CN111680376B - 线要素构建多边形的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种线要素构建多边形的方法、装置及系统，方法包括：对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；根据线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合；确定并删除初始结点集合和初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；依次在目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作；依次在每个结点处，从结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次建立形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；根据半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；从至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

Description

线要素构建多边形的方法、装置及系统

技术领域

本公开涉及地理数据空间分析技术领域，尤其涉及一种基于双向半边结构的线要素构建多边形的方法、装置及系统。

背景技术

线要素快速构建多边形是地理数据空间拓扑关系建立的重要内容，在城市基础地理信息数据库更新、CAD数据转换为GIS数据、DLG数据入库等过程中均有着重要的应用，如利用城市道路网的线数据构造街区多边形等。现有线要素自动构建多边形方法主要有左转算法、结点依次搜索算法及改进算法等。左转算法是从起始点的任一连接线段开始，搜索前进方向左侧夹角最小的线段，将搜索到的线段作为当前线段继续搜索，直至回到起始结点，根据搜索到的线段形成多边形。结点依次搜索算法是从某一结点开始搜索，根据结点和线段的连接信息搜索形成同级结点和次级结点，并依次搜索同级结点、次级结点和上级结点，获得相应的多边形。

现有线要素自动构建多边形方法基本上都是根据夹角最小原则，利用结点-弧段拓扑关系，从某一结点连接的某一弧段出发，在前进方向上迭代搜索合适的结点、弧段，直至回到出发的起始结点，在理想情况下该类方法可以拓扑构面，但在实际生产中由于线要素的复杂性，会导致一些问题，如产生重复多边形和无效多边形，结点-弧段拓扑关系中存在悬挂结点、悬弧和桥弧时无法构面等问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种线要素构建多边形的方法、装置及系统。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种线要素构建多边形的方法，包括：

对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

在一个实施例中，优选地，所述对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合，包括：

判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交；

当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中；

所述确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，包括：

判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；

删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛目标结点集合和初筛弧段集合；

对于所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；

当确定不存在另一条路径时，将所述弧段与其两端的结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

在一个实施例中，优选地，所述依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其连接的所有弧段进行预设的处理操作，包括：

判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

在一个实施例中，优选地，依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系，包括：

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边。

在一个实施例中，优选地，所述根据所述半边后继拓扑关系，得到至少一个完整的多边形，包括：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形，包括：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种线要素构建多边形的装置，包括：

第一处理模块，用于对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

第一确定模块，用于根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

第一删除模块，用于确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

第二处理模块，用于依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

第二确定模块，用于依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

第三确定模块，用于根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

第二删除模块，用于从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

在一个实施例中，优选地，所述第一处理模块包括：

第一判断单元，用于判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交；

拆分单元，用于当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中；

所述第一删除模块包括：

第二判断单元，用于判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；

第一删除单元，用于删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合；

第一确定单元，用于针对所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；

第二删除单元，用于当确定不存在另一条路径时，将所述弧段与其两端的结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

在一个实施例中，优选地，所述第二处理模块包括：

第三判断单元，用于判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

第一计算单元，用于当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

第二计算单元，用于当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

排序单元，用于按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

生成单元，用于根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

在一个实施例中，优选地，第二确定模块包括：

第二确定单元，用于依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

处理单元，用于将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边；

在一个实施例中，优选地，所述第三确定模块用于：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述第二删除模块用于：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种线要素构建多边形的系统，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

对输入的线要素进行求交结点化，得到无交点的线要素集合；

根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例中，以每个结点为处理单元，利用双向半边结构建立弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系，能够简单、准确且高效地从大量的线要素数据中跟踪、提取出面状多边形，从而提高了线转多边形技术的鲁棒性和实用性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的线要素L₁、L₂相交判定示意图；

图3是根据一示例性实施例示出线段P₁P₂与线段P₃P₄相交判定示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的悬挂结点、悬挂弧与桥弧示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的弧段方位角计算与排序示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的弧段的两条半边生成与半边拓扑关系构建示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的根据半边后继拓扑关系跟踪生成多边形示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法中步骤S14的流程图。

图9是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法中步骤S15的流程图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置框图。

图11是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第一处理模块的框图。

图12是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第一删除模块的框图。

图13是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第二处理模块的框图。

图14是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第二确定模块的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明设计了基于结点-弧段拓扑结构和双向半边结构的混合存储结构。将每条弧段的两端分别视为一条半边，它们的起始点分别为该弧段两端的两个结点，这两条半边互为孪生兄弟，每条半边的起点必为其孪生兄弟的终点，任何一条半边都有唯一的一条后继半边、唯一的一条前驱半边，这样，每条半边就只隶属于唯一一个多边形。通过后继半边指针沿逆时针方向遍历一周，即可得到一个完整的多边形，且每条半边参与围成的多边形总是位于其左侧。

