CN109544687A - 一种定向分层分户图扩展方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种定向分层分户图扩展方法，包括分层分户图外轮廓提取、识别子户室外轮廓点、子户室顶点分类扩展、楼房顶层高度拉伸、三维楼盘建模五个步骤。本发明采用构建等距离平行线方法扩展分层分户图，实现复杂矢量面状图形的定向空间扩展和拉伸，解决三维楼盘模型和倾斜模型套合不准确以及人为编辑扩张造成的不同楼层之间的层次不齐的问题，优化三维可视化效果，提高三维楼盘建模效率，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于计算机图形技术，具体涉及一种定向分层分户图扩展方法。
背景技术
房屋分层分户图是房地产产权、产籍管理的重要资料，用于标识各个不动产单元的房间号、面积、层数、房屋界址线等信息。运用分层分户图来构建三维楼盘模型，将多层的分层分户图叠加在一起，然后依据层高等属性信息，通过拉伸操作生成三维模型，并将拉伸后的三维模型与倾斜摄影三维模型进行套合显示。但是在实际套合工作中三维楼盘模型与倾斜摄影三维模型的套合并不完全匹配，一部分的侧面倾斜模型裸露在外，顶层的三维楼盘模型无法完全覆盖倾斜模型，导致整体可视化效果不佳，无法展现三维楼盘模型全貌。常规的解决方法为人为进行分层分户图的扩展拉伸，对分层分户图每一层矢量数据编辑人为扩张。这种人为介入修改的方法优点在于能够根据实际倾斜三维模型拉伸分层分户图实现最佳的套合效果，但是该方法对于同一幢建筑不同楼层的拉伸配置完全依靠人眼目测配准，可能导致不同楼层之间的层次不齐，同时该方法费时费力，不适用于大规模的三维楼盘建模。
专利201510845596.X，公开了一种三维楼盘建模方法，包括以下步骤：从房产数据库中读取房屋分层分户图，从所述房屋分层分户图中提取二维单产权体户室基面，并为所述二维单产权体户室基面的属性赋值；根据所述二维单产权体户室基面的属性值进行基面拉伸，构建三维单产权体户室；对所述三维单产权体户室进行户室组合，构建三维楼盘模型；从所述房产数据库中读取户室表，根据所述户室表读取房屋权利状态属性，为所述三维楼盘模型赋值；根据对应的权利状态属性对所述三维楼盘模型进行显示样式渲染，输出应用三维楼盘模型。
上述方法实现对房产图形信息充分利用、快速构建三维楼盘模型、弥补二维楼盘表对复杂建筑物综合体管理的弊端，但是并没有出现相关的技术方案实现分层分户图空间定向扩展和拉伸，以拟合倾斜三维模型，提高三维楼盘模型可视化效果，减少人力财力的消耗。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中三维楼盘模型与倾斜模型套合不紧密，可视化效果不佳问题，本发明提供一种定向分层分户图扩展方法，基于构建等距离平行线，判断顶点前后位置关系以及顶点在扩展中所起的作用，实现分层分户图的定向自动扩展和三维方向拉伸，解决了实际三维楼盘建模工作中人为介入配准套合导致不同楼层之间的层次不齐的问题，提高了三维楼盘模型可视化效果，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。
技术方案：本发明的一种定向分层分户图扩展方法，包括如下步骤：
步骤1、分层分户图外轮廓提取：从不动产基础数据中提取DWG格式房屋分层分户图，进行DWG格式转换，提取已实现线闭合成面的SHP格式二维户室面，对源图层进行分层分户图外轮廓提取，并提取分层分户图外轮廓信息，去除内部线条信息；
步骤2、识别子户室外轮廓点：遍历分层分户图内所有子户室，根据步骤1所得外轮廓信息，标记子户室内所有顶点是否为构成外轮廓的信息点，若为外轮廓点记录该点在构成外轮廓多边形点数组的位置；
步骤3、子户室顶点分类扩展：遍历分层分户图内所有子户室，对当前子户室所有点遍历扩展，判断当前点在所在子户室多边形中前后点是否为外轮廓构成点以及前后点在外轮廓点数组位置等判别信息，判断是否对当前顶点进行扩展计算以及是否保留未扩展点等，遍历完成后重组分层分户图，得到扩展后的结果；
步骤4、楼房顶层高度拉伸：依据分层分户图自然幢号ZRZH、房间号FJH、物理层号WLCH等字段值判断当前扩展楼层是否为楼幢顶层，若为顶层依据是否存在范建好FJH字段值判断增加高度GD或基面高程JMGC字段值；
