CN108595509A - 一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统 - Google Patents

一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统，包括以下步骤：将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，不同的布局对象之间通过连线进行连接；以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理；N为设定值；根据所有布局对象的尺寸，对目标图形进行网格划分；设定默认布局方向，设定默认的步进值；任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在零点的位置；根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归。本发明公开的布局方法，具有操作简单，自动化程度高，可配置，布局结果可预期等特点。

Description

一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统
技术领域
本发明涉及配网专题图生成技术领域，尤其涉及一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统。
背景技术
配网专题图是以配网地理信息系统为基础，采用一定的布局算法自动布局并根据需要美化调整所生成的电系图形。主要包括变电站索引图、全网系统图、站间联络图、区域系统图、单线图、站室图、低压台区图、线路沿布图八类图形。专题图图形要求整体清晰、均匀、直观，线路和设备要保持原有的电气拓扑关系，准确反映当前配网结构。
配网专题图采用分层分区的思想，根据管理方式和作用的不同，从不同的维度，整体到局部，互为补充，共同组成了完整的配网电系图体系结构，描述和反映了当前配电网的现状，为不同的业务应用提供精简准确的图形。
国家近年来也制定了相应的成图标准例如《电网地理信息服务平台(GIS)图元规范》(Q/GDW 702-2012)来标准化成图方式。所以能够快速正确的成图已经成为了电力系统配网工程的重要任务。
发明内容
本发明的目的就是解决上述问题，提供了一种基于树状拓扑数据的正交布局方法及系统，通过对树状数据进行处理，形成易于布局的结构，然后依次布局和处理每个节点，最后形成比例适当的正交布局图型。适用于电力系统成图及其他拓扑数据成图，能够快速的将拓扑数据转化为图形位置数据。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：
本发明公开了一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，包括以下步骤：
将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，不同的布局对象之间通过连线进行连接；
以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理；N为设定值；
根据所有布局对象的尺寸，对布局对象所形成的目标图形进行网格划分；
设定默认布局方向δx，δy，设定默认的步进值Step；
任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置；
根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归。
进一步地，以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理，具体为：如果一个布局对象连接的连线多于N条，则增加一级或者多级虚拟的布局对象，虚拟的布局对象与当前布局对象之间以及多级虚拟的布局对象之间通过虚拟连线连接；将多余的布局对象挂载到虚拟布局对象上。
进一步地，以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理，还可以为：如果一个布局对象连接的连线多于N条，则增加一个或者多个虚拟的布局对象，虚拟的布局对象与当前布局对象之间通过虚拟连线连接；将多余的布局对象挂载到虚拟布局对象上。
进一步地，根据所有布局对象的尺寸，对目标图形进行网格划分，具体为：
网格划分需要满足条件为：最小的布局对象的外包矩形的长或宽为网格的整数倍。
进一步地，根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归具体为：
如果布局对象A的每条连线都已布局，退出当前递归级别；
如果布局对象A的一条连线未布局，那么布局该连线连接的另一端的布局对象N；然后标记该连接线已布局，并将布局对象N进行正交布局递归；
如果布局对象A有二条连线未布局，分别布局这两个连线另一端的布局对象，并在两个对象布局完成后分别获取这两个对象的联合外包矩形，将较小的顺时针或逆时针旋转90度；所有的旋转都是以布局对象A的位置(布局坐标)为圆心旋转的，只要是旋转90度，顺时针和逆时针是交替进行的。
如果布局对象A有三条连线未布局，获取默认布局方向侧的布局对象的联合外包矩形，依次将较小的两个外接矩形以布局对象A的外接矩形为圆心顺时针或逆时针旋转90度；最大的不用旋转；
如果布局对象A有四条连线未布局，分别获取默认布局方向侧的3个布局对象的联合外包矩形，将3个布局对象中联合外包矩形最大的旋转180度，然后将较小的两个中的较大者先进行旋转90度，然后将最小的布局对象旋转90度；以形成正交形式。
进一步地，布局对象N的位置根据布局对象A的外包矩形的长和高、布局对象N的外包矩形的长和高以及默认的步进值确定。
进一步地，还包括：
判断布局对象的联合外包矩形是否有交叠，如果有，对布局对象进行平移；
旋转和交叠处理完成后，退出当前递归级别。
一种基于树状拓扑数据的正交布局系统，包括：
用于将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，并将不同的布局对象之间通过连线进行连接的装置；
