一种地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法，在一趟多边形链搜索中，如果某一弧段会经过两次，则判定该弧段为悬挂弧段，所述悬挂弧段对应的有向边不能参与构成多边形链；利用一趟多边形链搜索中同一悬挂弧段对应的两条有向边之间的可用有向边构建多边形链，所述可用有向边是指不包括悬挂弧段对应的有向边、以及已被用于构建多边形链的有向边在内的有向边。该地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法易于实施，且能显著提高多边形链的生成效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
地理信息系统(Geographic Information System, GIS)的矢量数据模型主要两种类型，即Spaghetti数据模型和拓扑数据模型(陈述彭等地理信息系统导论，科学出版社，2000年，P31-43)。拓扑模型的基本 实体类型包括结点、弧段和区域，其中，结点(node)位于弧段的端点或多条弧段连接点；弧段(edge)是由至少两个点(即节点)顺序地连接而成的曲线，它始于起始结点、终于终止结点；区域(area)是用弧段来描述的，是以一条或多条弧段为边界围成的一个连通域。基于拓扑数据模型的拓扑集中的结点、弧段和区域要素之间相互关联，而且定义了严格的拓扑一致性约束，如同类要素之间不重叠、相交等。在拓扑模型中，除了存储坐标数据外，还需要记录要素之间拓扑关系，如结点的关联弧段、弧段的起始和终止结点、组成区域的弧段等。为了完整描述要素之间拓扑关系，用于实现拓扑数据模型的数据结构通常需要包括以下内容弧段(edge)E = {path, from, to, left, right},其中，path 为弧段的路径；from, to分别表示起始和终止结点；left, right分别为弧段的左、右区域。同一拓扑集中的弧段的起点和终点都在所述拓扑集中的结点上，所述拓扑集中的任意两条弧段之间不存在除端点外的其它交点有向边，也称关联弧段(EI) EI = {e, f}，其中e为弧段标识，f为方向标识。对于结点的有向边，若f为正方向标识，表示所述结点为弧段e的起始结点，当f为反方向标识，表示所述结点为弧段e的终止结点；对于多边形链中的有向边，若f为正方向标识，表示在多边形链中弧段e按正方向连接，当f为反方向标识，表示在多边形链中弧段e按反方向连接。GIS拓扑集中的每一条弧段都对应两条有向边，其中的一条有向边的方向与该弧段相同，该有向边的起点和终点分别对应该弧段的起点和终点，另一条有向边的方向与该弧段相反，该有向边的起点和终点分别对应其使用的弧段的终点和起点。结点(node)N = {location, edges},其中 location 表示结点位置；edges 为有向边(EI)表，其中的有向边(EI)按其始端连接向量与X轴正向在逆时针方向上的夹角大小排序。所述有向边的始端连接向量是指由有向边的终点到与该终点顺序上邻近的节点的向量。区域(area) A= {main, holes},其中，main表示区域的外边界,是一个多边形链；holes为用于存储描述区域内边界的多边形链数组。多边形链(CHAIN)是一个关联弧段(EI)表，其中的关联弧段(EI)按其在构成多边形时的连接顺序排序。在一个拓扑数据集中，并非所有弧段都可参与构成多边形链，通常将不能参与构成多边形链的弧段称为悬挂弧段。另外，有向边(EI)的末端结点是指，与有向边的对应弧段e在其方向标识f指定方向上的末端结点，即当f标识为正方向时，指的是弧段e的终止结点；当f标识为反方向时，指e的起始结点；左转有向边是指，当前有向边绕其末端结点顺时针方向旋转遇到的第一条有向边。在Spaghetti模型中，点用一个二维空间坐标表示，线由一串坐标(称为节点或顶点，vertex)组成,面是由一条或多条线所围成的闭合多边形区域。Spaghetti模型中，只存储实体的坐标数据，不记录实体间的拓扑信息。GIS矢量数据处理的一项重要内容是利用线数据生成拓扑数据集或Spaghetti模型的面数据。在拓扑数据集的建立过程涉及区域数据的生成；而利用线数据生成Spaghetti模型面数据时，则通常需要先建立拓扑区域数据，然后利用拓扑区域数据生成面数据。因而，拓扑区域数据的建立是利用线数据生成面数据的关键。利用线数据生成拓扑数据集的建立步骤可归结为线数据的预处理；结点的匹配和弧段连接关系的建立；同一结点上弧-弧拓扑关系的建立；多边形链搜索、构建及包含关系的确定等。这些环节中，多边形链的搜索、构建是影响拓扑区域数据构建效率的关键因素之一，其目的是利用拓扑数据集中弧段生成用于描述区域边界的所有多边形链。多边形链搜索算法主要涉及两个方面，一是起始有向边的选择；二是单个多边形链的搜索和构建。