CN104851093A - 基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，包括步骤：步骤1，生成接边特征线，具体为：利用接边容差距离d_t为阈值，切割矢量面的边界线，生成接边特征线；步骤2，简化接边特征线，具体为：剔除接边特征线上的冗余共线节点，简化接边特征线；步骤3：检测接边特征点；步骤4，接边判断，具体为：利用接边特征点进行接边判断。本发明以检查接边错误位置为目的，利用矢量面到接边线的距离值与弧段转角角度值作为参考量检测接边特征点，并基于接边特征点匹配结果进行接边错误的检测，准确、高效的完成矢量面数据接边错误检测并准确定位。

Description

基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法

技术领域

本发明涉及一种矢量面数据接边检测技术，具体说是一种利用距离与角度进行矢量面数据接边特征点的查找、检测与匹配技术。

背景技术

鉴于采集地理数据涉及广阔的空间范围、地理数据的数据量巨大及采集能力的局限性，地理数据往往采用分区域的方式进行采集，因此不同区域采集到的数据的接边质量就直接影响到后期数据分析结果的可靠性与价值。矢量面数据接边检测问题一直是地理数据接边的一个难点，也是有效修复矢量面数据接边错误的重要保证。

由于矢量点数据不涉及接边问题、矢量线数据接边极为简单，因此矢量面数据接边问题是矢量数据接边的主要研究内容。矢量面数据接边是指接边线两侧的矢量面边界线位置相互匹配，不存在错误、缝隙，且位置相互匹配的两个面的属性相同。

目前，对于矢量数据接边问题相关学者已进行了系统性的讨论(朱欣焰，张建超，李德仁，等.无缝空间数据库的概念、实现与问题研究[J].武汉大学学报(信息科学版).2002(04):382-386.)，而矢量接边检查是矢量数据质量的重要组成部分(付建德，富莉，张海印.城市基础地理空间数据建库中的质量控制研究[J].测绘科学.2005(06):68-69。宗刚军.GIS数据质量控制的分析研究[J].西安科技大学学报.2009(05):631-636.)，目前已经取得较多的研究成果。2002年，刘兴权等探讨了利用AutoCAD Map2000进行图形接边的基本方法(牛续苗，刘兴权，尹长林.AutoCADMap2000与图形接边[J].三晋测绘.2002(Z1):71-72)。2007年，刘鸿渐研究了利用ArcGIS软件进行图形接边的实现方法(刘鸿剑，阮见，周万春.基于ArcGIS的矢量图形接边方法的探讨[J].科技广场.2007(11):131-133.)。2010年，张赢等研究了一种自动化图幅接边的虚拼接方法(张赢，汪荣峰，廖学军.数字地图图幅接边的虚拼接算法[J].计算机工程与设计.2010(16):3640-3643)。2011年，周丽珠(张赢，汪荣峰，廖学军.数字地图图幅接边的虚拼接算法[J].计算机工程与设计.2010(16):3640-3643)、闫会杰(闫会杰，吕志勇，张建平.矢量数据入库后的接边处理[J].测绘技术装备.2011(03):56-57)等分别提出一种数据入库后的接边处理方法。2012年，张新长等提出了一种自适应的矢量数据增量更新方法。

目前关于矢量面数据接边的研究主要存在以下两个问题：

(1)面向标准分幅组织的数据进行研究，接边线为直线，缺乏对按照行政区划组织的矢量数据接边问题的探讨，难以处理接边线为不规则曲线的情况。

(2)采用接边线缓冲面与待接边面的边界线求交点作为接边特征点，导致接边特征点不为原始数据上的节点，易出现错误。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法。

根据本发明提供的一种基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，包括如下步骤：

步骤1，生成接边特征线，具体为：利用接边容差距离d_t为阈值，切割矢量面的边界线，生成接边特征线；

步骤2，简化接边特征线，具体为：剔除接边特征线上的冗余共线节点，简化接边特征线；

步骤3：检测接边特征点；

步骤4，接边判断，具体为：利用接边特征点进行接边判断。

优选地，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：对接边线作缓冲区操作，生成缓冲距离为d_t的缓冲面作为切割面；

步骤1.2：利用切割面与矢量面边界线进行几何交集运算，交集即为接边特征线。

优选地，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：遍历相连的接边特征线上的除了第一个节点与最后一个节点之外的所有节点，判断该节点与相邻的两个节点相连生成的线段是否共线，若共线则判定该点为冗余共线点，并剔除该节点，直到不存在冗余共线点为止。

优选地，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：从相连的接边特征线上位于一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.2：从相连的接边特征线上位于另一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.3：若一条接边特征线没有检测到接边特征点或只有一个接边特征点，则判定该接边特征线处不接边。

优选地，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：进行接边特征点匹配，具体为：利用距离阈值对检测到的接边特征点进行匹配，若接边线两侧的接边特征点之间的距离小于距离阈值，则将此两点标记为已匹配，否则标记为不匹配；

步骤4.2：进行接边判断，具体为：未标记为匹配的接边特征点即为位置不接边的定位点；若已匹配的接边特征点所对应的矢量面属性不一致，则为属性不接边的定位点；若接边特征点位置匹配且对应的矢量面属性值一致，则判定为接边无错误。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供一种矢量面数据接边检测技术，该技术利用矢量面到接边线的距离值与弧段转角角度值作为参考量检测接边特征点，通过匹配接边特征点的方式检测接边错误位置；不依赖于接边线的具体形态，能够适用于任意类型的接边线情况的矢量面数据接边检查。

