRing(p.geom))))).geom**

** FROM polygons p )**

parts AS (

** SELECT (ST_Dump(ST_Polygonize(geom))).geom FROM edges**

)

下图为长岛县多边形范围共点的截图：

第二步：共边情况统计

根据上步计算的相交点，统计交点与几个多边形共面，得到多边形的重叠计数。计算输入面覆盖的每块区域的“重叠计数”是多少。

parts_count AS (

** SELECT parts.geom, count()*

** FROM parts**

** JOIN polygons p**

** ON ST_Intersects(p.geom, ST_PointOnSurface(parts.geom))**

** GROUP BY parts.geom**

)

如果根据重叠区域的计数进行着色，我们可以看到原始重叠模式显示出来，同时标记出重叠数字。

运行结果如下图：

第三步：合并多边形

最后，我们可以获取计数大于四的所有部分并合并它们。

SELECT ST_Union(geom) AS geom, 4 as count

FROM parts_count

WHERE count > 4

最终合并的多边形如下图（红色粗线部分）：

用上述方法得到的几个边界范围的重叠区域，相对于使用网格或其他聚合单元生成的形状相比，它会产生更具视觉吸引力的结果，同时结果也更有说服力。

总结

KGIS具有丰富的空间计算函数，包含管理函数、对象构建函数、对象编辑函数、处理函数、线性函数、空间关系及栅格分析函数等六百余种空间函数。KingbaseES在自身具有关系型数据库能力的基础，将空间数据存储、空间索引和空间函数组合在一起，使KingbaseES兼具空间存储和空间函数计算的强大能力。金仓KGIS已应用到GIS行业的各行各业中，相关产品以及案例介绍后续更新，敬请期待……

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