CN101783022A - 基于画家算法的道路网整体符号化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于画家算法的道路网整体绘制方法，包括线状地图符号解构、基于色彩感受的线状符号图元绘制逻辑定义、目标地理数据分类、基于符号绘制顺序的地图符号整体渲染等四个技术环节。依据画家算法，后着色的线状符号图元将覆盖先着色的线状符号图元，采用基于图元色彩顺序的绘制逻辑取代传统的基于要素顺序的绘制逻辑对空间数据进行绘制，符号化结果巧妙地符合了相关图例中道路网的符号化规定，特别在道路网交叉处无需特殊处理。本发明可以实现在不改变原始空间数据且无需额外手工编辑操作的前提下对道路网进行符合图例规范的快速绘制。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统(GIS)、计算机辅助设计(CAD)、计算机地图制图(CAC)，导航地图、手机地图、电子地图等领域，特别涉及利用计算机对道路网等线状符号整体绘制的方法。道路网整体符号化方法，涉及空间数据的分类、线状符号图元绘制的逻辑定义、地图符号多介质输出等内容。
背景技术
目前，在地理信息系统(GIS)中，线状地图符号冲突时，均是对发生冲突的局部区域符号进行处理，其中，比较典型的是道路网符号。城市道路网错综复杂，其符号表现比较困难，传统的方法是“手工拷贝法”和“交叉口蒙片法”，手工拷贝法需要大量重复的手工编辑操作，交叉口蒙片法使用一个蒙片遮盖住线状符号交叉的部分。当前，主流的GIS软件(如ArcGIS、MapGIS)在处理此种问题时，均采用的是交叉口蒙片法，但该方法不仅需要复杂的路网连通、压盖关系计算，而且会衍生出大量无地理意义的面状碎片数据。
为解决上述问题，需要一种新的方法，能够实现对道路网符号的快速、自动渲染。名称为“复杂地图符号的计算机自动绘制方法”，申请号200710053790.X，公开号CN101159065的中国专利，公开了一种复杂地图符号的计算机自动绘制方法，该包括以下步骤：在计算机系统中设置地图符号模型模块，地图符号模型模块建立图元参数模型，图元参数模型由基本图元类型以及配置参数组成；提供用于绘制输出的符号数据文件，复杂地图符号的符号数据由以下步骤得到，根据图元参数模型将复杂地图符号分解成基本图元；根据图元参数模型为分解得到的基本图元设置配置参数；将基本图元类型和配置参数结果保存到符号数据文件；在计算机系统中设置地图符号自动绘制模块，该模块根据绘制目标读取符号数据文件中相应基本图元和配置参数，实现绘制输出。名称为“一种自适应电子地图符号的系统及方法”，申请号为200810239848.4，公开号为CN101458819的的中国专利，上述两个专利申请均涉及针对地图符号的计算机绘制方法，但它们均未公开对线状符号冲突的处理方法。
计算机地图绘制中的线状符号冲突是一个亟待解决的问题。
发明内容：
本发明目的在于解决地图中道路网符号渲染时的冲突问题，提供一种基于画家算法的道路网整体符号化方法，实现对道路网符号的快速、自动化渲染。
本发明的总体思路是对地图中道路符号进行解构，即将线状地图符号结构进行分解，根据符号色彩定义地图渲染的逻辑顺序，利用画家算法的思想对同类同级地物进行整体渲染。本发明的技术基础是计算机图形学中的画家算法。画家算法也叫做优先填充，它是计算机图形学中处理可见性问题的一种解决方法。“画家算法”表示头脑简单的画家首先绘制距离较远的场景，然后用绘制距离较近的场景覆盖较远的部分。画家算法首先将场景中的多边形根据深度进行排序，然后按照顺序进行描绘，后绘制的多边形将会覆盖之前绘制的多边形，这种方法通常会将不可见的部分覆盖，这样就可以解决可见性问题。
本发明的技术方案是：基于画家算法的道路网整体符号化方法，该方法包括以下几个步骤：
