CN102136218A - 一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，主要步骤包括制定地图注记专家知识库；输入地理数据，对地理数据进行制图表达；根据地图注记专家知识库，进行地图注记自动配置。本发明主要是解决现有技术所存在的针对计算机地图制图中地图注记配置自动化效率低，人工干预比重大的问题；提供了一种模型简明，配置效率高，能够在计算机地图制图中快速有效的配置地图注记，基本满足生产需求的计算机地图制图方案。

Description

一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法

技术领域

本发明涉及电子地图和数字地图制图领域，尤其涉及一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法。

背景技术

注记是地图(包括纸质地图和电子地图)非常重要的组成部分，而它的自动配置是计算机地图制图和地理信息系统的关键问题之一。一方面，随着国民经济的发展，对基础测绘、地形图更新的要求越来越高，更新速度也越来越快；另一方面，以计算机和网络为代表的信息技术的发展，促使世界各国加快了测绘技术信息化进程，使传统的地图制图技术走向了计算机辅助地图制图和制图自动化；同时，地理信息系统也获得了飞速的发展，并且应用日益广泛。在国内外，制图人员也越来越多地通过自动制图软件从地图数据库中提取信息，使地图生产自动化。作为地图使用和输出的重要环节，注记的自动化程度及质量好坏将影响地理信息系统应用的质量。据国外学者统计，在地图生产及相关的实践中，注记配置的工作量大约占59%左右(Cook & Jones，1990)。长期以来，注记是通过手工来配置完成的，既费事，又费时，影响了地图生产的速度。即使是用现在的自动制图软件来生产地图，注记也需要大量的人工干预，基本上不能充分利用现有的资源。

Imhof(1975)提出地图注记配置的三个基本原则——易读性、表达地图信息时的清晰性和美学平衡性；Hirsch(1998)认为地图注记应该更加简洁和容易理解。注记的自动配置研究基本上都依照Imhof和Hirsch提出的规则。

地图注记自动配置被公认为是一个NP难问题，自从首次尝试自动绘制地图以来，已有大量的方法被应用到该问题上来，例如专家系统、整数规划法、组合优化、启发式算法、模拟退火算法、遗传算法等，这类现有技术方案的主要缺点是实验复杂度高，效率比较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明以此为出发点，提出一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其实现复杂度要低于现有的技术，可以显著提高制图效率和出图效果。

本发明的技术方案所提供计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，包括以下步骤：

步骤1、设置地图注记专家知识库，地图注记专家知识库中的注记信息包括待注记图层名称、注记图层优先级、注记避让优先级、注记候选区半径、注记字号、注记字隔、注记间隔和注记距离；

步骤2、输入地理数据图层，进行制图表达；

步骤3、根据地图注记专家知识库中的待注记图层名称及注记图层优先级，对待注记的各地理数据图层进行地图注记自动配置，配置实现方式如下，

A、对点状图层进行注记自动配置包括以下步骤，

步骤a1、设点状图层中的某个待注记点状地理要素标记为A，注记字号标记为H，将以要素A符号化后的符号图形的凸壳为定位线、半径根据注记候选区半径设定的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H，栅格化后的区域为要素A的注记摆放区域S；

步骤a2、基于Gestalt理论，在要素A的注记摆放区域S中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

步骤a3、根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前点状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；检测要素A的注记与其他注记及图层集合L是否存在压盖冲突，若不存在冲突，则进入步骤a5，对点状图层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作；若存在冲突，则在要素A的注记摆放区域S范围内，找出与其他注记及图层集合L不存在冲突的区域，该区域为要素A的不冲突注记区域S’；

步骤a4、基于Gestalt理论，在要素A的不冲突注记区域S’中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A重新进行注记操作；

步骤a5、返回重复步骤a1~步骤a4，对点状图层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作，直到遍历整个点状图层的所有待注记点状地理要素，完成整个点状图层的注记；

