中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)報(bào)告

1、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué)生姓名：孫國(guó)歡班 學(xué) 號(hào)：113131-05指導(dǎo)老師：周琪中國(guó)地質(zhì)大學(xué)信息工程學(xué)院2015年10月線簡(jiǎn)化算法的程序?qū)崿F(xiàn)及比較研究一、 實(shí)習(xí)內(nèi)容：程序?qū)崿F(xiàn)兩種或以上的線簡(jiǎn)化算法，并比較各種算法的優(yōu)劣。二、 實(shí)習(xí)要求：程序?qū)崿F(xiàn)以下四種線簡(jiǎn)化算法中的兩種或以上。三、 實(shí)習(xí)原理i. 基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法（Num of points）ii. 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法（Length）iii. 基于角度的線簡(jiǎn)化算法（Angle）iv. 基于垂距的線簡(jiǎn)化算法 (Perpendicular distance）v. Douglas-Peucker（1988）vi. Whirlpool（1980）

2、四、 實(shí)習(xí)過程與成果過程分析：這次空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)主要是圍繞幾個(gè)課上講的基本算法和Douglas-Peucker、Whirlpool算法來實(shí)現(xiàn)線簡(jiǎn)化算法。我做了基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法、基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法、基于角度的線簡(jiǎn)化算法、Douglas-Peucker和Whirlpool算法。前三個(gè)算法的思想十分明確，是利用C+中的點(diǎn)的坐標(biāo)結(jié)合基本函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)。Douglas-Peucker算法的基本思路是對(duì)每條曲線的首末點(diǎn)虛線連接一條直線，求所有點(diǎn)與直線的距離并求出最大距離Dmax，再用Dmax與限差d相比較然后進(jìn)行取舍。Whirlpool算法則是利用每個(gè)點(diǎn)設(shè)定r值畫圓進(jìn)行分類和取舍，成果展示：基于點(diǎn)數(shù)

3、的線簡(jiǎn)化算法 point=3 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法 length=40 基于角度的線簡(jiǎn)化算法 angle=90°DP算法 垂距d=20 Whirlpool算法 r=40基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法 point=3 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法 length=60 基于角度的線簡(jiǎn)化算法 angle=75°DP算法 垂距d=30 Whirlpool算法 r=50-分界線-基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法 point=3 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法 length=50 基于角度的線簡(jiǎn)化算法 angle=60° Whirlpool算法 r=40 DP算法得線簡(jiǎn)化結(jié)果為點(diǎn)（39,62）-分界線-基于點(diǎn)數(shù)的線

4、簡(jiǎn)化算法 point=4 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法 length=40 基于角度的線簡(jiǎn)化算法 angle=90° DP算法 垂距d=20 Whirlpool算法 r=30 -分界線-基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法 point=3基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法 length=30 基于角度的線簡(jiǎn)化算法 angle=60° DP算法 垂距d=30 Whirlpool算法 r=25 五、 思考與感想實(shí)習(xí)思考：針對(duì)基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法、基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法、基于角度的線簡(jiǎn)化算法、Douglas-Peucker和Whirlpool算法，我共采取了五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別表示五種圖形數(shù)據(jù)。源數(shù)據(jù)1是一個(gè)普通的彎折直

5、線圖，源數(shù)據(jù)2是一個(gè)起伏相當(dāng)明顯且角度多變的圖形，源數(shù)據(jù)3是一個(gè)閉合的多邊形，源數(shù)據(jù)4是一個(gè)近乎一端開口的矩形，源數(shù)據(jù)5是一個(gè)彎折且有重疊的折線圖。我認(rèn)為這五種情況的線性矢量數(shù)據(jù)采用不同的線簡(jiǎn)化算法產(chǎn)生的結(jié)果也決然不同。其中值得一提的是源數(shù)據(jù)3（閉合多邊形）在Douglas-Peucker算法下簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)，這與DP算法的原理有關(guān)，所有除首尾的點(diǎn)被舍去因而結(jié)果簡(jiǎn)化完只有一個(gè)頂點(diǎn)。而源數(shù)據(jù)4（一端開口的近矩形）在基于角度的線簡(jiǎn)化算法去angle=90°時(shí)完全簡(jiǎn)化成一個(gè)矩形，也反映了基于角度的線簡(jiǎn)化算法的原理使其去了四方頂點(diǎn)。比較我所探索的這五種線簡(jiǎn)化方法：基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法、基于長(zhǎng)度

