狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置和导航仪

摘要

本发明提供一种狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置及导航仪，用于导航电子地图水系面要素进行自动切换。该方法包括：S200：获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合，其中狭长水系面为水系面周长平方与水系面的面积之比大于预定数值的细长型水系面；S400：连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以及S600：在线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将路径作为狭长水系面的线要素。采用本发明提供的技术方案，能在保持狭长水系面形状特征的前提下，自动的将狭长的水系面多边形要素化简为线要素。

说明书

技术领域

本发明属于导航电子地图领域，更具体的，涉及一种狭长水系面要素转化 为线要素的方法、装置和导航仪。

背景技术

在导航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题中，目前主要采用以下 的解决方案：

方法一：不转化，直接将大比例尺中适用的面状河流多边形面要素，放在 小比例尺地图中使用。

方法二：采用人工的方式，根据大比例尺中适用的面状河流多边形面要素， 数字化为单线河流，用单线表示的河流要素，保持原始面状河流的形状特征， 减少形状点数目，人工维护，不使之自交，对多边形在不同的比例尺下进行制 图综合处理。

方法一的缺点有两个：一是在小比例尺地图中，如果河流用面状多边形表 示，形状点数据冗余会过于巨大，占用太多的存储空间；二是对面状河流要素 进行地图绘制，水系面要素的填充，会导致地图绘制时效率低下。

方法二的缺点有四个：一是人工检查工作量巨大，成本高昂；二是不同的 人检查的效果不同，不具有可重复性；三是难以进行质量控制；四是容易出现 人工误操作，发生数据错误。

因此，现有技术中导航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题存在效 率低下和数据不准确的问题，而对于该问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置和导航 仪，以解决现有技术中航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题存在效率 低下和数据不准确的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种狭长水系面要素转化 为线要素的方法，并采用如下技术方案：

狭长水系面要素转化为线要素的方法包括：S200：获取狭长水系面，并对 狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合，其中狭长水系面为水 系面周长平方与水系面的面积之比大于预定数值的细长型水系面；S400：连接 三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以及 S600：在线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将路径作为狭长水系面的线 要素。

进一步地，在步骤S200之前，面要素转化为线要素的方法还包括：S100： 对预设系统中多边形水系面进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长 水系面。

进一步地，在步骤S200中，对狭长水系面做三角剖分包括：S202：在狭 长水系面的坐标点{p0，p1......pN}中选取连续三个坐标点p(i-1)、pi、p(i+1) 所组成的三角形；S204：判断三角形是按顺时针存储还是按逆时针存储，并在 三角形按逆时针存储时，判断三角形中是否包含p(i-1)、pi、p(i+1)之外的其 他顶点，若否，记录三角形；以及S206：继续选取狭长水系面的p(i-1)、p(i+1)、 p(i+2)三个坐标点，并返回执行步骤S202；其中，i为1到N的自然数。

进一步地，步骤S202之前，面要素转化为线要素的方法还包括：S201： 计算狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按照顺 时针存储时，逆变换狭长水系面的坐标。

进一步地，步骤S600包括：S601：搜索仅一边有相邻三角形的三角形； S603：计算任意两个仅一边有相邻三角形的三角形之间的线状水系所经过三角 形的面积和；S605：确认数值最大的面积和所对应的线状水系为最优线要素路 径。

根据本发明的另外一个方面，提供一种狭长水系面要素转化为线要素的装 置，并采用以下技术方案：

狭长水系面要素转化为线要素的装置包括，获取模块，用于获取狭长水系 面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合；连接模块， 用于连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水 系；以及第一搜索模块，用于根据预设条件在线状水系中搜索出最优线要素路 径。

进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括：识别模块，用于 对预设系统中水系面多边形进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长 水系面。

进一步地，连接模块包括：第一选取模块，用于在狭长水系面的坐标点{p0， p1......pN}中选取连续三个坐标点p(i-1)、pi、p(i+1)组成的三角形；判断模 块，用于判断三角形的是按照顺时针存储还是按照逆时针存储，并在三角形按 照逆时针存储时，判断三角形中是否包含p(i-1)、pi、p(i+1)之外的其他顶点； 以及第二选取模块，用于继续选取狭长水系面的p(i-1)、p(i+1)、p(i+2)三个 坐标点，并返回执行步骤S202；其中，i为1到N的自然数。

进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括：第一计算模块， 用于计算狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按 照顺时针存储时，逆变换狭长水系面的坐标。