B、对线状图层进行注记自动配置包括以下步骤，

步骤b1、设线状图层中的某个待注记线状地理要素标记为A，根据地图注记专家知识库中的注记字隔、注记间隔和注记距离，对要素A进行注记操作得到注记串，并生成注记串的注记候选位置，注记串是能够参照待注记线状地理要素进行滑动的注记单元；

步骤b2、根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前线状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；将要素A的注记串中的各个注记候选位置与其他注记及其不能压盖的图层进行检测，找出要素A的注记串中，与其他注记及图层集合L不存在压盖冲突的集合，标记为A_S；

步骤b3、基于Gestalt理论，在集合A_S中计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

步骤b4、返回重复步骤b1~步骤b3，对线状图层中的下一个待注记线状地理要素进行注记操作，直到遍历整个线状图层的所有待注记线状地理要素；

步骤b5、将线状图层中所有待注记线状地理要素的注记串离散，得到线状图层最终的注记结果；

C、根据面状图层中待注记面状地理要素的形状因子，对面状图层进行注记自动配置，具体配置方式如下，

若为普通面状注记，则按照对点状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为面外沿线注记，则计算待注记面状地理要素的边界曲线，以边界曲线为参考，按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为面内骨架线注记，则计算待注记面状地理要素的骨架线，以骨架线为参考，对待注记要素按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为散列式注记，则计算各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，按照对点状地理要素注记的方式注记各个待注记面状地理要素。

而且，待注记面状地理要素的形状因子公式为：

α为待注记面状地理要素的形状因子；L为待注记面状地理要素的周长；S为待注记面状地理要素的面积；

1）在满足以下三种条件之一时，进行普通面状注记，

当α小于9.5且长轴的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，按照沿着面状地物的中心点注记；所述长轴是指，过待注记面状地理要素的中心点作一条平行于X轴或Y轴的直线，得到位于待注记面状地理要素内的横线段和纵线段，横线段和纵线段中较长者为长轴；

当α小于9.5但长轴的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

当α大于13且边界曲线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

2）在满足以下两种条件之一时，进行面外沿线注记，

当α小于13且骨架线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线来注记；

当α大于13且边界曲线的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线注记；

3）在满足以下条件时，进行面内骨架线注记；

当α小于13且骨架线的长度大于注记字符串的总长度(或总宽度)时，沿面状地物的骨架线注记；

4）在满足以下条件时，进行散列式注记，

当多个待注记面状地理要素空间位置上接近，并且注记字段和注记内容完全一致时，求取各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，把该凸壳当做点，按照对点状地理要素注记的方式进行注记。

而且，在所述步骤a1中，待注记点状地理要素的注记候选区半径设定为注记字号的10倍。

而且，在所述步骤a2中，待注记点状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

      （1）

              （2）

在式（1）中，r为点状地图符号的外接圆半径；为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值；

在式（2）中，

为各个注记候选位置与点状地图符号之间的接近程度，取值范围为[0,1]，该值越小，表明注记与地图符号之间的接近程度越好，为各个注记候选位置的优先级，N指的是注记候选位置的个数。

而且，在所述步骤b3中，待注记线状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

                     （3）

                             （4）

   （5）

                             （6）

                                 （7）

在（3）式中，w为线状符号的绘制宽度，根据我国确立的地图编绘规范，其取值范围为[0.1,0.4]；

为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值；

在（4）式中，为各个注记候选位置与地图符号之间的接近程度，R为注记与要素A的相对位置关系，M为注记相对要素A的居中性，C为注记段的弯曲程度；

在（6）式中，L₁表示要素A的注记段中单个字符中心点在要素A的投影点P与要素A的端点P’之间的最小长度；L₂表示要素A的长度；

在（7）式中，S表示要素A的注记段两端点P₁、P₂的直线段L’分割曲线段P₁P₂后两侧图形面积的总和；L为直线段L’的长度。

本发明的优点是针对点、线、面注记不同的特点，分别实行不同的注记模型，基于Gestalt理论得出注记的最优摆放位置，简洁高效，满足实际生产中遇到的各种注记类型，具有较好的实时性和注记效果，能满足高质量地图的注记要求。

