一种多边形场景拓扑关系表达方法技术

一种多边形场景拓扑关系表达方法，其用于对多边形场景的拓扑结构进行表述，其包括如下步骤。步骤A，将所述多边形场景进行拓扑同胚变化并生成拓扑同胚图，步骤B，对步骤A生成的拓扑同胚图生成对偶图，然后提取所述对偶图中多边形间的邻近关系，步骤C，根据步骤B所获得的多边形间的邻近关系，建立多边形形状集合，并采用K阶邻近对多边形进行排序，生成多边形的K阶邻近编码字符串来表述多边形场景的拓扑结构。本发明专利技术所提供的一种多边形场景拓扑关系表达方法，可使用简单的字符串来表示多边形场景拓扑关系，提高了多边形场景拓扑同胚的判断的效率。

Method for expressing topological relation of polygonal scene

The invention relates to a polygon scene topological relation expression method, which is used for expressing the topological structure of the polygonal scene. Step A, the scene changes and polygon topological homeomorphism topological homeomorphism graph, step B, the topological homeomorphism graph generation step dual graph generated by A, and then extract the adjacent relation between the dual graph polygon step C, according to the relationship between adjacent step B obtained between polygons, a polygonal shape set, and using K to sort the order of adjacent polygons, the topological structure of K order encoding string adjacent the generated polygon polygon to describe the scene. The invention provides a method for expressing topological relations of polygonal scenes, which can use a simple string to represent the topological relation of polygonal scenes, and improves the efficiency of judging the topological homeomorphism of polygonal scenes.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对空间场景进行表达和判断的算法，特别是一种多边形场景拓扑关系表达方法。
技术介绍
空间场景包括空间目标集合及其空间布局。其在GIS、空间认知及纺织、建筑设计等领域有着广泛的应用。在GIS中，空间场景的查询、推理是对传统的基于SQL的空间查询的扩展，这也是近年来GIS研究的热点(Egenhofer，1994；Clare,2000；Nedas et al，2008)。GIS中空间场景查询的核心问题是空间场景拓扑一致性比较，其难点在于如何确定查询场景和数据库数据集中目标及其空间关系的映射关系。针对这一学术问题，Egenhofer等(1994)在其提出的四交模型的基础上增加了维、交类型、部件次序等，以判断两面目标拓扑相等，但其难以扩展到对大范围多目标的空间场景间拓扑结构的相似或相等的判断。Paiva(1998)根据图论的思想，采用联系图标示多边形场景的拓扑关系，给出了空间场景拓扑关系的表达和相似性判断方法，但其对空间场景匹配，特别是基于联系图的最大子图提取的效率不高。Nedas et al(2008)提出了一种基于认知和领域知识的方法进行空间场景匹配和相似性评价，从概念层次上研究了空间数据库的相似性操作，但其缺乏空间场景表达和判断的实用算法。图1为一种多边形场景的结构示意图，如图1所示，多边形场景是一种特殊的空间场景，其是由相接不含洞的多边形构成的连续铺盖，是一种有向简单图。多边形场景中多边形之间的关系主要是邻接关系，其是一种网状关系，而非树形关系。图2为两个待比对拓扑一致性的多边形场景的结构示意图，如图2所示的两个多边形场景的拓扑一致性比较实际上是多边形场景图的拓扑同胚的判 断，核心是对多边形场景的图结构的描述，需要重点解决多边形的布局和排序问题。