CN105390062A - 矢量国界线位置精度比对审核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矢量国界线位置精度比对审核方法，通过提取标准国界线和待审国界线特征点，对特征点进行位置精度比对，计算对应特征点的欧式距离，若对应特征点的欧氏距离D满足限差a范围要求，则进行下一步，否则进行相应弧段标注；在待审国界线重新构建新的标准国界线进行位置偏差处理；利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对，若达到精度要求，则审核通过，否则，对待审国界线B进行弧段标注。本发明通过提取特征点，引入夹角链码序列对不同分段的位置精度进行比对来评估线实体整体形态的相似度，大大提高了国界线审核的精度和效率，普适性较强，效果较好，同样适用于陆地边界线的精度审核，极大地提高自动化程度，缩短审核周期。

Description

矢量国界线位置精度比对审核方法

技术领域

本发明涉及国界线位置精度比对领域，特别涉及一种矢量国界线位置精度比对审核方法。

背景技术

在电子计算机应用于生产之前，地图出版使用刻图和绘图工具进行编稿和原图清绘，使用复照仪进行出版原图的复照、翻晒、分版、分涂等工艺。随着技术的革新，地图出版如今采用先进的电子计算机、数字化仪、扫描仪、绘图机等系统硬件及图形的输入、识别、制图等软件，实现了资料的数字化、符号化和生产出版的自动化。在数据的获取与编辑阶段，为保证纸质资料扫描矢量化、图表资料录入以及制图编辑成果的正确，要在成图后打印出属性样图、全要素彩色样图，进行逐级的校对、审查，并返回作业员作修编工作；在建库与维护阶段，要对数字地图进行数据结构、拓扑结构等内容的检查；在数据输出阶段；为保证纸质地图出版的质量，要对彩色合成样图、分版样图及胶片进行逐级的审查验收。随着网络技术的发展，地图审查有了新的前进方向。针对国家测绘局地图审核业务开发的国家测绘局地图远程审查系统，基于Internet网络实现了异地地图送审、在线受理、技术审查和行政审批。该系统于2007年投入使用,主要以审查单张地图和书刊插图为主。目前，国内有一百多家出版社在该系统进行了注册。

随后，针对新兴网络地图在管理和审查上的不足，国家测绘局管理信息中心研发了Internet环境下的地图审查系统，从网上监管、在线审查和标准样图发布等三个环节对网络地图进行质量控制，为地图管理部门的网上监管提供了必要的技术手段。空间数据自动化审核的研究从20世纪80年代开始，美国测绘界制定了大比例尺线划图的精度标准。国际制图协会从数据源、属性精度、位置精度、数据完备性、语义精度、逻辑一致性等各方面，对构成空间数据质量的元素进行定义。国内的相关研究主要开展于20世纪90年代中后期，延续至今已有相当的研究成果。李德仁院士构造了矢量GIS中线要素的定位不确定性模型，给出了衡量点、线定位误差的精度指标；童小化提出了对GIS数字化数据误差的分布进行检验和处理的方法；华慧进行了数字化地图位置精度的统计分析地图数字化空间数据的质量控制的研究；刘文宝引入了衡量GIS数字曲线复杂性的四种指标，提出了误差建模中趋势项分离的样条函数法；赵耀龙提出了将模糊信息处理技术应用于空间数据质量控制的思路与方法。

在线要素化简上，Douglas-Peucker为实现曲线综合提出了著名的D-P算法；Buttenfield提出了Striptree的方法；Visvalingam和Whyatt提出了基于曲线图形分析的方法以化简曲线；Li和OpenShaw提出了依赖比例尺循环方法来化简曲线。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种矢量国界线位置精度比对审核方法，通过提取标准国界线和待审国界线特征点，并引入夹角链码序列对不同分段的位置精度进行比对，来评估线实体整体形态的相似度，大大提高了国界线审核的精度和效率，普适性较强，效果较好，同样适用于陆地边界线的精度审核，极大地提高自动化程度，缩短审核周期。

按照本发明所提供的设计方案，一种矢量国界线位置精度比对审核方法，具体包含如下步骤：

步骤1.提取特征点，提取标准国界线A特征点，组成特征点集{P₁,P₂,……P_N}，记为T₁；提取待审国界线B特征点，组成特征点集{L₁,L₂,……L_N}，记为T₂；

步骤2.对特征点集T₁和特征点集T₂进行位置精度比对，计算T₁和T₂中对应特征点的欧式距离D，若对应特征点的欧氏距离D满足距离限差a范围要求，则进行下一步，否则，则将对应的待审国界线B特征点进行弧段标注；

