CN101901494A - 自动实现地图注记的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动实现地图注记的方法及其系统，方法包括：步骤1，对待注记的要素进行排序；步骤2，将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集；步骤3，按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下步骤进行注记；步骤4，对待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。本发明的实现复杂度低于现有技术，能够提高效率和地图的出图效果。

Description

自动实现地图注记的方法及其系统

技术领域

本发明涉及电子地图和数字制图领域，尤其涉及自动实现地图注记的方法及其系统。

背景技术

在电子地图领域，地物注记的输出是一项重要的内容.电子地图带有文本标识，用户可以非常清晰的识别地物，辨认方位.

地图上地物的文本标识定义为地图注记，地图所占的范围定义为注记的范围，如图1所示，“柴家坟”和“永定河路”就是地图注记，外围的矩形就是注记的范围。

在数字制图领域，，地图注记的自动化是公认的难题之一。这是因为地图注记需要满足特定的限制条件，这些条件包括：冲突检测，压盖避免，密度控制，范围选择和注记的优先级控制.

避免冲突：地图注记和地图注记之间的重叠称为冲突.冲突会造成文本辨认困难，是地图出版中不允许出现的情况，如图2所示。

避免压盖：注记和图层的要素之间的重叠称为压盖.有些压盖是不被允许的，例如重要的点图层的要素，这一般映射为现实中某类重要的交通枢纽，资源点等；有些压盖是不可避免的，例如密集地图上注记对道路的压盖，压盖要根据实际的情况进行控制。一般来说，指定某些点图层不允许被压盖，某些线图层尽量避免压盖。图3(a)是严重压盖的示意图，图3(b)是轻度压盖的示意图；图3(c)是没有压盖的示意图。

密度控制：在地图的图廓内，所有要素注记所占的面积同总面积之比称为注记的密度。注记密度有一定的限度，过大或者过小，都会使得地图难以阅读；对于点图层而言，这个指标一般是12％-15％.

范围界定：注记一般发生在一定的范围，例如电脑显示器的屏幕范围。在这个区域范围内摆放注记，如果注记超出这个范围，地图的可读性就会降低。

如图4所示，不使用范围界定，有些注记会在当前的显示区域内显示一部分内容，可读性就比较差；而使用范围界定，则显示完整的注记，可读性被提高。例如右下角的“光大银行世纪城支行”和左上角的“蓝靛厂烟树园”的文本注记。

位置的优先级：注记可以摆放的位置，称之为注记的候选位置，如图5是点注记的候选位置示意图，是典型的8位置模型。注记候选位置的选择会影响地图的准确性和易读性。例如对于点注记来说，右方是比较好的位置，左方是比较差的位置。注记应该尽量摆放在比较好的位置。

虽然这些限制条件比较容易理解，但是要实现起来还是很困难，有些指标之间是相互制衡的，例如，在满足冲突和压盖的原则下，应该尽量的多摆放注记；但是注记的密度要求又使得注记的摆放并不是越多越好。

现有技术中解决地图注记问题的常见方法是，生成要素注记的所有候选位置，然后在这些候选位置中选择那些满足上述指标的位置作为最终的摆放位置。这已经被证明是一个NP难问题，所以在实践中人们往往使用一些带有启发式规则的算法，例如遗传算法、神经元网络算法，专家系统等.这类算法的主要缺点是实现复杂度高，效率比较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了自动实现地图注记的方法及其系统，本发明的实现复杂度低于现有技术，能够提高效率和地图的出图效果。

本发明公开了一种自动实现地图注记的方法，包括：

步骤1，对待注记的要素进行排序；

步骤2，将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集；

步骤3，按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下步骤进行注记；

步骤4，对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在所述选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述步骤4进一步为，

步骤21，对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测；

步骤22，针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则执行步骤23；

步骤23，针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，执行步骤22；

步骤24，如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述步骤4中在所述选择的候选位置进行注记前还包括：

步骤31，依据当前的注记密度，调整注记的范围。

所述步骤2还包括：

步骤41，确定地图显示的有效区域；

所述步骤4中进行冲突检测前还包括，

步骤41，判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

所述调整注记的范围进一步为，

步骤51，将注记的范围向外扩大4毫米。

本发明还公开了一种自动实现地图注记的系统，包括：

要素排序模块，用于对待注记的要素进行排序；

检测集生产模块，用于将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集；

要素注记模块，用于按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下方式进行注记；

对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在所述选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述要素注记模块在对每个待注记的要素进行注记时进一步用于

对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测；

先针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，进行冲突检测；

如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述要素注记模块在所述选择的候选位置进行注记前还用于依据当前的注记密度，调整注记的范围。