利用现有的联系图虽然可以表达多边形场景的网状关系，但其不利于对多边形场景的拓扑关系的整体布局的表达和认知，采用递归算法判断多边形场景的拓扑相等关系，需要建立不同多边形场景中单个多边形间的映射关系，计算效率不高。目前，寻找一种简单而有效的方法对多边形场景的拓扑同胚进行描述，从而可对不同的多边形场景进行判断，仍然是一个函待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多边形场景拓扑关系表达方法，以减少或避免前面所提到的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多边形场景拓扑关系表达方法，其用于对多边形场景的拓扑结构进行表述，所述多边形场景是由相接不含洞的多边形集合构成的连续铺盖，是一种有向简单图，多边形之间既不能有裂隙，也不能有叠置；多边形间只有两种关系：相离和相接；特殊地，如果两个多边形只有一个接点，没有公共边，按相离关系处理，其包括如下步骤，步骤A，将所述多边形场景进行拓扑同胚变化并生成拓扑同胚图，步骤B，对步骤A生成的拓扑同胚图生成对偶图，然后提取所述对偶图中多边形间的邻近关系，步骤C，根据步骤B所获得的多边形间的邻近关系，采用形状文法理论对多边形进行组合表达，建立多边形形状集合，并采用K阶邻近对多边形进行排序，生成多边形的K阶邻近编码字符串来表述多边形场景的拓扑结构。优选地，步骤B中的所述邻近关系包括每一个多边形ID、次数及其一阶邻近多边形ID。优选地，所述多边形ID为3位编码。优选地，步骤C中的编码字符串采用7位编码，其中：1-2位01-99标示邻近阶数，3-4位01-99标示该多边形边数，5-7位000-999标示上一阶多边 形的标示码；；本专利技术所提供的一种多边形场景拓扑关系表达方法，可使用简单的字符串来表示多边形场景拓扑关系，因此可将多边形场景拓扑同胚的判断转化为简单的字符串比较，这样就不需要对多边形进行一对一的匹配，从而提高多边形场景拓扑同胚的判断的效率。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中，图1为一种多边形场景的结构示意图；图2为两个待比对拓扑一致性的多边形场景的结构示意图；图3为根据本专利技术的一个具体实施例的一种多边形场景拓扑关系表达方法的对多边形进行拓扑同胚变化的原理示意图；图4为图1所示的多边形场景经过拓扑同胚变化前后的对比示意图；图5为图4中拓扑同胚图生成的对偶图的示意图；图6为根据本专利技术的一个具体实施例的一种多边形场景拓扑关系表达方法的一个简单多边形场景的编码转换示意图具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供了一种多边形场景拓扑关系表达方法，其用于对多边形场景的拓扑结构进行表述，所述多边形场景是由相接不含洞的多边形集合构成的连续铺盖，是一种有向简单图，多边形之间既不能有裂隙，也不能有叠置；多边形间只有两种关系：相离和相接；特殊地，如果两个多边形只有一个接点，没有公共边，按相离关系处理，其包括如下步骤，步骤A，将所述多边形场景进行拓扑同胚变化并生成拓扑同胚图，参见图1所示，多边形场景是由相接不含洞的多边形集合{Poly1,Poly2,Poly3……Polyn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多边形场景拓扑关系表达方法，其用于对多边形场景的拓扑结构进行表述，所述多边形场景是由相接不含洞的多边形集合构成的连续铺盖，是一种有向简单图，多边形之间既不能有裂隙，也不能有叠置；多边形间只有两种关系：相离和相接。特殊地，如果两个多边形只有一个接点，没有公共边，按相离关系处理。其特征在于，其包括如下步骤。步骤A，将所述多边形场景进行拓扑同胚变化并生成拓扑同胚图，步骤B，对步骤A生成的拓扑同胚图生成对偶图，然后提取所述对偶图中多边形间的邻近关系，步骤C，根据步骤B所获得的多边形间的邻近关系，采用形状文法理论对多边形进行组合表达，建立多边形形状集合，并采用K阶邻近对多边形进行排序，生成多边形的K阶邻近编码字符串来表述多边形场景的拓扑结构。

【技术特征摘要】
1.一种多边形场景拓扑关系表达方法，其用于对多边形场景的拓扑结构进行表述，所述多边形场景是由相接不含洞的多边形集合构成的连续铺盖，是一种有向简单图，多边形之间既不能有裂隙，也不能有叠置；多边形间只有两种关系：相离和相接。特殊地，如果两个多边形只有一个接点，没有公共边，按相离关系处理。其特征在于，其包括如下步骤。步骤A，将所述多边形场景进行拓扑同胚变化并生成拓扑同胚图，步骤B，对步骤A生成的拓扑同胚图生成对偶图，然后提取所述对偶图中多边形间的邻近关系，步骤C，根据步骤B所获得的多边形间的邻近关系，采用形状文法理论对多边形进行组合表达，建立多边形形状集合，并采用K阶邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘万增，陈军，刘金翰，
申请(专利权)人：国家基础地理信息中心，
类型：发明
国别省市：北京;11