道路網(wǎng)自動(dòng)綜合初探

1、道路網(wǎng)自動(dòng)綜合初探 道路網(wǎng)自動(dòng)綜合初探 【摘要】 道路網(wǎng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的脈絡(luò),它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及政治上都具有十分重要的意義。道路網(wǎng)的自動(dòng)綜合是一項(xiàng)很復(fù)雜的問(wèn)題,而在道路的選取、化簡(jiǎn)、概括中,選取的問(wèn)題叉尤為復(fù)雜。如何在道路選取后保持原有道路網(wǎng)的整體特征,是評(píng)價(jià)道路網(wǎng)綜合好壞的標(biāo)準(zhǔn)。 【關(guān)鍵詞】 道路網(wǎng)研究 1 引言 近10年來(lái),GIS得到了迅速開(kāi)展,應(yīng)用規(guī)模和需求不斷擴(kuò)大和增加,處理的問(wèn)題更加復(fù)雜化,一個(gè)GIS系統(tǒng)往往需要不同比例尺數(shù)據(jù)的支持。目前解決的方法是在GIS系統(tǒng)中建立不同比例尺的數(shù)據(jù)庫(kù),在顯示中設(shè)定不同要素或圖層的比例尺范圍。這引起了數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)的不一致性以及內(nèi)存開(kāi)銷的增加等

2、問(wèn)題。理想的情況是只存儲(chǔ)一種比例尺的數(shù)據(jù),從中可導(dǎo)出其它需要的比例尺數(shù)據(jù),這就是GIS中的地理信息綜合,通常稱為自動(dòng)綜合。地理信息綜合的自動(dòng)化成為了GIS研究領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題。 2 目前道路網(wǎng)自動(dòng)綜合研究現(xiàn)狀 2.1 基于空間關(guān)系 早期的道路選取方法主要足基于道路等級(jí)的簡(jiǎn)單項(xiàng)選擇取,它只考慮道路的等級(jí)和屬性,這種方法速度快,但它在運(yùn)算過(guò)程中僅僅把每條道路作為單個(gè)對(duì)象考慮,而沒(méi)有考慮幅內(nèi)道路的整體特征,因此綜合的效果較差。圖論技術(shù)在自動(dòng)綜合中的應(yīng)用,可使道路自動(dòng)選取在整體結(jié)構(gòu)特征上保持較好。目前道路網(wǎng)自動(dòng)選取較好的方法有:按道路網(wǎng)眼結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度值選取的方法,基于遺傳算法的道路網(wǎng)綜合,按照多邊形

3、骨架線進(jìn)行綜合等等。但無(wú)論哪種方法,都需要考慮道路網(wǎng)眼面積大小對(duì)綜合后視覺(jué)感受的影響,因此就要對(duì)道路層數(shù)據(jù)建立正確的線面關(guān)系?；谏鲜隹紤],首先應(yīng)對(duì)道路網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)建,建立起點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。這三者之間的關(guān)系包括:點(diǎn)一點(diǎn)關(guān)系、點(diǎn)線關(guān)系、點(diǎn)一面關(guān)系、線一線關(guān)系、線一面關(guān)系六種。 矢量數(shù)據(jù)的自動(dòng)拓?fù)涫荊IS中關(guān)鍵算法之一,數(shù)據(jù)的自動(dòng)拓?fù)湟话惴譃橐韵聨讉€(gè)步驟:鏈的組織:對(duì)于圖中相交的道路自動(dòng)切成新鏈,使整幅圖無(wú)除端點(diǎn)以外相交的線段;結(jié)點(diǎn)匹配:端點(diǎn)在一定限差內(nèi)的按照其甲均值進(jìn)行修改,建立起點(diǎn)線的關(guān)系;建立多邊形:將所有線按一定方向(順時(shí)針或逆時(shí)針I(yè)查找構(gòu)建多邊彤,確定線面的關(guān)系;島的判斷:找m并記

4、錄多邊形包含的情況;內(nèi)點(diǎn)生成:自動(dòng)生成內(nèi)點(diǎn),確定多邊形的屬性。上述五步,使得要素的自動(dòng)拓?fù)錁?gòu)建完畢。從而確定了要素層中點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。 2.2 基于算法 在線狀要素的簡(jiǎn)化中Douglas一Puekcer算法是使用的最多的一種方法,因?yàn)樗饶苓x取特征點(diǎn)又能最大限度的淘汰不必要的點(diǎn),已經(jīng)為大多數(shù)人接受。但是Douglas一peueker算法雖然簡(jiǎn)單但是計(jì)算量比擬大,比擬費(fèi)時(shí)。Duoglas一Peucker算法原理:首先將每條曲線的首末點(diǎn)連接成一條直線,計(jì)算曲線上所有的點(diǎn)與該直線的距離,找出最大距離值dmax,與給定的閉值(限差)D相比擬。假設(shè)dmaxD,那么這條曲線上的中間節(jié)點(diǎn)全部去掉;假設(shè)

