基于道路网空间分布的自动初始比例尺地图制图方法

摘要

本发明公开一种基于道路网空间分布的自动初始比例尺地图制图方法，属于数字地图、位置服务和地理信息技术领域。发明主要针对数字地图生成过程中根据当前位置道路网的空间分布密集程度自动选择合理初始比例尺，并输出地图。包括道路网的空间分布指数，建立道路网空间分布与合理初始比例尺之间函数关系，自动初始比例尺地图输出等计算与方法。发明首先基于分级显示模型提取道路网控制点及兴趣点，然后生成Delaunay三角网并存贮，通过采集用户不同位置选择的合理初始地图比例尺样本数据，建立道路网空间分布与初始地图比例尺之间的函数关系，并采用该函数关系根据用户所在位置的道路网空间分布指数自动为用户选择初始阅读比例尺。

说明书

技术领域

本发明涉及数字地图、位置服务和地理信息技术领域，尤其涉及桌面电子地图、网络地图与移动地图的地图设计与制图方法。

背景技术

现有电了地图阅读模式下，地图阅读初始比例尺通常由系统设定或自动继承前一阅读比例尺，然后由用户来手动调整。但是，由于不同位置地理要素空间分布的差异，系统设定或简单继承的比例尺无法贴近用户认知需求，导致用户增加大量的缩放操作，降低了地图的阅读效率。尤其对移动信息设备终端的移动地图，影响更为突出。因为移动环境中甚至是驾驶过程中频繁操作地图，不仅影响认知效率，还存在安全隐患。所以，需要研究一种可以自动识别地理要素空间分布，自动选择合理初始比例尺的地图阅读模式。考虑到道路网是地图阅读中最关键的地理要素，有必要通过测度不同位置的道路网分布，建立道路网空间分布与初始地图比例尺之间的关系，为地图用户提供更加容易的地图服务。

发明内容

本发明的目的是为了解决桌面电子地图、网络地图以及移动地图等技术领域中如何自动选择合理初始地图比例尺的问题。

本发明所采用的技术方案包含两个阶段，第一个阶段为通过实验采集用户选择合理初始比例尺样本数据，统计并建立道路网空间分布与初始地图比例尺之间的关系；第二阶段为实时计算当前位置道路网空间分布，并根据道路网空间分布与地图比例尺之间的对应关系，自动选择合理的初始地图比例尺。

第一阶段主要步骤包含如下：

(1)以道路网为中心建立分级显示模型。以道路网为核心要素将显示级别划分为N级，并将不同地理要素与对应显示级别捆绑，下级自动包含上级要素。

(2)提取各级道路网的控制节点和重要兴趣点。道路网控制点主要包含交叉路口点、转折点和端点，重要兴趣点主要包含加油站、服务区、地标等，全部为点对象。

(3)基于道路网控制节点和重要兴趣点计算对应的Delaunay三角网，如图1所示。

(4)采集不同位置地图操作样本数据。包括当前的地图显示级别、当前比例尺以及当前位置的道路网空间分布指数。道路网的空间分布指数基于Delaunay三角网计算，计算公式为x＝k/A，其中k是以前位置(P)为顶点的三角形个数(即邻近控制点个数)，A为邻近控制点构成多边形对应的实地面积，图2是当前位置及其邻近控制点的示意图。

(5)采用回归分析建立道路网空间分布与地图比例尺之间的函数关系。函数关系为S＝F(x)，S为比例尺，x为道路网空间分布指数，F为比例尺与道路网空间分布指数之间的函数关系。第二阶段主要步骤包含如下：

(1)计算当前位置的道路网空间分布。根据鼠标或GPS位置，计算当前位置所对应的道路网空间分布指数，显示级别自动继承前一操作所对应的显示级别，如果为初次操作则自动取系统设定的显示级别。

(2)计算初始地图比例尺。根据比例尺与道路空间分布之间的函数关系S＝F(x)，计算初始地图比例尺。

(3)调整初始地图比例尺。根据重要信息的完整性(如立交桥)及最小显示范围要求，对初始地图比例尺进行调整并输出地图。

附图说明

图1是基于道路控制点生成的Delaunay三角网示意图。

图2是基于Delaunay三角网的道路网空间分布指数计算示意图。

图3是基于道路网空间分布自动初始比例尺地图实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明实施步骤进行详细说明。

建立道路网空间分布指数与初始地图比例尺对应函数模型步骤如下：

步骤一：基于分级道路网显示模型提取各级道路网的控制节点和重要兴趣点。以道路网为核心要素将显示级别划分为N级，并将不同地理要素与对应显示级别捆绑，下级自动包含上级要素。道路网控制点主要包含交叉路口点、转折点和端点，重要兴趣点主要包含加油站、服务区、地标等，全部为点对象。当某些局部道路控制点过于密集时，可以设定最小距离阈值进行过滤与剔除。最终形成的点集如图1所示。

步骤二：生成并存贮与各级道路网控制点及兴趣点集对应的Delaunay三角网。逐次选择不同显示级别的控制点及兴趣点集，然后生成对应的Delaunay三角网，并分别存贮，以便将来插入当前位置并确定空间分布测度范围，生成的三角网如图1所示。

步骤三：采集不同位置地图操作样本实验数据。选取有代表性的不同地图用户，以地图道路网浏览为中心，分别针对不同密度的道路网进行地图浏览，并由用户设定一个最满意比例尺。记录下用户当前位置、该位置对应的道路空间分布指数、设定比例尺。道路网的空间分布指数计算公式为x＝k/A，其中k是以前位置(P)为顶点的三角形个数(亦即邻近控制点个数)，A为邻近控制点构成多边形对应的实地面积。图2中P是当前位置，控制点1-2-3-4-5-6-7-1构成邻近多边形，邻近点数为7。

步骤四：采用回归分析建立道路网空间分布与地图比例尺之间的函数关系。根据步骤三采集的样本数据，利用回归分析建立道路网空间分布与初始地图比例尺之间的函数关系。

自动初始地图比例尺实现过程如下：

步骤一：计算当前位置的道路网空间分布。获取当前鼠标或GPS位置，并将其插入当前显示级别对应的控制点与兴趣点集中，按照x＝k/A计算当前位置道路网的空间分布指数。

步骤二：计算初始地图比例尺。根据已经建立的道路网空间分布与地图比例尺函数关系，根据道路网空间分布指数变量计算对应的合理初始地图比例尺。

步骤三：调整初始地图比例尺。根据重要信息的完整性(如立交桥)及最小显示范围要求，对初始地图比例尺进行调整并输出地图。

自动初始比例尺地图制图实现的完整流程见图3所示。