附图说明

图1 为本发明实施例的系统体系结构图；

图2 为本发明实施例的系统流程示意图；

图3 为本发明实施例线状要素注记段弯曲度的主要参数图；

图4 为本发明实施例点状要素注记八候选位置标志值示意图；

图5 为本发明实施例线状要素注记串示意图；

图6 为本发明实施例面状要素候选注记区域示意图；

图7 为本发明实施例散列式注记示意图；

图8 为本发明实施例面状要素骨架线注记示意图；

图9 为本发明实施例面状要素面外沿线注记示意图。

具体实施方法

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例所运行的系统体系结构，如图1所示，其包含数据库、制图系统和终端用户三部分，这种结构利用了现有计算机数据库技术。实施例中，数据库所采用的是Oracle数据库，根据计算机地图制图的需要，数据库包含四种类型：地理数据库、制图数据库、地图数据库和地图专家知识库。地理数据库存储的是地理数据，即原始的DLG(Digital Line Graphic)数字线划数据及其元数据，是计算机地图制图的最基本的数据；制图数据库存储的是制图数据，即专门用于制图的数据，是按照制图规则，将地理数据进行要素提取、分类和图形合并等修改操作之后的结果。地图数据库存储的是地图数据，即能直接用于地图出版的数据，包括制图表达结果、注记、图外整饰等。地图专家知识库存储的是制图专家知识，即制图知识的集合，可以包括地图符号库、制图规则、符号对照规则、符号结果绘制次序、地图注记专家知识库、冲突规则、冲突处理规则等。计算机地图制图系统的数据流程则如图2所示。首先将空间数据库中的shapefile、E00格式等地理数据进行数据压缩、数据连接、河流结构化等数据预处理操作，转换为制图数据；其次在地图专家知识库的约束下，对制图数据进行地图符号化、地图注记自动配置和图外整饰等操作，形成地图数据；最后对地图数据可以进一步导入到CorelDraw、Illustrator等矢量化编辑工具进行编辑，最终将完成的电子地图数据进行存档或印制输出。

实施例中，上述计算机地图制图系统中实现地图注记自动配置具体流程如下：

1        制定地图注记专家知识库；

一般可以包括以下注记信息：待注记图层名称、注记图层优先级、注记避让优先级、注记分类字段、注记字段、注记字号、注记颜色、注记间隔、注记字隔、注记距离。还可以具体需要设定其他注记信息，例如本实施例预先设定注记候选区半径为注记字号的10倍。