根据本发明的又一个方面，提供一种导航仪，包括上述的狭长水系面要素 转化为线要素的装置。

可以看出，本发明能较好的在导航数据中，对大比例尺地图中形状点足够 丰富密集的狭长的河流、沟渠等多边形面要素，进行自动综合，保持多边形的 形状特征，将多边形简化为适合小比例尺地图下显示的折线段要素，增加导航 电子地图数据对多比例尺的支持，丰富导航电子地图数据产品的种类，提高导 航电子地图数据生产的质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征 和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图 中：

图1为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法主要流 程图；

图2为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法的具体 流程图；

图3为根据本发明实施例的水系多边形形状点示意图；

图4为根据本发明实施例的多边形水系面三角剖分示意图；

图5为根据本发明实施例的在线状水系中搜索最优线要素路径的方法示 意图；以及

图6为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的装置主要结 构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要 求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法主要流 程图。

参见图1所示，狭长水系面要素转化为线要素的方法包括：

S200：获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的 三角形集合，其中狭长水系面为水系面周长平方与水系面的面积之比大于预定 数值的细长型水系面；

S400：连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的 线状水系；以及

S600：在线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将路径作为狭长水系面 的线要素。

通过本实施例的上述技术方案，在导航电子地图中保持狭长水系面形状特 征的前提下，自动化的将狭长的水系面多边形要素，化简为河流线要素，丰富 面要素在多比例尺中的表达，提高导航电子地图数据生产的质量。

图2为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法的具体 流程图。

步骤a：初始化河流面多边形；在系统中首先初始化河流面多边形，假定 对系统中水系面多边形P，其坐标系列为：{p0，p1，......，pN}，参见图3所示， 图3为根据本发明实施例的水系多边形形状点示意图，在图3中给出3个多边 形的实施例，分别为多边形3-1、多边形3-2、以及多边形3-3，分别在多边形 3-1、多边形3-2、以及多边形3-3的边缘上取坐标点，将所选取的坐标点按{p0、 p1......pN}的顺序编号。

步骤b：狭长型河流自动识别；接下来系统自动识别出狭长型水系面，令 L＝polygon.Perimeter()，这里L表示水系面多边形的周长，A＝polygon.Area()， 这里A表示水系面多边形的面积；如果L*L/A＞m，m预先设定取值，例如， m＝500，即L*L/A＞500，则可以认为此多边形为狭长的水系面多边形。

具体的，周长的计算方法为：

L0＝sqrt((x0-x1)*(x0-x1)+(y0-y1)*(y0-y1))；

L＝L0+L1+......+Ln；

其中，x0为p0点在坐标系中的横坐标取值，x1为p1在坐标系中的横坐 标取值，依次类推；y0为p0点在坐标系中的纵坐标取值，y1点位p1点在坐 标系中的纵坐标的取值，依次类推。

面积的计算方法为：

A＝1/2∑(Xi*Y(i+1)-X(i+1)*Yi)，(i从0到i-1)

其中，xi为pi点在坐标系中的横坐标取值，yi为pi点在坐标系中的纵坐 标的取值，依次类推。

如果L*L/A＞m，m为预先设定的取值，例如m可以为500，则当L*L/A＞500 时，则可以自动识别出来此多边形为狭长水系面多边形。

例如在图3中，满足L*L/A＞m的应为多边形3-1。

步骤c：河流面三角剖分；在识别出狭长水系面之后，系统对该狭长水系 面三角剖分，具体参见图4所示，图4为根据本发明实施例的水系面三角剖分 示意图，对多边形3-1进行做三角剖分，是要求选出完全在内部又互不相交的一 组对角线，把整个多边形3-1划分成若干三角形。这里对角线是不相邻顶点间 的连线。对于水系面的三角剖分，将水系多边形剖分成诸多三角形。

可选地，三角剖分可采用以下方法，本实施例中以图3中的多边形3-1为 例：

1.初始化多边形3-1的坐标点{p0，p1，.......，pN}，计算多边形3-1是按照顺 时针的方向存储，还是按照逆时针的方向存储；

2.如果计算出多边形3-1是按照顺时针的方向存储的，则对多边形3-1做 个逆变换，使得多边形3-1是按照逆时针的方向存储的；

3.选取多边形3-1上的坐标点{p0，p1，......，pN}中连续三个坐标点， p(i-1)，pi，p(i+1)，i为1至(N-1)中的自然数，N为在多边形3-1上所选取 点的个数；