图1是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法的流程图，如图1所示，线要素构建多边形的方法用于终端或者服务器中，包括以下步骤。

在步骤S11中，对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合。具体地，依次判定每条线要素与其它线要素是否相交，若相交则在交点处打断两条线要素，将其分裂成四条线要素并添加到线要素集合中，直至遍历完集合中所有线要素。

步骤S11具体可以包括以下步骤：

步骤a，首先采用快速排斥方法判定两条线要素L₁、L₂的最小矩形包围框是否相交，若不相交，则线要素L₁、L₂必定不相交(如图2(a)所示)，否则转至步骤b；

步骤b，将两条线要素L₁、L₂分别按坐标点顺序划分为若干线段，如图2(b)所示，图中将7个坐标点顺次连接而成的线要素L1划分为线段C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，4个坐标点顺次连接而成的线要素L₂划分为线段C₁、C₂、C₃，分别依次从线要素L₁、L₂中各取出一条线段，采用快速排斥方法判定两条线段的最小矩形包围框是否相交，若不相交，则两条线段必定不相交并转至步骤f，否则转至步骤c；

步骤c，采用矢量叉乘方法进一步判定两条线段是否相交，如图3所示，若坐标点P₁位于有向线段P₃P₄的左边(右边)、坐标点P₂位于有向线段P₃P₄的右边(左边)，且坐标点P₃位于有向线段P₁P₂的左边(右边)、坐标点P₄位于有向线段P₁P₂的右边(左边)，则线段P₁P₂与线段P₃P₄必定相交，求取交点并转至步骤d，否则转至步骤f；

步骤d，得到交点后，将两条线要素L₁、L₂在该交点处打断，分裂成四条线要素，并添加到线要素集合中，转至步骤a，直到处理完线要素集合中的所有线要素。

步骤f，转至步骤b，对线要素L₁、L₂中的剩余线段继续做求交操作。

在步骤S12中，根据线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系。具体的，首先由所有线要素两端的坐标点构造结点并删除坐标重复的结点，得到结点集合NodeSet；然后由线要素直接生成弧段集合EdgeSet，并将每条弧段标记为未访问；最后依次从结点集合NodeSet中取出结点node，判定该结点node的坐标与弧段集合EdgeSet中哪条弧段的一端结点坐标相等，记搜索找到的弧段为edge，将该弧段edge添加到结点node连接的弧段变量ConnectedLinks数组中，同时，记录该弧段edge一端的结点为node。当遍历完结点集合NodeSet，结点与弧段的拓扑关系建立完成。

在步骤S13中，确定并删除初始结点集合和初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合。

确定并删除初始结点集合和初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，包括：判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；删除悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合；对于初筛弧段集合中的每个弧段，将弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；当确定不存在另一条路径时，将弧段与其两端的结点删除，以得到目标结点集合和目标弧段集合。

其具体处理过程可以进一步细化为以下步骤：

步骤a，遍历结点集合NodeSet，记从集合中取出的结点为node，若结点node连接的弧段变量ConnectedLinks数组大小为1，则该结点node为悬挂结点，其连接的弧段edge为悬挂弧，需从弧段集合EdgeSet中删除弧段edge，同时从结点集合NodeSet中删除结点node，并更新弧段edge另一端结点连接的弧段变量ConnectedLinks数组值。遍历完一次结点集合后，继续下一轮结点集合遍历，如此反复遍历结点集合，直至网络达到稳定状态。

判定网络是否达到稳定状态的方法为：每次遍历结点集合之前，设置变量bFlag为true，只要在该次遍历过程中做了一次删除悬挂弧和悬挂结点操作，就标记变量bFlag为false。当某次遍历完结点集合后，变量bFlag依旧为true，此时网络达到稳定状态，反复遍历结点集合过程终止。如图4所示，图中最外层P₁、P₃、P₅、P₁₃、P₁₄为悬挂结点，E₁、E₃、E₅、E₁₇、E₁₈为悬挂弧，删除之后，内层的P₁₂成为新的悬挂结点、E₁₆成为新的悬挂弧，需要由外向内逐层删除悬挂结点与悬挂弧。

