CN109658336A - 一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法 - Google Patents

Abstract

一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，针对作业员作业过程中的偏差使得待接边要素无法被传统的接边方法识别，无法参与接边的问题，通过对面状图幅格网数据进行内缩处理并转换成线状后与待接边要素图层按照空间相交关系提取相交线的基础上实现对待接边要素的自动识别、自动修正和接边。本发明通过在相交线的中心做垂线的基础上与待接边要素图层进行空间相交关系的选择直接提取所有待接边要素。由此，可在地形图中的矢量要素和地形图图幅格网之间存在偏差的状况下，通过相交线的垂线获取到需要进行接边的要素以进行合并处理。因此，本发明能够自动的纠正上述偏差，接边效率更高也更准确。

Description

一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法

技术领域

本发明涉及地理信息数据处理领域，尤其涉及一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法。

背景技术

数字线划图(Digital Line Graphic，简称DLG)是地理信息行业最重要的矢量数据产品。现有DLG产品都是按国家基本比例尺分幅生产的，其在数据建库和实际应用时，需要对分幅DLG数据进行逐图幅、逐要素接边处理，将数据无缝融合。

目前已有的地理信息系统软件虽然具有图幅接边的功能，但大多存在局限性：1、在整个接边过程中只允许两幅数据同时接边，致使效率较低；2、很多自动化接边算法只解决矢量线要素的几何位置接边，对于节点多、图形复杂、形态各异的面要素，很难实现自动接边。3、普适性较差，有的软件仅能满足单一比例尺的要求，不具备多比例尺条件下的要素接边处理。以上种种因素，都说明了现有的自动化接边技术仅能解决少量、简单的矢量数据接边问题，对满足生产和实际应用还有较大的差距。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法。

首先，为实现上述目的，提出一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，步骤包括：第一步，对线状图幅格网数据按照预设的接边容差q进行缓冲处理形成缓冲区，对需接边的面状矢量数据与该缓冲区进行空间相交关系的判断，选取出与所述缓冲区相交的面状矢量数据，对选取出的面状矢量数据建立待接边要素图层，无相交关系的面状矢量数据则创建为非接边要素图层；第二步，将面状图幅格网数据依据设定的接边容差值q的负值进行缓冲的内缩处理，将内缩处理过的面状图幅格网数据转换成线状数据，将转换所获得的上述线状数据与第一步中所建立的待接边要素图层进行空间相交关系的判断，提取出所有相交线，将全部相交线组成相交线集合；第三步，对第二步中所获得的各相交线，提取出与相交线中点一侧的垂线具有空间相交关系且属性相同的面状要素A和B，对构成两面状要素A和B的每条边线进行判断提取出面状要素A和B的各待接边线JointLA、JointLB；第四步，分别获取所述面状要素A和B的待接边线JointLA、JointLB的端点，按照各位移1/2的接边原则，将匹对的端点分别移动到它们连线的中点位置，完成两个面状要素的无缝拼接；第五步，将无缝拼接所获得的面状要素进行合并，以完成接边；将已完成接边的所述待接边要素图层加载至所述非接边要素图层，输出加载后完整的要素层。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，根据测绘行业标准对不同比例尺地形图的接边要求及处理原则设定所述接边容差q的值。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，所述第三步的具体步骤包括：步骤301，在所述相交线的中心点向所述相交线的两侧做垂线；步骤302，分别对所述相交线两侧的垂线判断其是否与所述第一步中所建立的待接边要素图层中的面状矢量数据相交，若相交，则获取所述待接边要素图层中与垂线存在空间相交关系的面状要素，跳转至步骤303；若不相交，则选择另一根相交线跳转至所述步骤301；步骤303，若步骤302中获取到两个面状要素A和B，则判断所述两个面状矢量数据A和B的属性是否一致，若一致，则跳转至步骤304；若不一致，则记录错误信息并选择另一根相交线跳转至所述步骤301；步骤304，若构成所述面状要素的某根线段落在线状图幅格网数据接边容差缓冲范围内，则根据该线段自身的角度值、该线段与相交线的夹角值、构成所述面状要素的线段与所述垂线是否存在相交关系判断该线段是否符合作为待接边线的条件，若符合，则将该线段作为待接边线纳入备选的待接边线集合；否则，记录错误信息并选择另一根相交线跳转至所述步骤301。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，所述第三步中，所述垂线的长度为预设的接边容差q的2倍。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，所述步骤304中，所述作为待接边线的条件为：构成所述面状要素的线段与所述相交线的夹角α在-15°到15°之间，且构成所述面状要素的线段其自身的角度值在-15°到15°之间或75°到105°之间，且落在线状图幅格网数据接边容差缓冲范围内，且构成所述面状要素的线段与所述垂线存在相交关系。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，所述构成所述面状要素的每一根线段与所述相交线的夹角通过获取构成所述面状要素的每一根线段的斜率以及与其相交的所述相交线的斜率后，通过夹角公式计算获得。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，所述第四步中的具体步骤包括：步骤401，分别获取两个面状要素A和B的待接边线JointLA、JointLB相匹配的端点，即，获取待接边线JointLA的起点以及在待接边线JointLB上获取距离JointLA的起点最近且在所述接边容差q范围内的点，分别记为面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr；获取JointLA的终点以及在JointLB上获取距离JointLA的终点最近且在所述接边容差q范围内的点，分别记为面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo；步骤402，计算所述面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr的中间点为第一中心点MidFr；计算所述面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo的中间点为第二中心点MidTo；步骤403，分别移动所述面状要素A和所述面状要素B各待接边线JointLA、JointLB相匹配的端点，使所述面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr移至所述第一中心点MidFr，使所述面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo移至所述第二中心点MidTo，以实现对所述两个面状要素A、B的无缝拼接。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，通过步骤403移动所述面状要素A和B的端点完成无缝拼接之后，还对所述面状要素A和B之间拼接形成的缝隙进行填补。