4.再判断下p(i-1)，pi，p(i+1)所组成的三角形的存储方向是逆时针还是顺 时针，并在该三角形的存储方向为逆时针时，继续下一步；

5.考察p(i-1)，pi，p(i+1)所组成的三角形中是否包含多边形{p0，p1，......，pN} 中p(i-1)，pi，p(i+1)之外的其他的顶点；

6.如果该三角形中不包含{p0，p1，......，pN}中p(i-1)，pi，p(i+1)之外的其他 的顶点，则记录该三角形，此为三角剖分的-个三角形，移除pi坐标点，继 续选取坐标点{p0，p1，......，pN}中p(i-1)、p(i+1)、p(i+2)连续三个做标点；

7.如果该三角形中包含{p0，p1，......，pN}中p(i-1)，pi，p(i+1)之外的其他的 顶点，则返回步骤3，继续选取坐标点{p0，p1，......，pN}中pi、p(i+1)、p(i+2) 连续三个做标点；

8.考察到多边形3-1被分割后的最后-个三角形，然后对多边形3-1的三 角剖分结束，剖分后的三角形集合参见图4中多边形3-1′。

步骤d：连接相邻三角形间的重心点；具体参见图5，图5为根据本发明 实施例的在线状水系中搜索最优线要素路径的方法示意图。图5中的多边线5 所做三角剖分后所形成的三角形集合，对该三角形集合中对于任意的两个相邻 的多边形，将其重心点的连接起来。

步骤e：最优路径搜索；同样参见图5，步骤d中搜索出的线状水系，可 能是树状的。这样的线状水系表达的显示效果可能会不佳，需要找到比较合适 的线状水系来表达，以提供更好的显示效果。因此，最优路径(水系线要素的 最优表达)算法描述如下：

10.初始化多边线5经三角剖分后的三角形集合；

20.将三角形集合中的三角形分成三类：I三边都有相邻三角形的，II仅两 面边有相邻三角形的，III仅-边有相邻三角形的；

30.为三角形集合中每个三角形记录其相邻三角形的ID；

40.对于III类三角形，计算任意两个III三角形之间的路径；

50.搜索出来的路径，所经过若干个三角形，如果此若干个三角形的面积 和在所搜索出的路径中最大，那么该路径就为水系线要素的最优表达。

可选地，对应III类三角形，计算任意两个III三角形之间的路径的方法为：

41.每个三角形都记录了其相邻三角形的ID；

42.选择-个III类三角形为搜索起点，搜索到该III类三角形的相邻三角 形，判断该三角形是否为-个III类三角形；

43.如果是，则停止搜索，此条路径为-条三角形路径，计算此路径经过 的三角形的面积；

44.如果不是，则重复步骤42；

45.如此，可以搜索出任意两个III类三角形之间的路径，进而计算此路径 经过的三角形的面积。

步骤f：从上述若干个面积和中选择最大的面积所对应的路径，程序结束。

可以看出，本发明能较好的在导航数据中，对大比例尺地图中形状点足够 丰富密集的狭长的河流、沟渠等多边形面要素，进行自动综合，保持多边形的 形状特征，将多边形简化为适合小比例尺地图下显示的折线段要素，增加导航 电子地图数据对多比例尺的支持，丰富导航电子地图数据产品的种类，提高导 航电子地图数据生产的质量。

图6为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的装置主要结 构示意图。

参见图6所示，狭长水系面要素转化为线要素的装置包括：获取模块200， 用于获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形 集合；连接模块400，用于连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得 到狭长水系面的线状水系；以及第-搜索模块600，用于根据预设条件在线状 水系中搜索出最优线要素路径。

进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括：识别模块，用于 对预设系统中水系面多边形进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长 水系面。

可选地，连接模块400包括：第一选取模块，用于在狭长水系面的坐标点 {p0，p1......pN}中选取连续三个坐标点p(i-1)、pi、p(i+1)组成的三角形；判 断模块，用于判断三角形的是按照顺时针存储还是按照逆时针存储，并在三角 形按照逆时针存储时，判断三角形中是否包含p(i-1)、pi、p(i+1)之外的其他 顶点；以及第二选取模块，用于继续选取狭长水系面的p(i-1)、p(i+1)、p(i+2) 三个坐标点，N为在狭长水系面中选取的坐标点的个数。

可选地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括：第-计算模块，用 于计算狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按照 顺时针存储时，逆变换狭长水系面的坐标。

本发明提供的导航仪，包括上述的狭长水系面要素转化为线要素的装置。

以上仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本发明的保护范围。