步骤b，遍历弧段集合EdgeSet，记从集合中取出的弧段为edge，其两端结点分别为node₁、node₂，采用深度优先路径搜索算法判定结点node₁、node₂之间是否还存在一条不经过弧段edge的路径，若存在，则不做处理，继续遍历下一条弧段；若不存在，则该弧段edge为桥弧，需要从弧段集合中删除该桥弧，并更新结点node₁、node₂连接的弧段变量ConnectedLinks数组值。如图4所示，图中E₁₁为桥弧，其两端结点分别为P₈、P₉，结点P₈连接着弧段E₈、E₉、E₁₀、E₁₁，结点P₉连接着弧段E₁₁、E₁₂、E₁₅，删除桥弧E₁₁后，更新结点P₈连接的弧段为E₈、E₉、E₁₀，更新结点P₉连接的弧段为E₁₂、E₁₅。

在步骤S14中，依次在目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理。

步骤S14具体可以包括如下步骤：

步骤a，依次计算从该结点出发的其连接弧段的方位角，弧段方位角计算方法为：若该结点是弧段的坐标串起点(第一点)，则计算该结点与弧段的坐标串中第二点组成的射线的方位角；若该结点是弧段的坐标串终点(最后一点)，则计算该结点与弧段的坐标串中倒数第二点组成的射线的方位角；然后，按照方位角从小到大的顺序，对该结点连接的所有弧段排序。如图5所示，图中结点O连接着弧段E₁、E₂、E₃，其连接弧段的方位角大小关系为E₁<E₂<E₃。

步骤b，依次遍历该结点连接的所有弧段，若弧段标记为未访问，则由该弧段新生成两条半边，两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点，设置两条半边互为孪生兄弟且都标记为未访问，并将其添加到半边集合DcelEdgeSet中，最后标记该弧段为已访问；若弧段标记为已访问，则不做处理。如图6所示，图中结点P1连接着弧段E₁、E₂、E₃，半边e₁、e₂是由弧段E1生成且互为孪生兄弟，它们的起始点分别为弧段E₁两端的结点P₁、P₂，弧段E₂生成了半边e₃、e₄，弧段E₃生成了半边e₅、e₆。

在步骤S15中，依次在每个结点处，从结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系。具体地，遍历结点集合NodeSet，依次在每个结点处从其连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继拓扑关系、半边前驱拓扑关系，具体方法为：设结点为node，形成夹角的两相邻弧段分别为E_i、E_(i+1)％n(1≤i≤n，i为弧段在该结点连接的弧段数组中的排序顺序，n为该结点连接的弧段的数量，％为求余运算符)，夹角为从方位角较小的弧段E_i沿逆时针方向旋转至方位角较大的弧段E_(i+1)％n所形成，首先根据方位角较大的弧段E_(i+1)％n得到从其另一端结点出发的半边，将该半边的后继指向方位角较小的弧段E_i的从结点node出发的半边，并将方位角较小的弧段E_i的从结点node出发的半边的前驱指向方位角较大的弧段E_(i+1)％n的从另一端结点出发的半边。当i＝n时，形成夹角的两相邻弧段E_i、E_(i+1)％n即为E_n、E₁，此时E₁的方位角可理解为(360°+E₁的原始方位角)，也即此时方位角E₁>E_n。如图5所示，以构建形成夹角的弧段E₂、E₃各自生成半边后继拓扑关系、半边前驱拓扑关系为例，图中方位角E₂<E₃，首先由方位角较大的弧段E₃得到从其另一端结点P₄出发的半边e₅，并由方位角较小的弧段E₂得到其从结点P₁出发的半边e₄，然后将半边e₅的后继指向半边e₄，同时设置半边e₄的前驱为半边e₅。

在步骤S16中，根据半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形。遍历半边集合DcelEdgeSet，若半边未访问，则将该条半边作为起始出发半边，根据其后继指针迭代跟踪，直到回到起始出发半边，从而得到一个完整的多边形，并将跟踪过程中得到的半边都标记为已访问；若半边已访问，则不做处理。当遍历完集合中所有半边后，得到全部多边形。如图6所示，假设从半边集合DcelEdgeSet中取出的半边为e₂(未访问)，根据半边e₂的后继得到半边e₈，再根据半边e₈的后继得到半边e₆，依此类推，直到回到起始半边e₂，根据跟踪过程中得到的半边e₂、e₈、e₆、e₄所属的弧段，即可得到该多边形是由弧段E₁、E₄、E₃、E₂组成。

在步骤S17中，从至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。具体地，从得到的全部多边形中删除由最外围半边按顺时针方向跟踪形成的多边形，如图7所示，跟踪半边e₁、e₃、e₉、e₁₃形成的多边形以及跟踪半边e₁₅、e₁₇、e₂₁形成的多边形都属于由最外围半边按顺时针方向围成，需要删除。通过判定围成多边形的半边的起始点是否依次按顺时针方向排列来判定多边形是否需要删除，图7中，围成多边形的半边e₁、e₃、e₉、e₁₃的起始点P₁、P₂、P₃、P₅是依次按照顺时针方向排列，故围成的多边形需要删除。