步骤5、三维楼盘建模：对扩展后的分层分户图的每一户室依据其基面高程JMGC和高度GD字段值进行拉伸三维建模，将修正扩展后的三维模型与倾斜三维模型套合查看扩展效果，根据套合实际效果，修改算法扩展参数，直至精准套合。
本发明采用构建等距离平行线方法扩展分层分户图，实现复杂矢量面状图形的定向空间扩展和拉伸，解决三维楼盘模型和倾斜模型套合不准确以及人为编辑扩张造成的不同楼层之间的层次不齐的问题，优化三维可视化效果，提高三维楼盘建模效率，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。
进一步的，所述步骤1中采用arcgis中的融合工具dissolve提取分层分户图外轮廓；提取过程中添加临时字段Temp，并为所有条目设置相同字段值，指定Temp字段为融合字段将具有相同值的要素聚合(融合)为单个要素。
进一步的，所述步骤2中，假设当前扩展子户室多边形A与分层分布图的外轮廓多边形C存在于同一空间平面上，线段SA1,SA2...SAm为构成A的线段，点PA1,PA2...PAm为A的顶点，线段SC1,SC2...SCm为构成C的线段，点PC1,PC2...PCm为C的顶点；考虑到外轮廓判断有误差存在的可能性，采用计算点之间距离的方法判断当前点是否为外轮廓点，即：
进一步的，所述步骤3中，假设当前分层分户图有N个子户室多边形，对所有子户室多边形进行遍历，假设当前子户室多边形A，线段SA1,SA2...SAm为构成A的线段，点PA1,PA2...PAm为A的顶点；扩展后的子户室多边形B，线段SB1,SB2...SBm为构成B的线段，点PB1,PB2...PBm为B的顶点；遍历A的所有顶点，对每个顶点进行空间扩展，具体步骤如下：
(3.1)若当前点PAi为外轮廓点则转至步骤(3.2)；反之转至步骤(3.5)
(3.2)对当前点PAi其所属子多边形点数组相邻点进行外轮廓位置判断，判断条件是：PAi+1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi-1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi+1＝PCk+1和PAi-1＝PCk-1，且四者需同时满足；若不满足条件，则转至步骤(3.3)；若满足条件，则对PAi进行点扩展，并将扩展后的点PBi添加到扩展子多边形B顶点数组中，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.3)对当前点PAi其所属子多边形点数组下一点判断是否与外轮廓点串顺序一致，即等式PAi+1＝PCk+1是否成立，若不满足条件继续步骤(3.4)；若满足条件则对PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加扩展后的点PBi和原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.4)PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi和扩展后的点PBi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.5)向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历。
进一步的，所述步骤4中，在分层分户图自然幢号ZRZH字段值相同的条目进行归类，在拥有相同自然幢号值为前提的条件下，条目有房间号FJH字段值并且物理层号WLCH字段值最大的条目增加高度GD字段值，同时对房间号FJH字段值为空并且物理层号WLCH字段值大于当前自然幢号ZRZH下拥有房间号FJH字段值的最大物理层号WLCH字段值的条目增加基面高程JMGC字段值。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明能够用于复杂矢量面状图形的定向空间扩展和拉伸，该工具用于定向扩展同一楼层分层分户图，解决了实际三维楼盘建模工作中三维模型与倾斜模型套合不够紧密，造成倾斜模型裸露在外，影响可视化效果的问题。