5、dmaxD,那么保存dmxa對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并以該點(diǎn)為界,把曲線分為兩局部,對(duì)這兩局部重復(fù)使用上述過(guò)程。 垂距法的根本思路就是順序取曲線上的三個(gè)點(diǎn),計(jì)算中間點(diǎn)與其他兩點(diǎn)連線的垂線的距離d,與閉值D作比擬。假設(shè)dD,那么中間點(diǎn)去掉;假設(shè)dD,那么中間點(diǎn)保存。然后依次選取下三個(gè)點(diǎn)繼續(xù)處理,直到這條線結(jié)束為止。 2.3 基于約束條件 街道網(wǎng)的綜合表現(xiàn)為對(duì)街道的選取,選取街道應(yīng)正確反映街道的通行情況和街區(qū)平面圖形特征。街道選取的方法有很多,主要包括基于圖論或射線式分析的過(guò)濾式選取方法。本文提出了一種城市街道網(wǎng)的自動(dòng)綜合方法,其核心思想是將街道網(wǎng)綜合中的約束融入特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在相關(guān)算法的支持下進(jìn)行街道的

6、自動(dòng)選取,它實(shí)現(xiàn)了街道網(wǎng)的漸進(jìn)式綜合。 城市街道網(wǎng)綜合中的約束主要包括:街道的最短長(zhǎng)度;街道所圍成的街區(qū)的最小面積;所需保存的特定街道;街道連通度;街道數(shù)量;街道數(shù)量與街區(qū)面積的比照。根據(jù)約束的功能,將其分為四類:圖形、功能、數(shù)量和結(jié)構(gòu);根據(jù)約束的范圍,進(jìn)一步將其分為三類:單一街道的約束、不同街道間的約束和街道與街區(qū)間的約束。 3 道路網(wǎng)自動(dòng)綜合開(kāi)展趨勢(shì) 地圖綜合作為地圖制作的關(guān)鍵技術(shù)在數(shù)字環(huán)境中被冠以“國(guó)際難題,這一難題在地圖學(xué)界己懸置多年了。盡管有眾多的地圖學(xué)及有關(guān)專業(yè)的專家學(xué)者投入到該研究領(lǐng)域,在某些環(huán)節(jié)上做出了突出奉獻(xiàn),但作為一門完整的技術(shù),目前還沒(méi)有得到根本解決。也使得到目前為止,在

7、眾多的圖形軟件中還沒(méi)有產(chǎn)生一套專門進(jìn)行地圖自動(dòng)化綜合的軟件,盡管不少地圖軟件,在某些環(huán)節(jié)不同程度地開(kāi)發(fā)了一些綜合功能模塊,但都是單項(xiàng)的,與完全自動(dòng)化還相距很遠(yuǎn)。 迫切的應(yīng)用需求與現(xiàn)在有限的技術(shù)水平之間的矛盾如何解決？理論研究專家和實(shí)際應(yīng)用部門的管理人員都對(duì)此問(wèn)題產(chǎn)生了興趣,提出了不少解決途徑。比擬現(xiàn)實(shí)的解決方案是:采用人機(jī)協(xié)同的作業(yè)形式,將地圖綜合過(guò)程分解,合理地進(jìn)行人機(jī)分工,交互式地完成地圖縮編工作。自動(dòng)化與非自動(dòng)化不能由二值化BIT簡(jiǎn)單地區(qū)分,兩者之間的轉(zhuǎn)化可逐步漸變實(shí)現(xiàn)?；谶@一思想,我們可以將綜合行為劃分為自動(dòng)處理過(guò)程和手工操作過(guò)程,而讓人和計(jì)算機(jī)分別承當(dāng)這兩個(gè)過(guò)程,并隨著綜合理論與術(shù)的開(kāi)展,逐步減輕手工操作行為,增加自動(dòng)處理行為,直至完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 4 總結(jié)與展望 地圖綜合是國(guó)際上地圖學(xué)界和GIS界的一個(gè)研究熱點(diǎn),也是一個(gè)研究難點(diǎn),相應(yīng)地,地圖綜合軟件的研制目前也僅僅停留在理論探討和建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的階段。在現(xiàn)在的環(huán)境下,只能依靠人機(jī)交互,在初始圖的根底上,實(shí)現(xiàn)有級(jí)數(shù)的逐步變化。而最理想的方式是實(shí)現(xiàn)在線完全的自動(dòng)綜合,到達(dá)真正意義上的無(wú)級(jí)縮放,這還要借助算法和軟件的深入研究。 參考文獻(xiàn): 【1】陳波,武芳,錢海忠.空間分析方法在道路網(wǎng)自動(dòng)綜合拓?fù)錁?gòu)建中的應(yīng)用J