所述检测集生产模块还包括用于确定地图显示的有效区域；

要素注记模块在进行冲突检测前还用于判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

所述要素注记模块在调整注记的范围时进一步用于将注记的范围向外扩大4毫米。

本发明的有益效果在于，通过对冲突检测和压盖检测选择候选位置进行注记，能够减低复杂度，提高自动注记效率；通过使用范围界定和注记密度控制，能够提高地图的出图效果。

附图说明

图1是地图注记和范围的举例的示意图；

图2是地图注记冲突的举例的示意图；

图3(a)是严重压盖的举例示意图，图3(b)是轻度压盖的举例的示意图；图3(c)是没有压盖的例子示意图；

图4(a)是没有范围界定的地图注记的举例的示意图，图4(b)是具有范围界定的地图注记的举例的示意图；

图5是点注记的候选位置的举例的示意图；

图6是本发明的自动实现地图注记的方法的流程图；

图7(a)是没有经过注记密度控制的地图；7(b)是经过注记密度控制的地图；

图8(a)是现有技术ArcGIS的地图注记的地图，图8(b)是本发明的地图注记的地图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的方法做进一步的说明。

本发明的自动实现地图注记的方法的流程如图6所示。

步骤S100，对待注记的要素进行排序。

步骤S200，将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集。

步骤S300，按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下步骤进行注记。

步骤S400，对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置，在所述选择的候选位置进行注记；将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述步骤S400的优选实施方式一

步骤S410，对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测。

步骤S420，先针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则执行步骤S430。

步骤S430，针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，执行步骤S420。

步骤S440，如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

所述步骤S400的优选实施方式二

对所述待注记的要素的所有候选位置都进行冲突检测和压盖检测。依据检测结果，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置。如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置。进行注记摆放以后，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

在一具体实施方式中，步骤S400中在选择的候选位置进行注记前还包括：依据当前的注记密度，调整注记的范围。

通过该步骤能够有效的控制注记密度。在注记的密度过大时，扩大注记范围，在注记的密度过小时，缩小注记范围。

实施例中，将注记的范围向外扩大4毫米。

将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，其中注记包括注记的位置和注记的范围。通过调整范围，能够对范围作适当的调整，比如让矩形上下左右膨胀4毫米，则能够减少注记的密度。因而，在需要减少注记密度时，扩大注记的范围；在需要增加注记密度时，减少注记的范围。

如图7(a)所示，没有注记密度控制时，在线注记“四环”和点注记“中关村一桥”，“中关村二桥”，“中关村三桥”之间就相互干扰，将注记的范围调整了4毫米，如图7(b)所示，点注记和线注记之间的界限清楚，相互干扰被消除。

在一具体实施方式中，步骤S200还包括确定地图显示的有效区域，将地图中所述有效区域以外的区域视为冲突区域范围。

所述步骤S400中进行冲突检测前还包括判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

通过该步骤，在进行冲突检测时，以无效区域为冲突区域，进而避免将注记摆放到有效区域之外。

在图4(a)地图的右下角，点注记“光大银行世纪城支行”，虽然它满足了位置优先级的要求，右边是点注记的最佳位置，实际上也不冲突。但是由于注记的部分内容位于有效区域之外，从而影响了地图的注记展示效果。

在图4(a)的右下角，由于这个点注记位于有效区域之外，通过上述步骤，将该位置认为是冲突的位置，所以点注记“光大银行世纪城支行”被调整到了上方，这虽然并不是优先级在高的候选位置，但是全部的注记内容位于在有效区域内，从而改善了地图的注记展示效果。

本发明的一实施例如下所述。

步骤S801，将地图要素排序。

由于本发明的方法属于贪心算法，所以首先进行注记的要素就具有很大的优势。对应于实际的地理数据，某些要素的重要性更高，例如天安门就比其周围的商铺的重要性高。在进行注前，首先按照重要性对要素集合排序。

步骤S802，将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集，确定地图显示的有效区域，将地图中有效区域以外的区域视为冲突区域范围。

将要素集合分成两类，一类是需要压盖避让的要素类，实际中对应于某种重要的点要素；一类是尽量压盖避让的要素类，实际中对应于某类线要素。

把界定的范围定义为冲突检测的有效区域，放入冲突检测集中以在进行冲突检测时被用到。这样，首先要保证注记的范围在有效区域之内；如果不在有效区域内，则被认为是冲突。

步骤S803，按照排序的次序依次对每个待注记的要素进行注记。

对每个候选位置，按照候选位置的优先级的次序进行检测。

对于一个候选位置，首先判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测，直接对排序中的下一个候选位置进行检测。如果在有效区域内，则使用冲突检测集进行冲突检测。对于冲突检测使用现有技术中的四叉树或者R树算法进行检测，如果都不重叠，则通过冲突检测，否则，没有通过冲突检测。

在确定候选位置通过冲突检测后，对所述候选位置进行压盖检测，在确定候选位置没有通过冲突检测后，对排序中的下一个候选位置进行检测。

对于压盖检测使用现有技术中的四叉树或者R树算法进行检测，如果都不重叠，则通过压盖检测，否则，没有通过压盖检测。

如果通过了压盖检测，使用这个候选位置，按注记范围进行注记。该注记范围可以依据注记密度进行调整。然后，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。该要素中包含注记的位置和注记的范围。按要素排序对下一个待注记的要素进行注记。