图8是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法中步骤S14的流程图。

如图8所示，在一个实施例中，优选地，上述步骤S14可以包括如下步骤：

在步骤S81中，判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

在步骤S82中，当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算结点与弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

在步骤S83中，当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算结点与弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

在步骤S84中，按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

在步骤S85中，根据所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

图9是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的方法中步骤S15的流程图。

如图9所示，在一个实施例中，优选地，上述步骤S15可以包括以下步骤：

在步骤S91中，依次在每个结点处，从结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从结点出发的第二目标半边；

在步骤S92中，将第一目标半边的后继指向第二目标半边，并将第二目标半边的前驱指向第一目标半边。

其中，结点、弧段、半边、半边起点的存储结构分别如下：

本发明与现有技术相比的优点在于：现有多边形自动生成方法没有对不参与组成多边形的悬挂结点、悬弧和桥弧进行有效处理，在搜索多边形过程中会产生无效搜索和回退搜索，甚至生成无效多边形、重复多边形或无法构面，本发明首先对线要素求交结点化，建立结点-弧段拓扑关系后删除悬挂结点、悬弧和桥弧，排除了对不组成多边形的结点和弧段干扰，避免了无效搜索和回退搜索；在多边形追踪过程中，现有多边形自动生成方法都是利用结点-弧段拓扑关系，从某一结点出发，在前进方向上根据夹角最小原则搜索合适的弧段-结点-弧段-结点，如此反复直至回到出发的起始结点，这是一个迭代搜索，每向前走一步到达一个结点都需要做判定选择合适的弧段，实现过程复杂且效率低下，本发明以结点为处理单元，利用双向半边结构，只需在结点处建立弧段的半边后继拓扑关系、半边前驱拓扑关系，便可根据弧段的半边后继或前驱拓扑关系追踪出所有多边形，避免了迭代搜索与计算，实现过程简单、准确且高效。

基于相同的构思，本公开实施例还提供一种线要素构建多边形的装置。

可以理解的是，本公开实施例提供的线要素构建多边形的存储装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。

图10是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置框图。参照图10，该装置包括：

第一处理模块101，被配置为对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合。

第一确定模块102，被配置为根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系。

第一删除模块103，被配置为确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合。

第二处理模块104，被配置为依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理。

第二确定模块105，被配置为依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系。

第三确定模块106，被配置为根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形。

第二删除模块107，被配置为从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

图11是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第一处理模块的框图。

如图11所示，在一个实施例中，优选地，所述第一处理模块101包括：

第一判断单元111，被配置为判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交。

拆分单元112，被配置为当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中。

图12是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第一删除模块的框图。

如图12所示，在一个实施例中，优选地，所述第一删除模块103包括：

第二判断单元121，被配置为判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点。

第一删除单元122，被配置为删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合。

第一确定单元123，被配置为针对所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径。

第二删除单元124，被配置为当确定不存在另一条路径时，将所述弧段与其两端结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

图13是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第二处理模块的框图。

如图13所示，在一个实施例中，优选地，所述第二处理模块104包括：

第三判断单元131，被配置为判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

第一计算单元132，被配置为当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

第二计算单元133，被配置为当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

排序单元134，被配置为按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

生成单元135，被配置为根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

图14是根据一示例性实施例示出的一种线要素构建多边形的装置中第二确定模块的框图。

如图14所示，在一个实施例中，优选地，第二确定模块105包括：

第二确定单元141，被配置为依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

处理单元142，被配置为将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边；

在一个实施例中，优选地，所述第三确定模块106被配置为：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述第二删除模块107被配置为：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器执行时，使得移动终端能够执行一种用于线要素构建多边形的方法，所述方法包括：

对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。

在一个实施例中，优选地，所述对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合，包括：

判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交；

当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中；

所述确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，包括：

判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；

删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合；

对于所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；

当确定不存在另一条路径时，将所述弧段和其两端结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

在一个实施例中，优选地，所述依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其连接的所有弧段进行预设的处理操作，包括：

判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

在一个实施例中，优选地，依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系，包括：

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边。

在一个实施例中，优选地，所述根据所述半边后继拓扑关系，得到至少一个完整的多边形，包括：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形，包括：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种线要素构建多边形的方法，其特征在于，所述方法可用于利用城市道路网的线数据构造街区多边形；

