空间分布图绘制方法、装置、电子设备以及可读存储介质与流程

1.本发明涉及测绘技术领域，具体涉及一种空间分布图绘制方法、装置、电子设备以及可读存储介质。


背景技术：

2.目前在测绘领域中，空间分布图的监测数据是通过各个监测站进行数据收集，每个监测站分布带有地理要素(地理行政区划数据)，环境要素(aqi、pm
2.5
、pm
10
、so2、co、no2、o3)和气象要素(风、温度、湿度、气压、降水)的浓度也具有空间分布特征，所以通过绘制空间分布图可以直观展示每个地区、每个时间的污染情况。空间分布图绘制一般通过调用绘图库，如：美国环境系统研究所公司(environmental systemsresearchinstitute,简称esri公司)esri公司的arcengine、北京超图软件股份有限公司supermap、吉奥之星系列软件geostar等，这些软件库体积较大，安装繁琐，且需要商业许可授权。传统方法绘制空间分布图的过程为：先制作模板，完成地图配色，调用封装的接口，绘制空间分布图，但是这一方法只能够通过模板生成特定的空间分布图。
3.随着技术的发展，空间分布图可以用不同的方式来实现，然而不能实现在地理要素上任意叠加环境要素和气象要素，只是通过固有的模板进行绘制，这样只适用当前场景的绘制需求，并不能通用。
4.针对现有技术中只能单一的通过固有模板绘制特定空间分布图并且不能同步绘制多种类型的空间分布图的问题，未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种空间分布图绘制方法、装置、电子设备以及可读存储介质，以解决现有技术中只能单一的通过固有模板绘制特定空间分布图并且不能同步绘制多种类型的空间分布图的问题。
6.为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
7.本发明第一方面，提供了一种空间分布图绘制方法，包括：
8.通过gis数据处理软件生成gis数据，作为分布图底图；
9.通过调用python的matplotlib绘图库和cartopy包为所述分布图底图加载行政区划数据，得到行政区划底图；
10.获取各个站点的环境要素和/或气象要素；
11.根据所述行政区划底图结合所述各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图；
12.根据所述环境要素和/或所述气象要素对所述第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图。
13.可选地，根据所述行政区划底图结合所述各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图，所述方法还包括：
14.根据所述环境要素和/或所述气象要素采用idw进行空间插值，形成每个格点的插值数据；其中，所述每个格点是通过将待监测区域按照经度和纬度进行划分得到的；
15.通过地理边界裁剪，根据所述插值数据绘制所述第一空间插值分布图。
16.可选地，所述方法还包括：
17.所述第一空间插值分布图在同时展示所述环境要素和所述气象要素时，通过等值线展示所述气象要素。
18.可选地，根据所述环境要素和/或所述气象要素对所述第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图，所述方法还包括：
19.根据所述环境要素和/或所述气象要素，以及地理分区编码确定每个行政区的污染等级；
20.根据各污染等级对应的颜色对所述每个行政区进行污染等级渲染。
21.可选地，所述方法还包括：
22.在所述环境要素至少包括：pm
2.5
、pm
10
、no2、so2、co的浓度值时，计算pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率；
23.根据所述行政区划底图结合各个站点的pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率，绘制第二空间插值分布图；
24.根据所述pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率对所述第二空间插值分布图进行等级渲染，绘制第二区域渲染图。
25.本发明第二方面，提供了一种空间分布图绘制装置，包括：
26.生成模块，用于通过gis数据处理软件生成gis数据，作为分布图底图；
27.调用模块，用于通过调用python的matplotlib绘图库和cartopy包为所述分布图底图加载行政区划数据，得到行政区划底图；
28.获取模块，用于获取各个站点的环境要素和/或气象要素；
29.第一绘制模块，用于根据所述行政区划底图结合所述各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图；
30.第二绘制模块，用于根据所述环境要素和/或所述气象要素对所述第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图。
31.可选的，所述第一绘制模块还包括：
32.插值单元，用于根据所述环境要素和所述气象要素采用idw进行空间插值，形成每个格点的插值数据；其中，所述每个格点是通过将待监测区域按照经度和纬度进行划分得到的；
33.绘制单元，用于通过地理边界裁剪，根据所述插值数据，绘制所述第一空间插值分布图。
34.可选的，所述装置还包括：
35.展示模块，用于在所述第一空间插值分布图在同时展示所述环境要素和所述气象要素时，通过等值线展示所述气象要素。
36.本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括：
37.至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所
述至少一个处理器执行上述第一方面中任一所述的空间分布图绘制方法。
38.本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括：
39.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的空间分布图绘制方法。
40.本发明实施例技术方案，具有如下优点：