如果没有通过压盖检测，则记录该候选位置；并对候选位置排序中的下一个候选位置进行检测。

如果所有候选位置都被检测过后，仍然没有完成注记，则说明没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置。此时，从记录的通过冲突检测的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记。该注记的范围可以依据注记密度进行调整。将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，按要素排序对下一个待注记的要素进行注记。

本发明的整体控制使用的是贪心算法，其特点是一旦找到合适的候选位置，则对其进行注记，不再进行回溯。假设具有N个要素，N个要素的所有候选位置的个数是C，那么要素排序的时间复杂度是N×LogN，候选位置的选择和建立的时间复杂度是a×C，其中a是一个给定的常数，所以总共的时间复杂度是N×LogN+a×C。同现有技术中GIS平台软件ArcGIS相比，本发明注记时间约是它的50％左右。

图8(a)是ArcGIS的地图注记，图8(b)是本发明的地图注记。由于本发明采用了注记密度控制和范围界定，在出图效果和出图质量上，本发明具有明显的优化。

本发明的自动实现地图注记的系统如下所述。

要素排序模块，用于对待注记的要素进行排序。

检测集生产模块，用于将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集。

要素注记模块，用于按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下方式进行注记；

对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在所述选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

在较佳的实施方式中，要素注记模块在对每个待注记的要素进行注记时进一步用于，对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测；先针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，进行冲突检测；如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

在较佳的实施方式中，要素注记模块在所述选择的候选位置进行注记前还用于依据当前的注记密度，调整注记的范围。

实施例中，要素注记模块在调整注记的范围时进一步用于将注记的范围向外扩大4毫米。

在较佳的实施方式中，检测集生产模块还包括用于确定地图显示的有效区域，将地图中所述有效区域视为冲突区域范围。要素注记模块在进行冲突检测前还用于判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种自动实现地图注记的方法，其特征在于，包括：

步骤1，对待注记的要素进行排序；

步骤2，将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集；

步骤3，按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下步骤进行注记；

步骤4，对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在所述选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

2.如权利要求1所述的自动实现地图注记的方法，其特征在于，

所述步骤4进一步为，

步骤21，对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测；

步骤22，针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则执行步骤23；

步骤23，针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，执行步骤22；

步骤24，如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

3.如权利要求1所述的自动实现地图注记的方法，其特征在于，

所述步骤4中在所述选择的候选位置进行注记前还包括：

步骤31，依据当前的注记密度，调整注记的范围。

4.如权利要求1所述的自动实现地图注记的方法，其特征在于，

所述步骤2还包括：

步骤41，确定地图显示的有效区域；

所述步骤4中进行冲突检测前还包括，

步骤41，判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

5.如权利要求3所述的自动实现地图注记的方法，其特征在于，

所述调整注记的范围进一步为，

步骤51，将注记的范围向外扩大4毫米。

6.一种自动实现地图注记的系统，其特征在于，包括：

要素排序模块，用于对待注记的要素进行排序；

检测集生产模块，用于将地图的要素进行分类，将不可被压盖的要素放入冲突检测集，将需要避免被压盖的要素放入压盖检测集；

要素注记模块，用于按照排序的次序依次对各个待注记的要素按如下方式进行注记；

对所述待注记的要素的候选位置依据冲突检测集和压盖检测集进行冲突检测和压盖检测，选择同时通过冲突检测和压盖检测的优先级最高的候选位置，如果没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则选择通过冲突检测的优先级最高的候选位置；在所述选择的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

7.如权利要求6所述的自动实现地图注记的系统，其特征在于，

所述要素注记模块在对每个待注记的要素进行注记时进一步用于

对所述待注记的要素的候选位置按优先级顺序进行检测；

先针对冲突检测集对所述候选位置进行冲突检测，如果没有通过冲突检测，则开始对下一个候选位置进行检测，如果通过冲突检测，则针对压盖检测集对所述候选位置进行压盖检测，如果通过压盖检测，则在所述候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中，如果没有通过压盖检测，则记录所述候选位置，并开始对下一个候选位置进行检测，进行冲突检测；

如果完成了所有候选位置检测后，没有同时通过冲突检测和压盖检测的候选位置，则在记录的候选位置中选择优先级最高的候选位置进行注记，将注记作为一个要素添加到冲突检测集中。

8.如权利要求6所述的自动实现地图注记的系统，其特征在于，

所述要素注记模块在所述选择的候选位置进行注记前还用于依据当前的注记密度，调整注记的范围。

9.如权利要求6所述的自动实现地图注记的系统，其特征在于，

所述检测集生产模块还包括用于确定地图显示的有效区域；

要素注记模块在进行冲突检测前还用于判断在所述候选位置进行的注记是否在有效区域内，如果是，则进行冲突检测，如果不是，则确定所述候选位置没有通过冲突检测。

10.如权利要求8所述的自动实现地图注记的系统，其特征在于，

所述要素注记模块在调整注记的范围时进一步用于将注记的范围向外扩大4毫米。

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