步骤1解构线状地图符号；
步骤2定义基于色彩感受的线状符号图元绘制逻辑；
步骤3对目标地理数据进行分类；
步骤4整体渲染基于符号绘制顺序的地图符号。
上述步骤1具体包括：根据包括线状符号横向排列和纵向叠加在内的线状符号构图规则，将线状符号分解为若干个基本图元。图元是地图符号的基本单位，任意一个复杂的符号均可以分解为有限个基本图元，将这些基本图元叠加在一起即构成了整个符号。
上述步骤2具体包括：根据人眼对地图符号本身的视觉感受，在线状符号解构的基础上，利用画家算法的原则，定义各图元之间的绘制顺序，后着色的线符图元将覆盖先着色的线符图元的原则，决定符号绘制顺序。
上述步骤3具体包括：对描述地理对象或现象的原始空间数据依，据其群属特征进行分类处理，得到不同群属特征的各类道路数据集合。所述分类处理包括基于编码的分类、基于符号样式的分类以及手工分类三种分类方法。
上述步骤4具体包括：将目标地理数据按群属进行分类之后，摒弃传统的“基于要素顺序”的绘制逻辑，对每类目标对象进行整体的符号渲染，渲染的顺序按照人眼对地图符号色彩的感知。步骤4中选择采用GDI+、PostScript渲染接口，能够很好的满足相关制图规范。
本发明能够对道路网等线状符号交叉或相交的区域自动符号化，无需任何特殊处理，即可满足相关图例的制图规范。
本发明能够基于不同的绘制接口在多种输出设备上实现道路网的快速符号化。
附图说明：
图1本发明实施例1线状地图符号解构示意图
图2本发明实施例1绘制地里符号的顺序
图3为采用现有技术的计算机绘制图例
图4为实施例1的计算机自动绘制图
图5为采用现有技术的计算机绘制图例
图6为实施例1的计算机绘制图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明针对线状地图符号的构图特点，建立了一套能够快速、自动渲染道路网符号的绘制方法，彻底摒弃了传统GIS对于道路网交叉或相交时采用的“手工拷贝法”和“交叉口蒙片法”，根据人眼对地图符号色彩的感受定义符号图元的逻辑绘制顺序，利用画家算法的思想，巧妙的解决了道路网等线状地图符号的“绘制难”问题，基于目标地理数据的群属分类，采用地图符号的整体渲染方式，较好的解决了道路网等线状地图符号的“绘制慢”问题。具体实施时，技术人员可以根据具体需要进行设定，对目标地理数据进行分类时，可以选择基于编码的分类、基于符号样式的分类以及手工分类三种。
实施例1
基于画家算法的道路网整体符号化方法包含以下步骤：
步骤1解构线状地图符号；
步骤2定义基于色彩感受的线状符号图元绘制逻辑；
步骤3对目标地理数据进行分类；
步骤4整体渲染基于符号绘制顺序的地图符号。
更具体的实施步骤如下：
步骤1根据线状符号的横向排列和纵向叠加等构图规则，将线状符号分解为若干个基本图元。图元是地图符号的基本单位，任意一个复杂的符号均可以分解为有限个基本图元，将这些基本图元叠加在一起即构成了整个符号。以道路网为例，公路符号两侧是平行的黑线，中间为灰色，因此该公路符号可以分解为两条平行的黑线、一条较宽的灰色线，如图1所示。
步骤2根据图元色彩定义地图符号绘制顺序，在前面将线状符号分解为基本图元之后，各图元可能具有相同的颜色或不同的颜色，此时根据图例标准，利用画家算法的思想——后着色的线状符号图元将覆盖先着色的线状符号图元，决定符号绘制顺序。如公路交叉处，中间为灰色区域，两边配以黑线，因此绘制该符号的顺序为：首先绘制两边的黑线，然后绘制中间灰色线。此时，交叉处灰色线会完全覆盖黑色的边线，从而满足制图规范，如图2所示。
步骤3对原始空间数据依据其群属特征进行分类处理，得到不同群属特征的各类道路数据集合，如高速路、国道、省道、一级公路、二级公路等，分类方式包括基于编码的分类、基于符号样式的分类以及手工分类三种，基于编码的分类是指根据目标地理数据的属性字段信息进行分类，基于符号样式的分类是指根据符号的编码进行分类(每个地图符号具有唯一的编码)，手工分类是指技术人员根据具体的需求将某些地理对象归为一类。