41.本发明实施例提供了一种空间分布图绘制方法、装置、电子设备以及可读存储介质，其中，该方法包括：通过gis数据处理软件生成gis数据，作为分布图底图；通过调用python的matplotlib绘图库和cartopy包为该分布图底图加载行政区划数据，得到行政区划底图；获取各个站点的环境要素和/或气象要素；根据该行政区划底图结合各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图；根据环境要素和/或气象要素对该第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图。解决了现有技术中只能单一的通过固有模板绘制特定空间分布图并且不能同步绘制多种类型的空间分布图的问题。本发明实施例实现了地理要素、环境要素、气象要素的自由组合，用户按照特定的需求，在网页选择条件进行自由组合绘制，并且实现按任意区域配置的绘图，操作便捷。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是根据本发明实施例的分布图绘制方法的流程图；
44.图2是根据本发明实施例的分布图绘制装置的结构框图；
45.图3是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
47.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任
何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
49.根据本发明实施例，提供了一种分布图绘制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
50.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
51.在本实施例中提供了一种分布图绘制方法，可用于环境、气象以及地理监测系统，如空气检测系统、温度检测系统以及河流监测系统等，图1是根据本发明实施例的分布图绘制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
52.步骤s101，通过gis数据处理软件生成gis数据，作为分布图底图。具体地，通过gis数据处理软件能够快速便捷的生成gis数据，因此能够快速生成分布图底图，确保了数据的时效性。
53.步骤s102，通过调用python的matplotlib绘图库和cartopy包为该分布图底图加载行政区划数据，得到行政区划底图。具体地，python在处理数据上具有优势，例如，开发速度快，代码量少以及丰富的数据处理包等。本发明实施例调用的matplotlib绘图库和cartopy包就是python具有的数据处理包，并且通过调用开源的cartopy地形数据，在分布图底图上叠加地形要素。
54.步骤s103，获取各个站点的环境要素和/或气象要素。
55.步骤s104，根据该行政区划底图结合各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图。具体地，本发明实施例在绘制插值分布图时可以在图中展示地理要素、环境要素和/或气象要素，实现了插值分布图展示要素的任意叠加。
56.步骤s105，根据环境要素和/或气象要素对第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图。具体地，本发明实施例在绘制插值分布图中对环境要素和/或气象要素进行等级渲染，实现了区域渲染图中要素的任意叠加，便于用户观测。
57.传统技术中空间分布图可以用不同的方式来实现，然而不能实现在地理要素上任意叠加环境要素和气象要素，只是通过固有的模板进行绘制，这样只适用当前场景的绘制需求，并不能通用。通过上述步骤，本发明实施例通过将地理要素(地理行政区划数据)、环境要素(aqi、pm
2.5
、pm
10
、so2、co、no2、o3)、气象要素(风、温度、湿度、气压、降水)任意叠加绘制空间插值分布图、区域渲染图以及城市和站点点状图，从而实现多源多要素的融合、任何区域的空间分布图的自动绘制，解决了现有技术中只能单一的通过固有模板绘制特定空间分布图并且不能同步绘制多种类型的空间分布图的问题。通过本发明实施例实现了地理要素、环境要素、气象要素的自由组合，按照用户特定的需求，在网页选择条件进行自由组合绘制，并且实现按任意区域配置的绘图，操作便捷。
58.步骤s104涉及根据该行政区划底图结合各个站点的环境要素和/或气象要素，绘
制第一空间插值分布图，在一个可选实施例中，根据该环境要素和/或气象要素采用idw进行空间插值，形成每个格点的插值数据，该每个格点可以是通过将待监测区域按照经度和纬度进行划分得到的，通过地理边界裁剪，根据该插值数据绘制该第一空间插值分布图。具体地，通过idw(反距离加权插值)法能够简单而又有效的获得插值数据，并且通过这种方法获得的插值数据具有准确性。
59.在一个可选实施例中，该第一空间插值分布图在同时展示该环境要素和气象要素时，通过等值线展示该气象要素。具体地，在同一张分布图中同时展示环境要素和气象要素时，通过等值线展示气象要素将使得分布图显示更加直观便于观察。
60.步骤s105涉及根据环境要素和/或气象要素对第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图，在一个可选实施例中，根据环境要素和/或气象要素，以及地理分区编码确定每个行政区的污染等级，根据各污染等级对应的颜色对该每个行政区进行污染等级渲染。具体地，每个城市至少有一个站点，通过这些站点的数据确定每个行政区的污染等级。区域渲染图可以通过不同等级的颜色直观的展示出各地区的污染程度。
61.为了进一步提升空间分布图的多样性和可视性效果，在具体实施例中还可以绘制点状图，通过点状图中点的密集度或者颜色来直观展示各地区的污染或者气象情况，例如通过点的密度来描述某一条河流中各部分的污染程度。通常可以采用密集的点来表示河流污染程度或者给点染相应等级的颜色来表示污染的程度。空间分布图除了支持不同类型(插值图、按区域渲染图、点状图)和不同时间尺度(小时、日均、年均、时间区间)的绘制，还支持同时展示出近4年的同期对比图。
62.上述任一实施例中，在该环境要素至少包括：pm
2.5
、pm
10
、no2、so2、co的浓度值时，计算pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率，根据行政区划底图结合各个站点的pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率，绘制第二空间插值分布图，根据pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率对第二空间插值分布图进行等级渲染，绘制第二区域渲染图。具体地，通过计算pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率可以更进一步的评估环境的情况，使得监测的结果更加的科学并为后续的判断提供指导。