所述线要素构建多边形的方法包括：

步骤S11，对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

步骤S12，根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

步骤S13，确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

步骤S14，依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

步骤S15，依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

步骤S16，根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

步骤S17，从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形；

所述对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合，包括：

判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交；

当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中；

所述确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，包括：

判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；

删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合；

对于所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；

当确定不存在另一条路径时，将所述弧段与其两端的结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

2.根据权利要求1所述的线要素构建多边形的方法，其特征在于，所述依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其连接的所有弧段进行预设的处理操作，包括：

判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

3.根据权利要求2所述的线要素构建多边形的方法，其特征在于，依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系，包括：

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边。

4.根据权利要求1所述的线要素构建多边形的方法，其特征在于，

所述根据所述半边后继拓扑关系，得到至少一个完整的多边形，包括：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形，包括：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

5.一种线要素构建多边形的装置，其特征在于，所述装置可用于利用城市道路网的线数据构造街区多边形；

所述线要素构建多边形的装置包括：

第一处理模块，用于对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

第一确定模块，用于根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并构建结点与弧段的拓扑关系；

第一删除模块，用于确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

第二处理模块，用于依次在目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

第二确定模块，用于依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

第三确定模块，用于根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

第二删除模块，用于从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形；

所述第一处理模块包括：

第一判断单元，用于判断输入的每条线要素与其他线要素是否相交；

拆分单元，用于当线要素与其他线要素相交时，从所述线要素和其他线要素的交点处将两条线要素拆分成四条线要素，并加入所述线要素集合中；

所述第一删除模块包括：

第二判断单元，用于判断每个结点连接的弧段数量，从中提取出弧段数量为1的悬挂结点；

第一删除单元，用于删除所述悬挂结点和其连接的悬挂弧段，得到初筛结点集合和初筛弧段集合；

第一确定单元，用于针对所述初筛弧段集合中的每个弧段，将所述弧段从网络中断开，并采用路径搜索算法确定所述弧段的两端结点之间是否存在另一条路径；

第二删除单元，用于当确定不存在另一条路径时，将所述弧段与其两端的结点删除，以得到所述目标结点集合和目标弧段集合。

6.根据权利要求5所述的线要素构建多边形的装置，其特征在于，所述第二处理模块包括：

第三判断单元，用于判断每个结点处于其所连接的每个弧段的坐标串起点还是坐标串终点；

第一计算单元，用于当确定结点处于弧段的坐标串起点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中第二个结点组成的射线的方位角；

第二计算单元，用于当确定结点处于弧段的坐标串终点时，计算所述结点与所述弧段的坐标串中倒数第二个结点组成的射线的方位角；

排序单元，用于按照方位角从小到大的顺序，对每个结点连接的所有弧段进行排序；

生成单元，用于根据所述所有弧段中每个弧段生成两条半边，其中，所述两条半边的起始点分别为该弧段的两端结点。

7.根据权利要求6所述的线要素构建多边形的装置，其特征在于，第二确定模块包括：

第二确定单元，用于依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次获取形成夹角的相邻的两条弧段，根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在后的第一弧段确定从所述第一弧段的另一端结点出发的第一目标半边，和根据所述相邻的两条弧段中方位角排序在前的第二弧段确定从所述结点出发的第二目标半边；

处理单元，用于将所述第一目标半边的后继指向所述第二目标半边，并将所述第二目标半边的前驱指向第一目标半边；

所述第三确定模块用于：

根据所述半边后继拓扑关系，进行后继指针迭代跟踪，得到至少一个完整的多边形；

所述第二删除模块用于：

从所述至少一个多边形中删除由最外围的半边按照顺时针方向跟踪形成的多边形。

8.一种线要素构建多边形的系统，其特征在于，所述系统可用于利用城市道路网的线数据构造街区多边形；

所述线要素构建多边形的系统包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

对输入的线要素进行求交结点化，得到无内交点的线要素集合；

根据所述线要素集合确定对应的初始结点集合和初始弧段集合，并确定结点与弧段的拓扑关系；

确定并删除所述初始结点集合和所述初始弧段集合中不参与组成多边形的无用结点和无用弧段，得到目标结点集合和目标弧段集合；

依次在所述目标结点集合中的每个结点处对其所连接的所有弧段进行预设的处理操作，所述预设的处理操作包括：弧段的方位角计算、弧段的方位角排序以及弧段的两条半边生成处理；

依次在所述每个结点处，从所述结点连接弧段中方位角最小的弧段开始，按照逆时针方向依次构建形成夹角的两条相邻弧段的半边后继以及半边前驱的拓扑关系；

根据所述半边后继拓扑关系，确定至少一个完整的多边形；

从所述至少一个多边形中删除满足预设条件的多边形，得到目标多边形。