可选的，上述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法中，填补所述面状要素A和B之间拼接形成的缝隙的具体步骤为：步骤404，将无缝拼接过的上述面状要素A和所述面状要素B进行合并后，判断上述面状要素A和所述面状要素B之间是否有缝隙，若有缝隙则将所述缝隙转换为几何图形集合C，将所述几何图形集合C与所述面状要素A和所述面状要素B合并，合并后的面状要素，其属性继承所述面状矢量数据A和B的属性。

有益效果

本发明，与传统接边方法相比，传统的接边方法只允许两幅地形图互相接边，接边时仅考虑两幅地形图中的矢量要素和地形图图幅格网相交的情况。如果由于地形图作业员作业过程出现偏差，使得待接边要素与图幅格网不相交，则传统的接边方法很难判断该要素是否参与接边。这种情况下，传统的接边方法只能依靠人工进行修正。本发明针对上述问题，首先对面状图幅格网数据进行内缩处理并转换成线状后与待接边要素图层按照空间相交关系提取相交线，通过在相交线的中心做垂线的基础上与待接边要素图层进行空间相交关系的选择直接提取所有待接边要素。由此，可在地形图中的矢量要素和地形图图幅格网之间存在偏差的状况下，通过垂线获取到需要进行接边的要素以进行合并处理。因此，本发明能够自动的纠正上述偏差，接边效率更高。

进一步，上述内缩处理以及上述垂线的长度均根据预先确定的接边容差q进行处理，可滤除偏差过大超过2倍接边容差q的干扰项。图幅格网整体内缩一个容差值，可以直接提取出本图幅四个矩形方向上的所有待接边要素，可以为下一步要素间的批量接边奠定基础。其次，图幅格网内缩技术通过容差值的设定，将与图幅格网有一定距离的待接边要素纳入算法的待接边判断，也有效避免了待接边要素的遗漏。

进一步，本发明还进一步对移动端点合并后的面状要素A和所述面状要素B之间的缝隙进行进一步的填充处理，将缝隙填充至合并后的面状要素内并继承该面状要素的属性，进一步避免拼接过程中零星的偏差，提升接边的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所需处理的待接边面状要素；

图2为本发明将面状图幅格网数据内缩接边容差的负值后转成线状与待接边要素图层按照空间相交(Intersect)关系提取出的相交线的示意图；

图3为本发明中所述相交线中点一侧与待接边要素图层有空间相交关系的垂线的示意图；

图4为本发明中筛选出的面状要素A和B的各待接边线JointLA、JointLB的示意图；

图5为本发明中待接边线JointLA、JointLB相匹配的端点(起点、终点)的示意图；

图6为本发明中面状要素A的待接边线起点移动方式的示意图；

图7为本发明中面状要素A的待接边线终点移动方式的示意图；

图8为本发明中面状要素B的待接边线起点移动方式的示意图；

图9为本发明中面状要素B的待接边线终点移动方式的示意图；

图10为本发明中面状要素A、B的待接边线的起、终点分别移动到对应的位置完成无缝拼接后的示意图；

图11为本发明中在无缝拼接基础上合并后所形成的完整的要素的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明可用于实现对海量复杂面状要素数据的快速自动接边。其处理的原始数据如图1所示，待接边对象为图1中两侧阴影所表示的两个面状对象。其实施步骤如下。

S1、对线状图幅格网数据按照接边容差值(预设的接边容差为q)进行缓冲处理形成缓冲区，将需接边的面状矢量数据与该缓冲区进行空间相交(Intersect)关系判断，选取出与缓冲区有相交关系的面状矢量数据创建待接边要素图层，无相交关系的面状矢量数据则创建为非接边要素图层；