步骤4基于符号绘制顺序对地图符号进行整体渲染，目前线状符号的渲染均是按照“要素顺序”进行绘制，即根据目标线状地物的采集点数据，遍历要素，分段进行符号绘制，此种绘制方法速度慢，局部区域需要进行特殊处理。而本发明提出的地图符号整体渲染方法则解决了以上的问题，将目标地理数据按群属进行分类之后，对每类目标对象进行整体的符号渲染，而不是分段渲染，渲染的顺序按照人眼对地图符号色彩的感知。例如，将地图上所有的高速公路归为一类，对这些高速公路进行一次性绘制，此时，绘制过程中只需要抬笔、落笔各一次。抬笔是指采用某种样式如钢笔样式或画刷样式，开始按照目标地物的中心线进行绘制，落笔是指绘制任务结束，其中，钢笔样式用于绘制线，画刷样式则是用于绘制面区域。例如道路网的绘制，按照图元色彩定义的绘制顺序，首先整体绘制所有道路符号中两边的黑线(依次绘制)，然后在黑线中间整体绘制中间的灰色线，这样在道路的交叉处，不需要经过特殊处理即可以得到符合制图规范的道路网绘制效果。渲染接口采用Windows GDI+和AdobePostScript实现。Windows GDI+是Windows XP中的一个子系统，它主要负责在显示屏幕和打印设备输出有关信息，它是一组通过C++类实现的应用程序编程接口。Adobe PostScript是一个用于打印图像和文本(不论是在纸上，胶片，还是CRT显示器上)，被称作页面描述语言。由Adobe公司1985年引入，PostScript主要用于描述与设备无关的页面映像。
为了便于理解本发明提供的道路网整体符号化方法，图3、图5为采用现有技术绘制的结果，图4、图6为本实施例的计算机自动绘制结果。可以清晰的看到，利用基于画家算法的道路网整体符号化方法后，线状符号交叉的部分，如图4、图6的虚线圈出的部位，能够很好的符合相关的制图规范，满足GIS的需求。
Claims (6)
1.基于画家算法的道路网整体符号化方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
步骤1解构线状地图符号；
步骤2定义基于色彩感受的线状符号图元绘制逻辑；
步骤3对目标地理数据进行分类；
步骤4整体渲染基于符号绘制顺序的地图符号。
2.根据权利要求1所述的道路网整体符号化方法，其特征在于，上述步骤1具体包括：根据包括线状符号横向排列和纵向叠加在内的线状符号构图规则，将线状符号分解为若干个基本图元。图元是地图符号的基本单位，任意一个复杂的符号均可以分解为有限个基本图元，将这些基本图元叠加在一起即构成了整个符号。
3.根据权利要求2所述的道路网整体符号化方法，其特征在于，上述步骤2具体包括：根据人眼对地图符号本身的视觉感受，在线状符号解构的基础上，利用画家算法的原则，定义各图元之间的绘制顺序，后着色的线符图元将覆盖先着色的线符图元的原则，决定符号绘制顺序。
4.根据权利要求3所述的道路网整体符号化方法，其特征在于，上述步骤3具体包括：对描述地理对象或现象的原始空间数据依，据其群属特征进行分类处理，得到不同群属特征的各类道路数据集合。
5.根据权利要求4所述的道路网整体符号化方法，其特征在于，上述步骤4具体包括：对每类目标对象进行整体的符号渲染，渲染的顺序按照人眼对地图符号色彩的感知。步骤4中选择采用GDI+、PostScript渲染接口，能够很好的满足相关制图规范。
6.根据权利要求4所述的道路网整体符号化方法，其特征在于，所述分类处理包括基于编码的分类、基于符号样式的分类以及手工分类三种分类方法。
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