(2)本发明分析定向多边形空间扩展原理，通过真实分层分户图数据实验验证本发明在实际工作中优化三维模型可视化的效果，在实际三维楼盘建模工作中能够极大的改善三维可视化效果，并且减轻人工校正套合的工作负担，提高建模效率。
(3)本发明能够适用于绝大部分房屋分层分户图的空间扩展，解决了三维楼盘模型和倾斜模型套合不准确以及人为编辑扩张造成的不同楼层之间的层次不齐的问题；优化了三维可视化效果，提高了三维楼盘建模效率，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为实施例中分层分户图外轮廓提取对比图；
图3为实施例中多边形定向扩展示意图；
图4为实施例中扩展点求解示意图；
图5为实施例中相邻子户室定向扩展示意图；
图6为实施例中应用试验总体效果图；
图7为实施例中应用试验分步流程和结果对比图。
其中，图6(a)和图6(b)分别为扩展前后建模效果图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本实施例的一种定向分层分户图扩展方法，包括如下步骤：
步骤1、分层分户图外轮廓提取：从不动产基础数据中提取DWG格式房屋分层分户图，进行DWG格式转换，提取已实现线闭合成面的SHP格式二维户室面，对源图层进行分层分户图外轮廓提取，提取分层分户图外轮廓信息，去除内部线条信息；
外轮廓的提取采用arcgis中的融合(dissolve)工具。添加临时字段，并为所有条目设置相同临时字段字段值，对于指定字段具有相同值组合的要素将聚合(融合)为单个要素，如图2所示为本实施例的分层分户图外轮廓提取对比图。
步骤2、识别子户室外轮廓点：遍历分层分户图内所有子户室，根据步骤1所得外轮廓信息，标记子户室内所有顶点是否为构成外轮廓的信息点，若为外轮廓点记录该点在构成外轮廓多边形点数组的位置。
假设当前扩展子户室多边形A与分层分布图的外轮廓多边形C存在于同一空间平面上，线段SA1,SA2...SAm为构成A的线段，点PA1,PA2...PAm为A的顶点，线段SC1,SC2...SCm为构成C的线段，点PC1,PC2...PCm为C的顶点；考虑到外轮廓判断有误差存在的可能性，采用计算点之间距离的方法判断当前点是否为外轮廓点，假设当前扩展点PAi，外轮廓点PCi，计算dis(PAi,PCk)值，约定dis(PAi,PCk)小于阈值即判定当前点与该外轮廓点为同一点并标记该点在外轮廓点数组中的位置PCk：
其中X、Y分别为点的的横纵坐标，针对点PAi，判断该点是否为外轮廓点，遍历计算PAi与外轮廓多边形C上所有点的距离，若存在与C上某点距离为0则该点为外轮廓点。
步骤3、子户室顶点分类扩展：遍历分层分户图内所有子户室，对当前子户室所有点遍历扩展，判断当前点在所在子户室多边形中前后点是否为外轮廓构成点以及前后点在外轮廓点数组位置等判别信息，判断是否对当前顶点进行扩展计算以及是否保留未扩展点等，遍历完成后重组分层分户图，得到扩展后的结果。
假定平面上存在一个由N个点组成的简单多边形A，{P1，P2，…，Pn}为构成多边形A的点(本文涉及的构成多边形的点串均以逆时针数组排列)，为了得到周期函数，约定Pn+i＝Pi，对多边形A进行空间扩展，内侧为原多边形A，外侧为空间扩展后的多边形B，如图3，实际上扩展后的多边形B是由一系列距离为L的平行于待扩张多边形A的边构成。
假设当前待扩展点Pi，扩展后的点Qi。
Pi相邻两条边Pi-1Pi和PiPi+1的向量分别表示为如图4，其中分别为Pi相邻两条边Pi-1Pi和PiPi+1的向量。θ为向量之间的夹角，则由此可得：
其中，L为原始多边形A和扩展多边形B之间平行线的距离，为单位化后的向量。
由于分层分户图是有多个简单多边形组合而成的复杂几何，仅通过遍历每个子多边形求取其子多边形的扩展点串会造成扩展后多个子多边形的叠置。本实施s例对于分层分户图这种复杂几何的扩展采用对外轮廓点进行扩展计算，保留几何内部点的处理方法对分层分户图进行扩展，如图5所示。