具体实施时，可以分类放置：

注记规则库：规定待注记图层名称、注记图层优先级、注记避让优先级、注记分类字段、注记字段信息。

字体库：规定注记字体、注记字号、注记颜色、注记间隔、注记字隔、注记距离信息。

实施例的制定内容如下：

1.1根据国家基本比例尺地形图图示标准（GB/T　20257），指定待注记图层名称为：面状居民地、面状水系、线状水系、等高线、道路、点状居民地、高程点；

1.2设定注记图层优先级顺序依次为：面状水系、面状居民地、线状水系、道路、等高线、高程点、点状居民地；

1.3制定注记避让优先顺序为：

1.3.1面状水系图层注记可压盖面状水系图层、等高线图层，其他图层不能压盖；

1.3.2面状居民地图层注记可压盖面状居民地图层、道路图层、等高线图层，其他图层不能压盖；

1.3.3线状水系图层注记可压盖等高线图层，其他图层不能压盖；

1.3.4道路图层注记可压盖道路图层、等高线图层，其他图层不能压盖；

1.3.5等高线图层注记可压盖等高线图层，其他图层不能压盖；

1.3.6高程点图层注记不能压盖任何图层；

1.3.7点状居民地图层可压盖道路图层、等高线图层，其他图层不能压盖；

1.4根据国家基本比例尺地形图图示标准（GB/T　20257），指定各个待注记图层的分类字段为“GB”；

1.5根据国家基本比例尺地形图图示标准（GB/T　20257），设定各个待注记图层的注记字段：

1.5.1面状水系、面状居民地、线状水系、点状居民地图层的注记字段设定为“NAME”；

1.5.2道路图层的注记字段设定为“RN”和“NAME”；

1.5.3等高线、高程点图层的注记字段设定为“ELEV”；

1.6根据国家基本比例尺地形图图示标准（GB/T　20257），设定各个待注记图层的注记字体、字号、颜色、注记间隔、注记字隔、注记与注记要素的距离等信息，如1:50000比例尺，面状居民地图层中，GB为310107的行政村要素的注记字体为仿宋体，注记字号为2.5mm，注记颜色为K70；线状水系图层中，GB为210101的地面河流的注记字体为左斜宋体，注记字号为3.0mm，注记间隔为3个字隔，注记间距为15mm，注记离注记要素的距离为2mm。其他图层的注记字体、字号等信息的具体值，可参考国家基本比例尺地形图图示标准（GB/T　20257）相关说明，在此不再赘述。

具体实施时，可以将以上注记信息预先存放在地图注记专家知识库，无须人工干预，地图注记自动配置时自动调用即可。

2        加载地理数据，进行数据预处理，数据预处理包括地理数据的压缩、延长、合并、线状河流结构化等操作，最终生成制图数据。实施例中，压缩是指将线状和面状数据，按照纸面距离0.1mm的阈值进行道格拉斯压缩处理；合并是为了提高地图表达效率，改善最终地图数据的成图效果，将属性相同、首尾相接的线状地理数据连接为一条制图数据；延长，线状桥梁符号为半依比例尺符号，需要将线状桥梁中，低于最小纸面长度的桥梁地理数据延长至最小纸面长度；河流结构化是指将线状水系图层的数据按照最大转角的原则建立分支结构，以区分线状河流的支流与干流。

3        对制图数据进行制图表达，即符号化，本发明实施例所使用的制图表达方法采用本专利申请人的《一种通用地图的制备方法》（申请号200910273511.X）专利中所使用的方法。

4        按照制图专家知识库中指定的制图知识，对所需注记图层进行地图注记。这些待注记的地理数据图层在上一步骤已经过制图表达，但不是所有需要制图表达的图层都需要注记，因此需要根据地图注记专家知识库中的待注记图层名称获知注记目标，注记顺序则是根据地图注记专家知识库中的注记图层优先级。根据实施例在步骤1.2设定的注记图层优先级顺序，依次为：面状水系、面状居民地、线状水系、道路、等高线、高程点、点状居民地。

4.1面状水系图层注记：

面状水系图层是典型的面状图层，注记步骤如下：

4.1.1首先根据

公式计算待注记面状地理要素的形状因子α，根据形状因子来确立具体的注记方式，α为待注记面状地理要素的形状因子；L为待注记面状地理要素的周长；S为待注记面状地理要素的面积。

为方便实施参考起见，实施例提供了具体由形状因子α确定注记方式的方案：

1）在满足以下三种条件之一时，进行普通面状注记，

当α小于9.5且长轴的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，按照沿着面状地物的中心点注记；

当α小于9.5但长轴的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

当α大于13且边界曲线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

2）在满足以下两种条件之一时，进行面外沿线注记，

当α小于13且骨架线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线来注记；

当α大于13且边界曲线的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线注记；

3）在满足以下条件时，进行面内骨架线注记；

当α小于13且骨架线的长度大于注记字符串的总长度(或总宽度)时，沿面状地物的骨架线注记；

4）在满足以下条件时，进行散列式注记，

当多个待注记面状地理要素空间位置上接近，并且注记字段和注记内容完全一致时，求取各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，把该凸壳当做点，按照对点状地理要素注记的方式分别注记。