6、的線簡(jiǎn)化算法、基于角度的線簡(jiǎn)化算法、Douglas-Peucker和Whirlpool算法。我認(rèn)為它們都具有鮮明的優(yōu)劣勢(shì)。 基于點(diǎn)數(shù)的線簡(jiǎn)化算法：取相對(duì)應(yīng)的隔點(diǎn)數(shù)并保留首尾點(diǎn)，方便快捷但效果一般 基于長(zhǎng)度的線簡(jiǎn)化算法：取相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與點(diǎn)的距離并保留首尾點(diǎn)，刨去了冗余的點(diǎn)，簡(jiǎn)化效果良好。 基于角度的線簡(jiǎn)化算法：取相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與點(diǎn)的角度并保留首尾點(diǎn)，基本上擇彎取直，簡(jiǎn)化效果良好。 Douglas-Peucker算法：求所有點(diǎn)與對(duì)每條曲線的首末點(diǎn)連接的直線的距離并求出最大距離Dmax，再用Dmax與垂距d比較后取舍。舍去了一些線性矢量數(shù)據(jù)上的點(diǎn)，形成了鮮明的結(jié)果，但是過程比較冗雜。 Whirlpool算

7、法：對(duì)設(shè)定的半徑r給每個(gè)點(diǎn)作圓并進(jìn)行取舍，使線性矢量數(shù)據(jù)的點(diǎn)的分布更加清晰，刨去了密集區(qū)的重復(fù)點(diǎn)，但不簡(jiǎn)便。實(shí)習(xí)感想：通過這次空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)，我學(xué)到了很多。在此次實(shí)習(xí)中，我對(duì)這門課有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了把所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐聯(lián)系起來。對(duì)于我來說不僅是設(shè)計(jì)算法來實(shí)現(xiàn)線簡(jiǎn)化算法，最為珍貴的是在我準(zhǔn)備這次實(shí)習(xí)所鞏固的以前不熟悉的知識(shí)。它培養(yǎng)了我們由書面文字要求到轉(zhuǎn)化這種要求到現(xiàn)實(shí)模型的能力，即很大程度上培養(yǎng)了我們的建模能力，分析問題，總結(jié)歸納問題的能力。這次實(shí)習(xí)也遇到了一些難關(guān)，但它們給了我們思索的機(jī)會(huì)。我們通過克服這一個(gè)個(gè)困難，讓我們重新又對(duì)目前腦子里所掌握的知識(shí)進(jìn)行審理，進(jìn)行了再次的糾正或者完善，這些都是書本上學(xué)不來的。理論聯(lián)系實(shí)際就在這里自然地得到實(shí)現(xiàn)。這對(duì)我們鞏固已學(xué)知識(shí)，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力大有裨益。在這次實(shí)習(xí)中，我覺得我最大的收獲就是學(xué)會(huì)了為了實(shí)現(xiàn)這些算法，我該如何去構(gòu)建這樣的框架。實(shí)習(xí)的這幾周，我從只理解書面上的線簡(jiǎn)化算法原理，到現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)這樣的過程，中間也遇到了很多困難和挫折。在程序的編寫過程中，也出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，經(jīng)過我認(rèn)真修改，查閱資料，向老師和同學(xué)們請(qǐng)教，終于把那些錯(cuò)誤都改正過來，最終使程序能夠結(jié)合要求的算法正確的運(yùn)行。我再通過繪制excel表格來進(jìn)一步了解各種不同的線簡(jiǎn)化算法會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果。所以說，這