假设当前分层分户图有N个子户室多边形，对所有子户室多边形进行遍历，假设当前子户室多边形A，线段SA1,SA2...SAm为构成A的线段，点PA1,PA2...PAm为A的顶点；扩展后的子户室多边形B，线段SB1,SB2...SBm为构成B的线段，点PB1,PB2...PBm为B的顶点；遍历A的所有顶点，对每个顶点进行空间扩展，具体子步骤如下：
(3.1)若当前点PAi为外轮廓点则转至步骤(3.2)；反之转至步骤(3.5)；
(3.2)对当前点PAi其所属子多边形点数组相邻点进行外轮廓位置判断，判断条件是：PAi+1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi-1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi+1＝PCk+1和PAi-1＝PCk-1，且四者需同时满足；若不满足条件，则转至步骤(3.3)；若满足条件，则对PAi进行点扩展，并将扩展后的点PBi添加到扩展子多边形B顶点数组中，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.3)对当前点PAi其所属子多边形点数组下一点判断是否与外轮廓点串顺序一致，即判断等式PAi+1＝PCk+1是否成立，若不满足条件继续步骤(3.4)；若满足条件则对PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加扩展后的点PBi和原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(4)PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi和扩展后的点PBi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(5)向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历。
步骤4、楼房顶层高度拉伸：依据分层分户图ZRZH(自然幢号)、FJH(房间号)、WLCH(物理层号)等字段值判断当前扩展楼层是否为楼幢顶层，若为顶层依据是否存在FJH字段值判断增加GD(高度)或JMGC(基面高程)字段值。
步骤5、三维楼盘建模：对扩展后的分层分户图的每一户室依据其JMGC和GD字段值进行拉伸三维建模，将修正扩展后的三维模型与倾斜三维模型套合查看扩展效果。根据套合实际效果，修改算法扩展参数，直至精准套合。
如图6所示，为本实施例中某真实小区分层分户图扩展前后建模效果对比图。如图7所示，本发明的3个单独楼幢数据处理流程及结果对比图，一种定向分层分户图扩展方法能够有效自动空间扩展分层分户图，节省人力和时间。该扩展方法能够解决大部分三维楼盘建模工作中三维模型与倾斜模型套合不够紧密问题，在实际建模工作中减少人工参与配准套合三维模型，辅助三维楼盘建模工作，优化三维可视化效果，提高建模效率，以应用于不动产二三维一体化。
综上所述，本发明基于构建等距离平行线，判断顶点前后位置关系以及顶点在扩展中所起的作用，实现分层分户图的定向自动扩展和三维方向拉伸，解决了实际三维楼盘建模工作中人为介入配准套合导致不同楼层之间的层次不齐的问题，提高了三维楼盘模型可视化效果，减少人力财力的消耗，在实际应用中具有较好的应用价值。
Claims (5)
1.一种定向分层分户图扩展方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、分层分户图外轮廓提取：从不动产基础数据中提取DWG格式房屋分层分户图，进行DWG格式转换，提取已实现线闭合成面的SHP格式二维户室面，对源图层进行分层分户图外轮廓提取，并提取分层分户图外轮廓信息，去除内部线条信息；
步骤2、识别子户室外轮廓点：遍历分层分户图内所有子户室，根据步骤1所得外轮廓信息，标记子户室内所有顶点是否为构成外轮廓的信息点，若为外轮廓点记录该点在构成外轮廓多边形点数组的位置；
步骤3、子户室顶点分类扩展：遍历分层分户图内所有子户室，对当前子户室所有点遍历扩展，判断当前点在所在子户室多边形中前后点是否为外轮廓构成点以及前后点在外轮廓点数组位置等判别信息，判断是否对当前顶点进行扩展计算以及是否保留未扩展点，对需扩展点计算扩展后的点位置，遍历完成后更新分层分户图点位置，得到扩展后的分层分户图结果；