步骤3.基于标准国界线A划分待审国界线B，将标准国界线A特征点在待审国界线B上重新构建新的标准国界线A’，进行位置偏差处理；

步骤4.对标准国界线A’和待审国界线B利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对，若达到精度要求，则审核通过，否则，对待审国界线B进行弧段标注。

上述的，步骤1中提取特征点，具体包含如下内容：

步骤2.1.连接标准国界线或待审国界线的两个端点S、E；

步骤2.2.找出端点S、E两点间弧段上到SE连线最大距离点C，连线SC、EC；

步骤2.3.找出SC弧段上到SC连线最大距离点D，EC弧段上到EC连线最大距离点E；

步骤2.4.依次类推，直到弧段上到对应连线的最大距离小于设定阈值为止，两个端点S、E弧段之间找出的一系列最大距离点即组成对应的组成特征点集。

上述的，步骤3还包含如下内容：若对应特征点的欧式距离D满足距离限差a范围要求，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以L_j为待审国界线上的特征点，进行分段；若对应特征点的欧式距离D在距离限差a范围外，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以标准国界线A’对应的特征点P_i代替特征点L_j进行位置偏差处理，即待审国界线B对应的相邻特征点更新为L_j-1、P_i、L_j+1；若标准国界线A’特征点P_i与相近的待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1之间的距离大于特征点P_i到相邻特征点L_j、L_j+1连线的距离，则在待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1中间插入特征点P_i，即待审国界线B对应的特征点更新为L_j、P_i、L_j+1。

上述的，步骤4中利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对具体包含如下内容：

步骤4.1.对待审国界线B从首特征点Fp开始，以Fp为圆心，以c为半径做圆，将圆与待审国界线B交点即为M1，并计入点集S1；

步骤4.2.依照步骤4.1，从M1开始做圆，依次类推，直至循环到待审国界线B的另一个端点Ep，点集S1＝{M1、M2、M3……Mm}，并生成等长有向线段；

步骤4.3.依照步骤4.1、4.2，对标准国界线A’进行相应循环，得到点集{N1、N2、N3……Nn}，记为S2，并生成等长有向线段，若n＝m，则进行下一步骤，否则，判定Fp、Ep间弧段存在差异，对待审国界线B0进行弧段标注；

步骤4.4.依据步骤4.2和步骤4.3中得到的等长有向线段，分别构建夹角链码序列，并对标准国界线A’和待审国界线B特征点间弧段进行相似度比对。

优选的，步骤4.4中的相似度比对具体包含如下内容：将依据步骤4.2得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁，α₂，…α_k，…，α_n-1)，记为K，将依据步骤4.3得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁’，α₂’，…α_k’，…，α_n-1’)，记为K’，进行相似度比对，根据公式计算得到弧段差异指标dif，若dif大于弧段差异限差tola，则对待审国界线B进行弧段标注，否则，审核通过。

本发明的有益效果：

本发明首先提取国家线特征点，基于特征点比对待审国界线是否符合位置精度限差要求，对不符合限差的给出标注，并以特征点为基准划分待审国界线，运用夹角链码序列计算对应特征点间弧度的相似性，并标注超出精度限差的弧段，大大提高国界线审核的精度和效率，普适性较强，效果较好，改变地图审核过程中通过人眼目视判读的模式，提升了国界线审核的准确性和规范性，提高审图效率，大大缩短了审图周期。

附图说明：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的实施例三提取特征点示意图一；

图3为本发明的实施例三提取特征点示意图二；

图4为本发明的实施例三提取特征点示意图三；

图5为本发明的实施例三提取特征点示意图四；

图6为本发明的实施例三待审国界线位置偏差处理示意图；

图7为本发明的实施例三利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对示意图一；

图8为本发明的实施例三利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对示意图二；

图9为本发明的实施例三利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对示意图三；

图10为本发明的实施例三用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对中相似度比对示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例一，参见图1所示，一种矢量国界线位置精度比对审核方法，具体包含如下步骤：

步骤1.提取特征点，提取标准国界线A特征点，组成特征点集{P₁,P₂,……P_N}，记为T₁；提取待审国界线B特征点，组成特征点集{L₁,L₂,……L_N}，记为T₂；

步骤2.对特征点集T₁和特征点集T₂进行位置精度比对，计算T₁和T₂中对应特征点的欧式距离D，若对应特征点的欧氏距离D满足距离限差a范围要求，则进行下一步，否则，则将对应的待审国界线B特征点进行弧段标注；

步骤3.基于标准国界线A划分待审国界线B，将标准国界线A特征点在待审国界线B上重新构建新的标准国界线A’，进行位置偏差处理；

步骤4.对标准国界线A’和待审国界线B利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对，若达到精度要求，则审核通过，否则，对待审国界线B进行弧段标注。