2、本发明应用实施能够为多种接边要求下的矢量面数据接边错误检测与定位提供准确、高效的技术支撑，具体表现为：

(1)利用参与接边的矢量面数据自身节点进行接边特征点的检测与匹配，针对每一个要素进行接边特征点的检测，保证符合接边条件的所有要素全部纳入接边检测，防止出现漏检，并利用矢量面数据自身节点作为检测依据，能有效保证检测结果的准确性。

(2)可以适用于多种类型的接边问题检查，克服了传统的接边检查技术只适用于标准分幅组织的数据，接边线为直线的接边问题检查的局限性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为冗余共线点剔除原理。

图2为接边特征点检测原理。

图3为实施例接边区域图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为解决现有矢量面数据接边检查工作中存在的问题，本发明提供一种矢量面数据接边检测技术，本发明以检查接边错误位置为目的，利用矢量面到接边线的距离值与弧段转角角度值作为参考量检测接边特征点，并基于接边特征点匹配结果进行接边错误的检测，准确、高效的完成矢量面数据接边错误检测并准确定位。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体步骤如下：

步骤1，生成接边特征线

利用接边容差距离d_t为阈值，切割矢量面的边界线，生成接边特征线；

步骤1.1：对接边线作缓冲区操作，生成缓冲距离为d_t的缓冲面作为切割面；

步骤1.2：利用切割面与矢量面边界线进行几何交集运算，交集即为接边特征线；

步骤2，简化接边特征线

剔除接边特征线上的冗余共线节点，简化接边特征线(图1)；

步骤2.1：遍历相连的接边特征线上的除了第一个节点与最后一个节点之外的所有节点，判断该节点与相邻的两个节点相连生成的线段是否共线，若共线则判定该点为冗余共线点，并剔除该节点，直到不存在冗余共线点为止；

步骤3：检测接边特征点(图2)

步骤3.1：从相连的接边特征线上位于一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.2：从相连的接边特征线上位于另一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.3：若一条接边特征线没有检测到接边特征点或只有一个接边特征点，则判定该接边特征线处不接边；

步骤4，接边判断

利用接边特征点进行接边判断；

步骤4.1：进行接边特征点匹配，具体为：利用距离阈值对检测到的接边特征点进行匹配，若接边线两侧的接边特征点之间的距离小于距离阈值，则将此两点标记为已匹配，否则标记为不匹配；

步骤4.2：进行接边判断，具体为：未标记为匹配的接边特征点即为位置不接边的定位点；若已匹配的接边特征点所对应的矢量面属性不一致，则为属性不接边的定位点；若接边特征点位置匹配且对应的矢量面属性值一致，则判定为接边无错误。

以下以四川省地理国情普查中四川省宜宾市长宁县、珙县及江安县的地表覆盖数据接边检测为实施例(图3)。

本实施例利用.NET平台开发出本发明提供的矢量面数据接边检测算法，在本实施例中，接边检测的搜索距离及容差距离如下表所示。

利用本发明提供的矢量面接边检查方法对长宁县-珙县及长宁县-江安县的地表覆盖面数据进行接边检测，检查时间为7分钟，检测结果统计如下表所示：

利用本发明提供的矢量面数据接边检查方法对四川省地理国情普查中四川省宜宾市长宁县、珙县及江安县的地表覆盖数据接边检测，检测结果表明本发明提供的接边检测技术能够以100％的准确率检查出位置接边处属性不一致的接边错误，以95％以上的准确率检测处位置不接边的错误。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，生成接边特征线，具体为：利用接边容差距离d_t为阈值，切割矢量面的边界线，生成接边特征线；

步骤2，简化接边特征线，具体为：剔除接边特征线上的冗余共线节点，简化接边特征线；

步骤3：检测接边特征点；

步骤4，接边判断，具体为：利用接边特征点进行接边判断。

2.根据权利要求1所述的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：对接边线作缓冲区操作，生成缓冲距离为d_t的缓冲面作为切割面；

步骤1.2：利用切割面与矢量面边界线进行几何交集运算，交集即为接边特征线。

3.根据权利要求2所述的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：遍历相连的接边特征线上的除了第一个节点与最后一个节点之外的所有节点，判断该节点与相邻的两个节点相连生成的线段是否共线，若共线则判定该点为冗余共线点，并剔除该节点，直到不存在冗余共线点为止。

4.根据权利要求3所述的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：从相连的接边特征线上位于一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.2：从相连的接边特征线上位于另一端的节点开始，遍历简化后接边特征线上的节点，计算节点到接边线的距离d及节点所连接的两条弧段的转角α，若距离d与转角α都小于设定阈值，则停止遍历，该点即为接边特征点；

步骤3.3：若一条接边特征线没有检测到接边特征点或只有一个接边特征点，则判定该接边特征线处不接边。

5.根据权利要求4所述的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检测方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：进行接边特征点匹配，具体为：利用距离阈值对检测到的接边特征点进行匹配，若接边线两侧的接边特征点之间的距离小于距离阈值，则将此两点标记为已匹配，否则标记为不匹配；

步骤4.2：进行接边判断，具体为：未标记为匹配的接边特征点即为位置不接边的定位点；若已匹配的接边特征点所对应的矢量面属性不一致，则为属性不接边的定位点；若接边特征点位置匹配且对应的矢量面属性值一致，则判定为接边无错误。