步骤4、楼房顶层高度拉伸：依据分层分户图自然幢号ZRZH、房间号FJH、物理层号WLCH字段值判断当前扩展楼层是否为楼幢顶层，若为顶层依据是否存在范建好FJH字段值判断增加高度GD或基面高程JMGC字段值；
步骤5、三维楼盘建模：对扩展后的分层分户图的每一户室依据其基面高程JMGC和高度GD字段值进行拉伸三维建模，将修正扩展后的三维模型与倾斜三维模型套合查看扩展效果，根据套合实际效果，修改算法扩展参数，直至精准套合。
2.根据权利要求1所述的定向分层分户图扩展方法，其特征在于：所述步骤1中采用arcgis中的融合工具dissolve提取分层分户图外轮廓；提取过程中添加临时字段Temp，并为所有条目设置相同字段值，指定Temp字段为融合字段将具有相同值的要素聚合为单个要素。
3.根据权利要求1所述的定向分层分户图扩展方法，其特征在于：所述步骤2中，假设当前扩展子户室多边形A与分层分布图的外轮廓多边形C存在于同一空间平面上，线段SA1,SA2gggSAm为构成A的线段，点PA1,PA2gggPAm为A的顶点，线段SC1,SC2gggSCm为构成C的线段，点PC1,PC2gggPCm为C的顶点；考虑到外轮廓判断有误差存在的可能性，采用计算点之间距离的方法判断当前点是否为外轮廓点，即：
其中X、Y分别为点的的横纵坐标，针对点PAi，判断该点是否为外轮廓点，遍历计算PAi与外轮廓多边形C上所有点的距离，若存在与C上某点距离为0则该点为外轮廓点。
4.根据权利要求1所述的定向分层分户图扩展方法，其特征在于：所述步骤3中，假设当前分层分户图有N个子户室多边形，对所有子户室多边形进行遍历，假设当前子户室多边形A，线段SA1,SA2gggSAm为构成A的线段，点PA1,PA2gggPAm为A的顶点；扩展后的子户室多边形B，线段SB1,SB2gggSBm为构成B的线段，点PB1,PB2gggPBm为B的顶点；遍历A的所有顶点，对每个顶点进行空间扩展，具体步骤如下：
(3.1)若当前点PAi为外轮廓点则转至步骤(3.2)；反之转至步骤(3.5)；
(3.2)对当前点PAi其所属子多边形点数组相邻点进行外轮廓位置判断，判断条件是：PAi+1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi-1∈{PC1,PC2,...,PCm}、PAi+1＝PCk+1和PAi-1＝PCk-1，且四者需同时满足；若不满足条件，则转至步骤(3.3)；若满足条件，则对PAi进行点扩展，并将扩展后的点PBi添加到扩展子多边形B顶点数组中，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.3)对当前点PAi其所属子多边形点数组下一点判断是否与外轮廓点串顺序一致，即等式PAi+1＝PCk+1是否成立，若不满足条件继续步骤(3.4)；若满足条件则对PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加扩展后的点PBi和原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.4)PAi进行点扩展，并依次向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi和扩展后的点PBi，返回步骤(3.1)直至完成遍历；
(3.5)向扩展子多边形B点数组添加原始点PAi，返回步骤(3.1)直至完成遍历。
5.根据权利要求1所述的定向分层分户图扩展方法，其特征在于：所述步骤4中，在分层分户图自然幢号ZRZH字段值相同的条目进行归类，在拥有相同自然幢号值为前提的条件下，条目有房间号FJH字段值并且物理层号WLCH字段值最大的条目增加高度GD字段值，同时对房间号FJH字段值为空并且物理层号WLCH字段值大于当前自然幢号ZRZH下拥有房间号FJH字段值的最大物理层号WLCH字段值的条目增加基面高程JMGC字段值。
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