所述长轴是指，过待注记面状地理要素的中心点作一条平行于X轴或Y轴的直线，得到位于待注记面状地理要素内的横线段和纵线段，横线段和纵线段中较长者为长轴。

（1）若为普通面状注记，则按照对点状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素。参照权利要求书步骤a1~步骤a4即可实现注记，实施例提供具体说明如下：

假定待注记面状地理要素标记为A，注记字号标记为H，将以要素A符号化后的符号图形的凸壳为定位线、半径根据注记候选区半径设定的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H，栅格化后的区域为要素A的注记摆放区域S；

基于Gestalt理论，计算要素A的注记摆放区域S各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前面状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；检测要素A的注记与其他注记及图层集合L是否存在压盖冲突，若不存在冲突，则保留要素A的注记；若存在冲突，则在要素A的注记摆放区域S范围内，找出与其他注记及图层集合L不存在冲突的区域，该区域为要素A的不冲突注记区域S’；

在要素A的不冲突注记区域S’中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A重新进行注记操作。

图6为本发明实施例的面状要素候选注记区域示意图。其中网格填充区域表示面状要素，斜线填充区域表示该面状要素的注记候选区域，该区域的生成过程如下：假定待注记面状地理要素标记为A，注记字号标记为H，将以要素A符号化后的符号图形的凸壳为定位线、半径为10H的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H，栅格化后的区域为要素A的注记摆放区域S。坐标轴的数值表明在注记候选位置注记摆放的优先级别，此图上的数值1、2、3、4含义为：面状要素右侧的注记候选位置优先级最高，面状要素下方的注记候选位置优先级次高、面状要素上方的注记候选位置优先级再次，面状要素左侧的注记候选位置优先级最低。

（2）若为面外沿线注记，则首先计算待注记要素的边界曲线，以边界曲线为参考，按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素。参照权利要求书步骤b1~步骤b3即可实现注记，实施例提供具体说明如下：

假定待注记面状地理要素标记为A，根据地图注记专家知识库中的注记字隔、注记间隔和注记距离，参照要素A的边界曲线对要素A进行注记操作得到注记串，并生成注记串的注记候选位置，注记串是能够参照待注记线状地理要素进行滑动的注记单元；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前面状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；将要素A的注记串中的各个注记候选位置与其他注记及其不能压盖的图层进行检测，找出要素A的注记串中，与其他注记及图层集合L不存在压盖冲突的集合，标记为A_S；

基于Gestalt理论，在集合A_S中计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，在最佳注记位置对要素A重新进行注记操作。

（3）若为面内骨架线注记，则计算待注记要素的骨架线，以骨架线为参考，按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素。同样参照权利要求书步骤b1~步骤b3即可实现注记，实施例提供具体说明如下：

假定待注记面状地理要素标记为A，根据地图注记专家知识库中的注记字隔、注记间隔和注记距离，参照要素A的骨架线对要素A进行注记操作得到注记串，并生成注记串的注记候选位置，注记串是能够参照待注记线状地理要素进行滑动的注记单元；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前面状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；将要素A的注记串中的各个注记候选位置与其他注记及其不能压盖的图层进行检测，找出要素A的注记串中，与其他注记及图层集合L不存在压盖冲突的集合，标记为A_S；

基于Gestalt理论，在集合A_S中计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，在最佳注记位置对要素A重新进行注记操作。

（4）若为散列式注记，则计算各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，按照对点状地理要素注记的方式注记各个待注记面状地理要素。这些待注记面状地理要素空间位置上接近，并且注记字段和注记内容完全一致，本领域也称为待注记要素群。参照权利要求书步骤a1~步骤a4即可实现注记，实施例提供具体说明如下：

假定待注记面状地理要素群标记为A_n，注记字号标记为H，将以要素群A_n的凸壳为定位线、半径为10H的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H；栅格化后的区域为要素群A_n的注记摆放区域S；