S2、将面状图幅格网数据依据设定的接边容差值q的负值进行缓冲的内缩处理，然后将内缩处理过的面状图幅格网数据转换成线状数据，并与S1步创建的待接边要素图层数据按照空间相交(Intersect)关系提取获得图2所示的相交线，将所有相交线形成相交线集合；

S3、对S2步中所获得的各相交线，提取出与相交线中点一侧的垂线具有空间相交关系且属性相同的面状要素A和B，通过对构成两面状要素的每条边按照一定的算法获取待接边线JointLA、JointLB。

其具体步骤包括：

参考图3所示，以S2步获取的相交线集合中的第一根相交线的中心为起点向相交线的垂线方向分别做两条垂线，每根垂线的长度为2倍的接边容差值(即为2q)。将两条垂线分别与线状图幅格网数据做空间关系判断，若有一条垂线与线状图幅格网数据存在空间相交(Intersect)关系，则用这根垂线VL与待接边要素图层进行空间相交(Intersect)关系的选择；以及，

在S3步垂线VL与待接边要素图层进行空间相交(Intersect)关系的选择后，若选取到两个面状要素A、B，则进一步判断这两个面状要素是否能够合并。对两面状要素是否能够合并的判断包括：判断与相交线具有空间相交关系的面状要素A和B是否有相同的属性，且对构成两面状要素的每条边线能否按照一定的算法进行判断获取到面状要素A和B的各待接边线JointLA、JointLB。其具体判断过程为：先判断两者的属性字段值是否一致，若一致，计算相交线的斜率K1和角度值，计算构成A要素上的每根线段的斜率K2和角度值mA，根据K1、K2计算相交线与A要素上的每根线段的夹角α，判断A要素的每根线段是否落在线状图幅格网数据接边容差缓冲范围内。其中，mA在-15°到15°之间是近似平行于面状图幅格网横向边线的线段，mA在75°到105°之间是近似平行于面状图幅格网竖向边线的线段，这些线段作为备选的待接边线集合。当α在-15°到15°之间并且此线段与VL存在空间相交(Intersect)关系时，则将该线段确定为如图4所示的待接边线JointLA，同理获取B要素上的待接边线JointLB；若α不在-15°到15°之间并且此线段与VL不存在空间相交(Intersect)关系，则不作为待接边线；

S4、分别获取所述面状要素A和B的待接边线JointLA、JointLB的端点，按照各位移1/2的接边原则，将匹对的端点分别移动到它们连线的中点位置，完成两个面状要素的无缝拼接。

具体而言，需要首先在A要素上获取待接边线JointLA的起点AFr，在JointLB上搜索距离S3步中确定的待接边线JointLA起点最近的点(p1)，判断JointLB上找到的点是否落在线状图幅格网数据的接边容差q内。若在该范围内，则获取JointLB对应JointLA的起点BFr。同理获取JointLA的终点ATo以及JointLB对应的BTo，参照图5；

而后，对上述步骤所获取的AFr、BFr，计算两者中点midFr；对S4中获取的ATo、BTo，计算两者中点midTo。将A、B两要素的待接边线的起点AFr、BFr移至中点midFr处；将A、B两要素的ATo、BTo移至中点midToPt处，参考图6、图7、图8以及图9；

待面状要素A、B的待接边线的起、终点分别移动到对应的位置后完成无缝拼接，参考图10；

最后，将经过无缝拼接处理的面状要素A、B进行合并形成完整的要素，参考图11。

此外，还可进一步判断上述进行过移位处理的A、B两个面要素之间有无缝隙，若有缝隙，则将缝隙逐一获取到并转换为几何图形集合C，将待接边的A、B两要素的几何图形与C进行合并，合并后的属性信息继承A、B两要素的属性信息；

S5、针对S2步中提取的所有相交线重复S3至S4步骤直至待接边要素图层中的要素全部接边处理完毕，将已完成接边的原待接边要素图层加载至非接边要素图层中，形成完整的要素层。

由此，本发明能够针对地形图作业员作业过程中的偏差使得待接边要素无法被传统的接边方法识别，无法参与接边的问题，对面状图幅格网数据进行内缩处理并转换成线状后与待接边要素图层按照空间相交关系提取相交线的基础上实现对待接边要素的自动识别、自动修正和接边。本发明通过在相交线的中心做垂线的基础上与待接边要素图层进行空间相交关系的选择直接提取所有待接边要素。由此，可在地形图中的矢量要素和地形图图幅格网之间存在偏差的状况下，通过垂线获取到需要进行接边的要素以进行合并处理。因此，本发明能够自动的纠正上述偏差，接边效率更高也更准确。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，步骤包括：