用于以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理的装置；N为设定值；
用于根据所有布局对象的尺寸，对布局对象所形成的目标图形进行网格划分的装置；
设定默认布局方向δx，δy，设定默认的步进值Step；
用于任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置的装置；
用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置。
进一步地，所述系统还包括：
用于判断布局对象的联合外包矩形是否有交叠，如果有，对布局对象进行平移的装置；
用于旋转和交叠处理完成后，退出当前递归级别的装置。
进一步地，用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置包括：
判断布局对象A未布局连线数量的装置；
获取布局对象的联合外包矩形的装置；
对联合外包矩形进行旋转的装置。
本发明有益效果：
本发明公开的布局方法，适合进行电力系统电网线路拓扑的布局，且符合目前国网公司的现行标准；具有操作简单，自动化程度高，可配置，布局结果可预期等特点。
采用本发明的正交布局递归方法，程序逻辑清晰，不需要对每种布局对象分别特殊处理，代码量少。
附图说明
图1为本发明中使用的树状拓扑数据的示意图；
图2(a)和图2(b)分别为本发明中对树状拓扑数据进行处理的原理说明；
图3为本发明中外包矩形示意图；
图4为本发明中联合外包矩形示意图；
图5为本发明中对正交交叠时的一种处理方法示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，为了解决背景技术中存在的技术问题，本申请提出了一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，包括以下步骤：
转化布局数据
将数据转化为布局对象和连线的形式，如树状图1所示，一个布局对象可以连接多个连线，每个连线只能连接两个布局对象。
处理布局数据
条件为每个布局对象不能连接多与4条连线，如果一个布局对象A连接的连线多于4条，那么需要进行处理，处理的依据是增加一个虚拟的连线和虚拟的布局对象，如图2(a)和图2(b)所示，保证每个布局对象只连接4个连线；可在布局对象A建立多级布局对象(如图2(a))，也可以在布局对象A建立多个虚拟布局对象，然后把多余4个的布局对象挂载到虚拟布局对象上(如图2(b))。需要注意的是:每个虚拟布局对象和虚拟连线同样需要满足布局对象只能连接不多余4条连线。
处理所有的布局对象直至满足条件。
对目标图形划分网格，对该布局对象占用网格的情况进行定义，比如该对象横向纵向各占几个网格等。
一般的布局对象根据分类的不同可能有不同的形状和大小，而为了使布局整齐，通常会将对象拟合到网格上，在本发明中，网格的大小不是固定的，可以根据布局对象的大小进行调整。
网格划分可根据所有布局对象的尺寸进行设置，满足以下条件：
最小的布局对象的外包矩形的长或宽要为网格的整数倍；布局对象的大小是已知的，可以理解为有一个图形库，包含需要布局的所有对象的图形。外包矩形由该布局对象所含图元的Point(Xmin,Ymin),Point(Xmax,Ymax)两点组成，见图3。
满足上述条件的同时，尽可能的选择大的网格值。
设定默认布局方向δx，δy，包括4个方向可设置，分别为x增量，y增量，x负增量，y负增量。一般选择x增量为默认方向(δx＝1，δy＝0)。
设定默认的步进值Step，一般为网格的整数倍。
任选一个布局对象A，将布局对象A外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置。
将布局对象A传入正交布局递归流程，正交布局递归流程如下：
1、如果该布局对象A的一条连线未布局，那么布局该连线连接的另一端布局对象N，布局对象N的位置按如下公式得出：
其中lA和hA分别为布局对象A的外包矩形的长和高，lN和hN分别为布局对象N的外包矩形的长和高。
然后标记该连接线已布局并将布局对象N传入正交布局递归流程。
需要说明的是，对象A可能与N个其他对象具有连接关系，连线已布局指该连线对应的连接关系已处理妥当。
2、如果布局对象A有2条连线未布局，分别布局这两个连线另一端的布局对象，并在两个对象布局完成后分别获取这两个对象的联合外包矩形，将较小的顺时针或逆时针旋转90度。所有的旋转都是以布局对象A的位置(布局坐标)为圆心旋转的，只要是旋转90度，顺时针和逆时针是交替进行的。
3、如果布局对象A有3条连线未布局，获取默认布局方向侧的布局对象的联合外包矩形(如图4)，依次将较小的两个外接矩形以布局对象A的外接矩形为圆心顺时针或逆时针(顺时针和逆时针是交错进行的，这样可以节省布局空间)旋转90度；最大的不用旋转。
4、如果布局对象A有4条连线未布局，分别获取默认布局方向侧的3个布局对象的联合外包矩形(如图4)，将3个布局对象中联合矩形最大的选择180度，然后将较小的两个中的较大者先进行旋转90度，然后将最小的布局对象旋转90度，以形成正交形式。4个连线未布局的只会出现在第一个布局对象，该环节处理完成后整个布局也就完成了。
5、每条连线都布局的情况下应该退出当前递归级别，退出意味着处理上一个节点。
不管进行以上何种处理，旋转后需要和保留布局分支(联合外包矩形最大的布局对象)进行交叠判断，如果有交叠则需要对布局对象进行平移(如图5)。旋转和平移处理完交叠后，退出当前递归级别。递归完成后，布局完成。
本发明进一步公开了一种基于树状拓扑数据的正交布局系统，包括：
用于将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，并将不同的布局对象之间通过连线进行连接的装置；
用于以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理的装置；N为设定值；
用于根据所有布局对象的尺寸，对布局对象所形成的目标图形进行网格划分的装置；
设定默认布局方向δx，δy，设定默认的步进值Step；