选择起始有向边时，要求从这些有向边出发，能构造出所有多边形链，同时构造出的多边形链不应与已有多边形链相同。当无悬挂弧段时，GIS多边形拓扑模型中的每条弧段由两个且仅由两个多边形所公共(GIS中多边形图拓扑信息生成的数学基础，《测绘学报》，1996年第4期，P267-271)，即每条弧段都沿正反两个方向分别参与构成不同区域边界的多边形链。因而需要遍历每条弧段，对尚未使用的弧段，沿其正反两个方向进行搜索，分别构建多边形链。当不存在悬挂弧段时，多边形链搜索和构建的一般思路为从指定有向边出发，到达末端结点时，则按左转算法，沿绕该结点顺时针方向旋转遇到的第一条有向边(即左转有向边)继续搜索，直至回到起始有向边，依次访问过的有向边即构成一个多边形链。实际应用中，拓扑数据集中往往存在悬挂弧段，因而，单个多边形链构建的关键在于悬挂弧段的处理。当拓扑数据集中存在悬挂弧段时，由于悬挂弧段不参与构建多边形链，因而必须在构建多边形链时必须排除悬挂弧段。为达到这一目的，传统方法是通过预处理事先排除悬挂弧段，以便在进行单个多边形链搜索、构建时不必考虑悬挂弧段的影响。由于悬挂弧段的判定需要采用类似于多边形链搜索的算法，通过额外的搜索计算来完成，因而这种方法会增加通过访问结点确定左转有向边的次数，由于左转有向边的确定需要查找算法确定当前有向边在结点关联弧段表中的位置，时间复杂度高，从而降低了整个拓扑数据集中多边形链生成的时间效率。为此，有必要提供一种全新的地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法，以提高多边形链的生成效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法易于实施，且能显著提高多边形链的生成效率。专利技术的技术解决方案如下，所述拓扑集中包括至少一个结点，每一个结点采用一个点来表示它的位置，所述拓扑集中的不同结点的位置不相同；所述拓扑集中还包括至少一条弧段，用以连接所述拓扑集中的结点，所述弧段是由至少两个节点顺序地连接而成的曲线，所述拓扑集中的弧段的起点和终点都在所述拓扑集中的结点上，所述拓扑集中的任意两条弧段之间不存在除端点外的其它交点；所述拓扑集中的每一条弧段都对应两条有向边，其中的一条有向边的方向与该弧段相同，该有向边的起点和终点分别对应该弧段的起点和终点，另一条有向边的方向与该弧段相反，该有向边的起点和终点分别对应其使用的弧段的终点和起点；指定任一有向边作为一趟多边形链搜索的起始有向边所述有向边可被选择作为一趟多边形链搜索的起始有向边，所述一趟多边形链搜索的过程是指从起始有向边出发，不经过其他弧段，或历经至少一条其他弧段，直到再次回到所述起始有向边的多边形链搜索过程；所述多边形链包括至少一条有向边，这些有向边按其在构成多边形链时的连接顺序排序；多边形链的生成方法包括以下步骤在一趟多边形链搜索中，如果某一弧段会经过两次，则判定该弧段为悬挂弧段，所述悬挂弧段对应的有向边不能参与构成多边形链；利用一趟多边形链搜索中同一悬挂弧段对应的两条有向边之间的可用有向边构建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地理信息系统拓扑集中的多边形链生成方法，所述拓扑集中包括至少一个结点，每一个结点采用一个点来表示它的位置，所述拓扑集中的不同结点的位置不相同；所述拓扑集中还包括至少一条弧段，用以连接所述拓扑集中的结点，所述弧段是由至少两个节点顺序地连接而成的曲线，所述拓扑集中的弧段的起点和终点都在所述拓扑集中的结点上，所述拓扑集中的任意两条弧段之间不存在除端点外的其它交点；所述拓扑集中的每一条弧段都对应两条有向边，其中的一条有向边的方向与该弧段相同，该有向边的起点和终点分别对应该弧段的起点和终点，另一条有向边的方向与该弧段相反，该有向边的起点和终点分别对应其使用的弧段的终点和起点；指定任一有向边作为一趟多边形链搜索的起始有向边，所述一趟多边形链搜索的过程是指：从起始有向边出发，不经过其他弧段，或历经至少一条其他弧段，直到再次回到所述起始有向边的多边形链搜索过程；所述多边形链包括至少一条有向边，这些有向边按其在构成多边形链时的连接顺序排序；其特征在于，多边形链的生成方法包括以下步骤：在一趟多边形链搜索中，如果某一弧段会经过两次，则判定该弧段为悬挂弧段，所述悬挂弧段对应的有向边不能参与构成多边形链；利用一趟多边形链搜索中同一悬挂弧段对应的两条有向边之间的可用有向边构建多边形链，所述可用有向边是指不包括悬挂弧段对应的有向边、以及已被用于构建多边形链的有向边在内的有向边。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹滨，曾永年，邱永红，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：