基于Gestalt理论，计算要素群A_n的注记摆放区域S各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素群A_n进行注记操作；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前面状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；检测要素群A_n的注记与其他注记及图层集合L是否存在压盖冲突，若不存在冲突，则保留要素群A_n的注记；若存在冲突，则在要素群A_n的注记摆放区域S范围内，找出与其他注记及图层集合L不存在冲突的区域，该区域为要素群A_n的不冲突注记区域S’；

在要素群A_n的不冲突注记区域S’中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素群A_n进行注记操作。参见图7，要素群A_n的注记为贯庄村。

图8为面状要素注记参照面内骨架线实现的示意图，面状要素可以完全容纳整个注记结果，按照面状要素的骨架线分布布置注记结果。图9为面状要素注记在面外沿线注记的示意图，当注记字符串的总长度或总宽度变大、面状要素不足以完全容纳整个注记结果时，按照面状要素的边界曲线分布布置注记结果。

4.2面状居民地层注记：

面状居民地层也属于面状图层，面状居民地层注记过程与面状水系图层注记相同。面状居民地层一般只存在普通面状注记和散列式注记两种方式。

4.3线状水系层注记：

线状水系层是典型的线状图层，假定水系层中某个待注记线状水系要素标记为A，按照注记专家知识库的规则（注记字隔、注记间隔和注记距离），对要素A进行地图注记操作得到注记串，并生成注记串的注记候选位置，注记串是能够参照待注记线状地理要素进行滑动的注记单元；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前线状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；将要素A的注记串中的各个注记候选位置与其他注记及其不能压盖的图层进行检测，找出要素A的注记串中，与其他注记及图层集合L不存在压盖冲突的集合，标记为A_S；

基于Gestalt理论，在A_S中计算各个候选注记位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作。

然后，按照同样方式对线状水系层中的下一个待注记线状地理要素进行注记操作。

为便于实施参考起见，本发明还提供了，待注记线状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

                     （3）

                             （4）

   （5）

                             （6）

                                 （7）

在（3）式中，w为线状符号的绘制宽度，根据我国确立的地图编绘规范，其取值范围为[0.1,0.4]；

为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值，注记与曲线间隔为线宽的3倍左右为宜，最大一般不应超过1.5mm；

在（4）式中，为各个注记候选位置与地图符号之间的接近程度，R为注记与要素A的相对位置关系，M为注记相对要素A的居中性，C为注记段的弯曲程度；

在（6）式中，L₁表示要素A的注记段中单个字符中心点在要素A的投影点P与要素A的端点P’之间的最小长度；L₂表示要素A的长度；

在（7）式中，S表示要素A的注记段两端点P₁、P₂的直线段L’分割曲线段P₁P₂后两侧图形面积的总和；L为直线段L’的长度。

如图3，本发明实施例所使用的线状要素注记段弯曲度的主要参数，可参考公式（7），其中P₁、P₂为注记字符在注记要素上的投影点，L’表示两端点P₁、P₂的连线，L为该连线长度。

图5为本发明实施例线状要素注记串示意图，g表示注记串内部注记的沿线字隔大小，d表示注记串注记的沿线间距大小。

4.4等高线层注记：

等高线层也属于线状图层，等高线层注记过程与线状水系层注记相同。

4.5道路层注记：

道路层也属于线状图层，道路层注记过程与线状水系层注记相同。

4.6点状居民地层注记：

点状居民地层属于点状图层，假定层中某个待注记点状地理要素标记为A，注记字号标记为H，将以要素A符号化后的符号图形的凸壳为定位线、半径为10H的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H。栅格化后的区域为要素A的注记摆放区域S；

基于Gestalt理论，计算要素A的注记摆放区域S各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前点状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；检测要素A的注记与其他注记及图层集合L是否存在压盖冲突，若不存在冲突，则继续对点状图层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作；若存在冲突，则在要素A的注记摆放区域S范围内，找出与其他注记及图层集合L不存在冲突的区域，该区域为要素A的不冲突注记区域S’；