实施例二，与实施例一基本相同，不同之处在于：步骤1中提取特征点，具体包含如下内容：

步骤2.1.连接标准国界线或待审国界线的两个端点S、E；

步骤2.2.找出端点S、E两点间弧段上到SE连线最大距离点C，连线SC、EC；

步骤2.3.找出SC弧段上到SC连线最大距离点D，EC弧段上到EC连线最大距离点E；

步骤2.4.依次类推，直到弧段上到对应连线的最大距离小于设定阈值为止，两个端点S、E弧段之间找出的一系列最大距离点即组成对应的组成特征点集。

上述的，步骤3还包含如下内容：若对应特征点的欧式距离D满足距离限差a范围要求，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以L_j为待审国界线上的特征点，进行分段；若对应特征点的欧式距离D在距离限差a范围外，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以标准国界线A’对应的特征点P_i代替特征点L_j进行位置偏差处理，即待审国界线B对应的相邻特征点更新为L_j-1、P_i、L_j+1；若标准国界线A’特征点P_i与相近的待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1之间的距离大于特征点P_i到相邻特征点L_j、L_j+1连线的距离，则在待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1中间插入特征点P_i，即待审国界线B对应的特征点更新为L_j、P_i、L_j+1。

步骤4中利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对具体包含如下内容：

步骤4.1.对待审国界线B从首特征点Fp开始，以Fp为圆心，以c为半径做圆，将圆与待审国界线B交点即为M1，并计入点集S1；

步骤4.2.依照步骤4.1，从M1开始做圆，依次类推，直至循环到待审国界线B的另一个端点Ep，点集S1＝{M1、M2、M3……Mm}，并生成等长有向线段；

步骤4.3.依照步骤4.1、4.2，对标准国界线A’进行相应循环，得到点集{N1、N2、N3……Nn}，记为S2，并生成等长有向线段，若n＝m，则进行下一步骤，否则，判定Fp、Ep间弧段存在差异，对待审国界线B0进行弧段标注；

步骤4.4.依据步骤4.2和步骤4.3中得到的等长有向线段，分别构建夹角链码序列，并对标准国界线A’和待审国界线B特征点间弧段进行相似度比对。

步骤4.4中的相似度比对具体包含如下内容：将依据步骤4.2得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁，α₂，…α_k，…，α_n-1)，记为K，将依据步骤4.3得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁’，α₂’，…α_k’，…，α_n-1’)，记为K’，进行相似度比对，根据公式计算得到弧段差异指标dif，若dif大于弧段差异限差tola，则对待审国界线B进行弧段标注，否则，审核通过。

实施例三，参见图2～10所示，结合具体的实施方式及试验数据对本发明做进一步解释说明：

如图2所示，连接提取国界线目标的两个端点A、B；找出AB两点间弧段上到AB连线距离最大点C，连接AC、CB，图图3所示；依次找出AC两点间弧段上到AC连线距离最大点D，BC两点间弧段上到BC连线距离最大点E，如图4所示；依次类推，直到最大距离小于设定阈值，记得到一系列点，即为所要提取的特征点，如图5所示；计算待审国界线和标准国界线特征点集中对应特征点的欧式距离D，对欧式距离D超过距离限差a的待审国界线特征点给与标注“超出限差D-a”；依据标准国界线的特征点集在待审国界线上重新构建标准国界线，对位置偏差处理，如图6所示，其中，(1)表示对应特征点欧式距离在限差范围内，且标准国界线特征点P_i恰好是待审国界线某特征点L_j，(2)对应特征点的欧式距离在限差范围外，且标准国界线特征点恰好是待审国界线某特征点，标准国界线特征点代替待审国界线特征点的位置进行更新，即该处待审国界线更新为L_j-1、P_i、L_j+1的连线，(3)标准国界线特征点与待审国界线两特征点的距离大于与两特征点连线的距离，无论其与对应待审国界线特征点的欧式距离D是否在距离限差a范围内，均将标准图特征点插入待审国界线特征点L_j+1、L_j之间，即该处待审国界线更新为L_j、P_i、L_j+1；如图7所示，对待审图国界线，从首特征点Fp开始，以Fp为圆心，以c为半径作圆，交待审图国界线于点M₁，将点M₁记入点集S₁；从点M₁开始作圆，依次类推，直至循环到待审图国界线的另一端点Ep，如图8所示，S1＝{M₁、M₂、M₃…M_m}，共m个点，并生成等长有向线段；对标准图国界线，圆与标准图国界线形成一系列交点N_i，共n个点，记入点集S₂，记为{N₁、N₂、N₃…N_m}，并生成等长有向线段，如图9所示，当n＝m时，继续下一步，当n≠m时，Fp、Ep间的弧段差异较大，标注为有误，并不必再计算后面的相似度；当n＝m时，构建夹角链码序列来比对标准国界线和待审国界线特征点间弧段的相似度,夹角链码序列为A＝(α₁，α₂，…α_i，…，α_n-1)。其中夹角α_i为后一有向线段逆时针到前一有向线段的方向，如图10所示；得到待审图和标准图弧段的夹角链码序列A₁＝(α₁，α₂，…α_i，…，α_n-1)，A₂＝(α₁’，α₂’，…α_i’，…，α_n-1’)后，进行相似度比对，根据公式计算得两弧段差异指标dif，若大于弧段差异限差tola，则标注该弧段有误，否则审核通过。