用于任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置的装置；
用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置。
进一步地，所述系统还包括：
用于判断布局对象的联合外包矩形是否有交叠，如果有，对布局对象进行平移的装置；
用于旋转和交叠处理完成后，退出当前递归级别的装置。
进一步地，用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置包括：
判断布局对象A未布局连线数量的装置；
获取布局对象的联合外包矩形的装置；
对联合外包矩形进行旋转的装置。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，不同的布局对象之间通过连线进行连接；
以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理；N为设定值；
根据所有布局对象的尺寸，对布局对象所形成的目标图形进行网格划分；；
设定默认布局方向δx，δy，设定默认的步进值Step；
任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置；
根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归。
2.如权利要求1所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理，具体为：如果一个布局对象连接的连线多于N条，则增加一级或者多级虚拟的布局对象，虚拟的布局对象与当前布局对象之间以及多级虚拟的布局对象之间通过虚拟连线连接；将多余的布局对象挂载到虚拟布局对象上。
3.如权利要求1所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理，具体为：如果一个布局对象连接的连线多于N条，则增加一个或者多个虚拟的布局对象，虚拟的布局对象与当前布局对象之间通过虚拟连线连接；将多余的布局对象挂载到虚拟布局对象上。
4.如权利要求1所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，根据所有布局对象的尺寸，对目标图形进行网格划分，具体为：
网格划分需要满足条件为：最小的布局对象的外包矩形的长或宽为网格的整数倍。
5.如权利要求1所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归具体为：
如果布局对象A的每条连线都已布局，退出当前递归级别；
如果布局对象A的一条连线未布局，那么布局该连线连接的另一端的布局对象N；然后标记该连接线已布局，并将布局对象N进行正交布局递归；
如果布局对象A有二条连线未布局，分别布局这两个连线另一端的布局对象，并在两个对象布局完成后分别获取这两个对象的联合外包矩形，将较小的顺时针或逆时针旋转90度；
如果布局对象A有三条连线未布局，获取默认布局方向侧的布局对象的联合外包矩形，依次将较小的两个外接矩形以布局对象A的外接矩形为圆心顺时针或逆时针旋转90度；最大的不用旋转；
如果布局对象A有四条连线未布局，分别获取默认布局方向侧的3个布局对象的联合外包矩形，将3个布局对象中联合外包矩形最大的旋转180度，然后将较小的两个中的较大者先进行旋转90度，然后将最小的布局对象旋转90度；以形成正交形式。
6.如权利要求5所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，布局对象N的位置根据布局对象A的外包矩形的长和高、布局对象N的外包矩形的长和高以及默认的步进值确定。
7.如权利要求5所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局方法，其特征在于，还包括：
判断布局对象的联合外包矩形是否有交叠，如果有，对布局对象进行平移；
旋转和交叠处理完成后，退出当前递归级别。
8.一种基于树状拓扑数据的正交布局系统，其特征在于，包括：
用于将配网专题图所需配网地理信息数据转换为布局对象的形式，并将不同的布局对象之间通过连线进行连接的装置；
用于以每一个布局对象的连线数量不多于N条为原则，对布局对象进行处理的装置；N为设定值；
用于根据所有布局对象的尺寸，对布局对象所形成的目标图形进行网格划分的装置；
设定默认布局方向δx，δy，设定默认的步进值Step；
用于任选一个布局对象A，将布局对象A的外包矩形中心点的位置放置在(x:0,y:0)的位置的装置；
用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置。
9.如权利要求8所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局系统，其特征在于，还包括：
用于判断布局对象的联合外包矩形是否有交叠，如果有，对布局对象进行平移的装置；
用于旋转和交叠处理完成后，退出当前递归级别的装置。
10.如权利要求8所述的一种基于树状拓扑数据的正交布局系统，其特征在于，用于根据布局对象A的连线的布局情况，进行正交布局递归的装置包括：
判断布局对象A未布局连线数量的装置；
获取布局对象的联合外包矩形的装置；
对联合外包矩形进行旋转的装置。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: An orthogonal layout method and system based on tree topology data

Effective date of registration: 20220705

Granted publication date: 20201016

Pledgee: Qilu bank Limited by Share Ltd. Ji'nan Huaiyin branch

Pledgor: SHANDONG ZHAOYUAN INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022980009829