在要素A的不冲突注记区域S’中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作。

然后，按照同样方式对点状居民地层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作。

为便于实施参考起见，本发明还提供了待注记点状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

      （1）

                    （2）

在式（1）中，r为点状地图符号的外接圆半径；

为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值，最大一般不应超过0.5mm；

在式（2）中，为各个注记候选位置与点状地图符号之间的接近程度，取值范围为[0,1]，该值越小，表明注记与地图符号之间的接近程度越好，

为各个注记候选位置的优先级，N指的是注记候选位置的个数。

图4为本发明实施例的点状要素注记八候选位置标志值示意图，按照八候选位置，当对点状要素进行注记时，注记位置与地图符号之间的接近程度，依次随图4所示的八个候选位置注记-1、注记-2、注记-3、注记-4、注记-5、注记6、注记-7、注记-8降低。即注记-1的优先级最高，级别为8，注记-8的优先级最低，级别为1。具体实施时，也可设置四个、十六个或三十二个候选位置。

4.7高程点层注记：

高程点图层也属于点状图层，高程点图层注记过程与点状居民地层注记相同。

本发明所提供技术方案可以采用计算机软件技术具体实现，实施例采用C#编写，具有以上完全功能，接口变量包括：待注记图层、栅格化栅格边长（一般为注记的字号大小，过小自动配置注记精度高但速度快，过大自动配置注记精度小但速度快）。

以上所述、仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (5)

1.一种计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、设置地图注记专家知识库，地图注记专家知识库中的注记信息包括待注记图层名称、注记图层优先级、注记避让优先级、注记候选区半径、注记字号、注记字隔、注记间隔和注记距离；

步骤2、输入地理数据图层，进行制图表达；

步骤3、根据地图注记专家知识库中的待注记图层名称及注记图层优先级，对待注记的各地理数据图层进行地图注记自动配置，配置实现方式如下，

A、对点状图层进行注记自动配置包括以下步骤，

步骤a1、设点状图层中的某个待注记点状地理要素标记为A，注记字号标记为H，将以要素A符号化后的符号图形的凸壳为定位线、半径根据注记候选区半径设定的缓冲区区域进行栅格化，栅格边长为H，栅格化后的区域为要素A的注记摆放区域S；

步骤a2、基于Gestalt理论，在要素A的注记摆放区域S中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

步骤a3、根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前点状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；检测要素A的注记与其他注记及图层集合L是否存在压盖冲突，若不存在冲突，则进入步骤a5，对点状图层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作；若存在冲突，则在要素A的注记摆放区域S范围内，找出与其他注记及图层集合L不存在冲突的区域，该区域为要素A的不冲突注记区域S’；

步骤a4、基于Gestalt理论，在要素A的不冲突注记区域S’中，计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A重新进行注记操作；

步骤a5、返回重复步骤a1~步骤a4，对点状图层中的下一个待注记点状地理要素进行注记操作，直到遍历整个点状图层的所有待注记点状地理要素，完成整个点状图层的注记；

B、对线状图层进行注记自动配置包括以下步骤，

步骤b1、设线状图层中的某个待注记线状地理要素标记为A，根据地图注记专家知识库中的注记字隔、注记间隔和注记距离，对要素A进行注记操作得到注记串，并生成注记串的注记候选位置，注记串是能够参照待注记线状地理要素进行滑动的注记单元；

步骤b2、根据地图注记专家知识库中的注记避让优先级，获取当前线状图层的注记不能压盖的图层集合，将该图层集合标记为L；将要素A的注记串中的各个注记候选位置与其他注记及其不能压盖的图层进行检测，找出要素A的注记串中，与其他注记及图层集合L不存在压盖冲突的集合，标记为A_S；