63.具体地，通过pm
2.5
、pm
10
、no2、so2、co的浓度值以及pm
2.5
/pm
10
、no2/so2、so2/co、no2/co的比率可以做出如下判断：当pm
2.5
/pm
10
的比率小于0.4并且pm
10
的浓度比较高时，那么可以判断当前环境受到沙尘影响；当no2/so2和no2的数值均有大幅度变化时，可以判断当前时段移动源有显著增加；由于co是一种比较稳定的气体，因此so2/co可以较为客观的评估so2的的变化趋势，可以判断在当前时段工业/燃煤的情况；同理no2/co也可以较为客观的评估no2的变化趋势，可以判断在当前时段柴油消耗排放的情况。
64.在本实施例中还提供了空间分布图绘制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
65.本实施例提供一种空间分布图绘制装置，如图2所示，包括：
66.生成模块21，用于通过gis数据处理软件生成gis数据，作为分布图底图；
67.调用模块22，用于通过调用python的matplotlib绘图库和cartopy包为该分布图底图加载行政区划数据，得到行政区划底图；
68.获取模块23，用于获取各个站点的环境要素和/或气象要素；
69.第一绘制模块24，用于根据该行政区划底图结合各个站点的环境要素和/或气象要素，绘制第一空间插值分布图；
70.第二绘制模块25，用于根据环境要素和/或气象要素对该第一空间插值分布图进行等级渲染，绘制第一区域渲染图。
71.可选的，该第一绘制模块还包括：
72.插值单元，用于根据环境要素和气象要素采用idw进行空间插值，形成每个格点的插值数据；其中，该每个格点是通过将待监测区域按照经度和纬度进行划分得到的；
73.绘制单元，用于通过地理边界裁剪，根据该插值数据，绘制第一空间插值分布图。
74.可选的，该装置还包括：
75.展示模块，用于在第一空间插值分布图在同时展示环境要素和气象要素时，通过等值线展示气象要素。
76.本实施例中的空间分布图绘制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指asic电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
77.上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
78.本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图2所示的分布图绘制装置。
79.请参阅图3，图3是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器301，例如cpu(central processing unit，中央处理器)，至少一个通信接口303，存储器304，至少一个通信总线302。其中，通信总线302用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口303可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口303还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器304可以是高速ram存储器(random access memory，随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non
‑
volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器304可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器301的存储装置。其中处理器301可以结合图2所描述的装置，存储器304中存储应用程序，且处理器301调用存储器304中存储的程序代码，以用于执行上述任一空间分布图绘制方法步骤。
80.其中，通信总线302可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。通信总线302可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
81.其中，存储器304可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random
‑
access memory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non
‑
volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid
‑
state drive，缩写：ssd)；存储器304还可以包括上述种类的存储器的组合。
82.其中，处理器301可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：network processor，缩写：np)或者cpu和np的组合。
83.其中，处理器301还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路
(英文：application
‑
specific integrated circuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field
‑
programmable gate array，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：generic array logic,缩写：gal)或其任意组合。
84.可选地，存储器304还用于存储程序指令。处理器301可以调用程序指令，实现如本申请图1和2实施例中所示的分布图绘制方法。
85.本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的分布图绘制方法的处理方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid
‑
state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
86.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。