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种矢量国界线位置精度比对审核方法，具体包含如下步骤：

步骤1.提取特征点，提取标准国界线A特征点，将提取的特征点按照从左到右顺序排列组成特征点集{P₁,P₂,……P_N}，记为T₁；提取待审国界线B特征点，将提取的特征点按照从左到右顺序排列组成特征点集{L₁,L₂,……L_N}，记为T₂；

步骤2.对特征点集T₁和特征点集T₂进行位置精度比对，计算T₁和T₂中对应特征点的欧式距离D，若对应特征点的欧氏距离D满足距离限差a范围要求，则进行下一步，否则，则将对应的待审国界线B特征点进行弧段标注；

步骤3.基于标准国界线A划分待审国界线B，将标准国界线A特征点在待审国界线B上重新构建新的标准国界线A’，进行位置偏差处理；

步骤4.对标准国界线A’和待审国界线B利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对，若达到精度要求，则审核通过，否则，对待审国界线B进行弧段标注。

2.根据权利要求1所述的矢量国界线位置精度比对审核方法，其特征在于：步骤1中提取特征点，具体包含如下内容：

步骤1.1.连接标准国界线或待审国界线的两个端点S、E；

步骤1.2.找出端点S、E两点间弧段上到SE连线最大距离点C，连线SC、EC；

步骤1.3.找出SC弧段上到SC连线最大距离点D，EC弧段上到EC连线最大距离点E；

步骤1.4.依次类推，直到弧段上到对应连线的最大距离小于设定阈值为止，两个端点S、E弧段之间找出的一系列最大距离点即组成对应的组成特征点集。

3.根据权利要求1所述的矢量国界线位置精度比对审核方法，其特征在于：步骤3还包含如下内容：若对应特征点的欧式距离D满足距离限差a范围要求，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以L_j为待审国界线上的特征点，进行分段；若对应特征点的欧式距离D在距离限差a范围外，且该对应特征点与待审国界线B的某特征点L_j重合，则以标准国界线A’对应的特征点P_i代替特征点L_j进行位置偏差处理，即待审国界线B对应的相邻特征点更新为L_j-1、P_i、L_j+1；若标准国界线A’特征点P_i与相近的待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1之间的距离大于特征点P_i到相邻特征点L_j、L_j+1连线的距离，则在待审国界线B相邻特征点L_j、L_j+1中间插入特征点P_i，即待审国界线B对应的特征点更新为L_j、P_i、L_j+1。

4.根据权利要求1中所述的矢量国界线位置精度比对审核方法，其特征在于：步骤4中利用夹角链码相似度比对算法进行位置精度比对具体包含如下内容：

步骤4.1.对待审国界线B从首特征点Fp开始，以Fp为圆心，以c为半径做圆，将圆与待审国界线B交点即为M1，并计入点集S1；

步骤4.2.依照步骤4.1，从M1开始做圆，依次类推，直至循环到待审国界线B的另一个端点Ep，点集S1＝{M1、M2、M3……Mm}，并生成等长有向线段；

步骤4.3.依照步骤4.1、4.2，对标准国界线A’进行相应循环，得到点集{N1、N2、N3……Nn}，记为S2，并生成等长有向线段，若n＝m，则进行下一步骤，否则，判定Fp、Ep间弧段存在差异，对待审国界线B0进行弧段标注；

步骤4.4.依据步骤4.2和步骤4.3中得到的等长有向线段，分别构建夹角链码序列，并对标准国界线A’和待审国界线B特征点间弧段进行相似度比对。

5.根据权利要求4所述的矢量国界线位置精度比对审核方法，其特征在于：步骤4.4中的相似度比对具体包含如下内容：将依据步骤4.2得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁，α₂，…α_k，…，α_n-1)，记为K，将依据步骤4.3得到的等长有向线段构建的夹角链码序列(α₁’，α₂’，…α_k’，…，α_n-1’)，记为K’，进行相似度比对，根据公式计算得到弧段差异指标dif，若dif大于弧段差异限差tola，则对待审国界线B进行弧段标注，否则，审核通过。