第一步，对线状图幅格网数据按照预设的接边容差q进行缓冲处理形成缓冲区，对需接边的面状矢量数据与该缓冲区进行空间相交关系的判断，选取出与所述缓冲区相交的面状矢量数据，对选取出的面状矢量数据建立待接边要素图层，无相交关系的面状矢量数据则创建为非接边要素图层；

第二步，将面状图幅格网数据依据设定的接边容差值q的负值进行缓冲的内缩处理，将内缩处理过的面状图幅格网数据转换成线状数据，将转换所获得的上述线状数据与第一步中所建立的待接边要素图层进行空间相交关系的判断，提取出所有相交线，将全部相交线组成相交线集合；

第三步，对第二步中所获得的各相交线，提取出与相交线中点一侧的垂线具有空间相交关系且属性相同的面状要素A和B，对构成两面状要素A和B的每条边线进行判断提取出面状要素A和B的各待接边线JointLA、JointLB；

第四步，分别获取所述面状要素A和B的待接边线JointLA、JointLB的端点，将匹对的端点分别移动到它们连线的中点位置，完成两个面状要素的无缝拼接；

第五步，将无缝拼接所获得的面状要素进行合并，以完成接边；将已完成接边的所述待接边要素图层加载至所述非接边要素图层，输出加载后完整的要素层。

2.如权利要求1所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，根据测绘行业标准对不同比例尺地形图的接边要求及处理原则设定所述接边容差q的值。

3.如权利要求1所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，第三步的具体步骤包括：

步骤301，在所述相交线的中心点向所述相交线的两侧做垂线；

步骤302，分别对所述相交线两侧的垂线判断其是否与所述第一步中所建立的待接边要素图层中的面状矢量数据相交，若相交，则获取所述待接边要素图层中与垂线存在空间相交关系的面状要素，跳转至步骤303；若不相交，则选择另一根相交线跳转至所述步骤301；

步骤303，若步骤302中获取到两个面状要素A和B，则判断所述两个面状矢量数据A和B的属性是否一致，若一致，则跳转至步骤304；若不一致，则记录错误信息并选择另一根相交线跳转至所述步骤301；

步骤304，若构成所述面状要素的某根线段落在线状图幅格网数据接边容差缓冲范围内，则根据该线段自身的角度值、该线段与相交线的夹角值、构成所述面状要素的线段与所述垂线是否存在相交关系判断该线段是否符合作为待接边线的条件，若符合，则将该线段纳入备选的待接边线集合；否则，记录错误信息并选择另一根相交线跳转至所述步骤301。

4.如权利要求3所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，第三步中，所述垂线的长度为预设的接边容差q的2倍。

5.如权利要求3所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，步骤304中，所述作为待接边线的条件为：构成所述面状要素的线段与所述相交线的夹角α在-15°到15°之间，且构成所述面状要素的线段其自身的角度值在-15°到15°之间或75°到105°之间，且落在线状图幅格网数据接边容差缓冲范围内，且构成所述面状要素的线段与所述垂线存在相交关系。

6.如权利要求5所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，构成所述面状要素的每一根线段与所述相交线的夹角通过获取构成所述面状要素的每一根线段的斜率以及与其相交的所述相交线的斜率后，通过夹角公式计算获得。

7.如权利要求1-5所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，第四步中的具体步骤包括：

步骤401，获取待接边线JointLA的起点以及在待接边线JointLB上获取距离JointLA的起点最近且在所述接边容差q范围内的点，分别记为面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr；获取JointLA的终点以及在JointLB上获取距离JointLA的终点最近且在所述接边容差q范围内的点，分别记为面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo；

步骤402，计算所述面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr的中间点为第一中心点MidFr；计算所述面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo的中间点为第二中心点MidTo；

步骤403，分别移动所述面状要素A和所述面状要素B各待接边线JointLA、JointLB相匹配的端点，使所述面状要素A的起点AFr和面状要素B的起点BFr移至所述第一中心点MidFr，使所述面状要素A的终点ATo和面状要素B的终点BTo移至所述第二中心点MidTo，以实现对所述两个面状要素A、B的无缝拼接。

8.如权利要求1-6所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，通过步骤403移动所述面状要素A和B的端点完成无缝拼接之后，还对所述面状要素A和B之间拼接形成的缝隙进行填补。

9.如权利要求1-6所述的基于图幅格网内缩技术的复杂面状要素自动接边方法，其特征在于，填补所述面状要素A和B之间拼接形成的缝隙的具体步骤为：

步骤404，将无缝拼接过的上述面状要素A和所述面状要素B进行合并后，判断上述面状要素A和所述面状要素B之间是否有缝隙，若有缝隙则将所述缝隙转换为几何图形集合C，将所述几何图形集合C与所述面状要素A和所述面状要素B合并，合并后的面状要素，其属性继承所述面状矢量数据A和B的属性。