步骤b3、基于Gestalt理论，在集合A_S中计算各个注记候选位置的注记评价参数值，得出最佳注记位置，对要素A进行注记操作；

步骤b4、返回重复步骤b1~步骤b3，对线状图层中的下一个待注记线状地理要素进行注记操作，直到遍历整个线状图层的所有待注记线状地理要素；

步骤b5、将线状图层中所有待注记线状地理要素的注记串离散，得到线状图层最终的注记结果；

C、根据面状图层中待注记面状地理要素的形状因子，对面状图层进行注记自动配置，具体配置方式如下，

若为普通面状注记，则按照对点状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为面外沿线注记，则计算待注记面状地理要素的边界曲线，以边界曲线为参考，按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为面内骨架线注记，则计算待注记面状地理要素的骨架线，以骨架线为参考，对待注记要素按照对线状地理要素注记的方式注记待注记面状地理要素；

若为散列式注记，则计算各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，按照对点状地理要素注记的方式注记各个待注记面状地理要素。

2.根据权利要求1所述计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其特征在于：待注记面状地理要素的形状因子公式为：

α为待注记面状地理要素的形状因子；L为待注记面状地理要素的周长；S为待注记面状地理要素的面积；

1）在满足以下三种条件之一时，进行普通面状注记，

当α小于9.5且长轴的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，按照沿着面状地物的中心点注记；所述长轴是指，过待注记面状地理要素的中心点作一条平行于X轴或Y轴的直线，得到位于待注记面状地理要素内的横线段和纵线段，横线段和纵线段中较长者为长轴；

当α小于9.5但长轴的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

当α大于13且边界曲线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，把面状地物当作点来注记；

2）在满足以下两种条件之一时，进行面外沿线注记，

当α小于13且骨架线的长度小于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线来注记；

当α大于13且边界曲线的长度大于注记字符串的总长度或总宽度时，沿面状地物的边界曲线注记；

3）在满足以下条件时，进行面内骨架线注记；

当α小于13且骨架线的长度大于注记字符串的总长度(或总宽度)时，沿面状地物的骨架线注记；

4）在满足以下条件时，进行散列式注记，

当多个待注记面状地理要素空间位置上接近，并且注记字段和注记内容完全一致时，求取各个待注记面状地理要素所构成要素群的凸壳，把该凸壳当做点，按照对点状地理要素注记的方式进行注记。

3.根据权利要求1或2所述计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其特征在于：在所述步骤a1中，待注记点状地理要素的注记候选区半径设定为注记字号的10倍。

4.根据权利要求1或2所述计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其特征在于：在所述步骤a2中，待注记点状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

      （1）

                 （2）

在式（1）中，r为点状地图符号的外接圆半径；

为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值；

在式（2）中，为各个注记候选位置与点状地图符号之间的接近程度，取值范围为[0,1]，该值越小，表明注记与地图符号之间的接近程度越好，

为各个注记候选位置的优先级，N指的是注记候选位置的个数。

5.根据权利要求1或2所述计算机地图制图中的地图注记自动配置方法，其特征在于：在所述步骤b3中，待注记线状地理要素A的Gestalt注记评价指标为：

                      （3）

                           （4）

   （5）

                            （6）

                                （7）

在（3）式中，w为线状符号的绘制宽度，根据我国确立的地图编绘规范，其取值范围为[0.1,0.4]；

为符号图形与符号注记之间的距离，为经验值；

在（4）式中，

为各个注记候选位置与地图符号之间的接近程度，R为注记与要素A的相对位置关系，M为注记相对要素A的居中性，C为注记段的弯曲程度；

在（6）式中，L₁表示要素A的注记段中单个字符中心点在要素A的投影点P与要素A的端点P’之间的最小长度；L₂表示要素A的长度；

在（7）式中，S表示要素A的注记段两端点P₁、P₂的直线段L’分割曲线段P₁P₂后两侧图形面积的总和；L为直线段L’的长度。

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