专利名称：狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置和导航仪的制作方法
狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置和导航仪技术领域
本发明属于导航电子地图领域，更具体的，涉及一种狭长水系面要素转化为线要 素的方法、装置和导航仪。
背景技术：
在导航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题中，目前主要采用以下的解决 方案
方法一不转化，直接将大比例尺中适用的面状河流多边形面要素，放在小比例尺 地图中使用。
方法二 采用人工的方式，根据大比例尺中适用的面状河流多边形面要素，数字化 为单线河流，用单线表示的河流要素，保持原始面状河流的形状特征，减少形状点数目，人 工维护，不使之自交，对多边形在不同的比例尺下进行制图综合处理。
方法一的缺点有两个一是在小比例尺地图中，如果河流用面状多边形表示，形状 点数据冗余会过于巨大，占用太多的存储空间；二是对面状河流要素进行地图绘制，水系面 要素的填充，会导致地图绘制时效率低下。
方法二的缺点有四个一是人工检查工作量巨大，成本高昂；二是不同的人检查 的效果不同，不具有可重复性；三是难以进行质量控制；四是容易出现人工误操作，发生数 据错误。
因此，现有技术中导航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题存在效率低下 和数据不准确的问题，而对于该问题，目前尚未提出有效的解决方案。发明内容
本发明旨在提供一种狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置和导航仪，以解 决现有技术中航电子地图水系面要素转化为单线水系的问题存在效率低下和数据不准确 的问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种狭长水系面要素转化为线要 素的方法，并采用如下技术方案
狭长水系面要素转化为线要素的方法包括S200 :获取狭长水系面，并对狭长水 系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合，其中狭长水系面为水系面周长平方与水 系面的面积之比大于预定数值的细长型水系面；S400 :连接三角形集合中每两个相邻三角 形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以及S600 :在线状水系中搜索出符合预设条件 的路径，将路径作为狭长水系面的线要素。
进一步地，在步骤S200之前，面要素转化为线要素的方法还包括S100 :对预设系 统中多边形水系面进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长水系面。
进一步地，在步骤S200中，对狭长水系面做三角剖分包括S202 :在狭长水系面 的坐标点{p0, p1......pN}中选取连续三个坐标点p(1-l)、p1、p(i+l)所组成的三角形；S204 :判断三角形是按顺时针存储还是按逆时针存储，并在三角形按逆时针存储时，判断三 角形中是否包含p(i_l)、p1、p(i+l)之外的其他顶点，若否，记录三角形；以及S206 :继续 选取狭长水系面的口(丨-1)、口(丨+1)、口(丨+2)三个坐标点，并返回执行步骤S202 ;其中，i为 I到N的自然数。
进一步地，步骤S202之前，面要素转化为线要素的方法还包括S201 :计算狭长水 系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按照顺时针存储时，逆变换狭 长水系面的坐标。
进一步地，步骤S600包括S601 :搜索仅一边有相邻三角形的三角形；S603 :计算 任意两个仅一边有相邻三角形的三角形之间的线状水系所经过三角形的面积和；S605 :确 认数值最大的面积和所对应的线状水系为最优线要素路径。
根据本发明的另外一个方面，提供一种狭长水系面要素转化为线要素的装置，并 采用以下技术方案
狭长水系面要素转化为线要素的装置包括，获取模块，用于获取狭长水系面，并对 狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合；连接模块，用于连接三角形集合中 每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以及第一搜索模块，用于根据预 设条件在线状水系中搜索出最优线要素路径。
进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括识别模块，用于对预设系 统中水系面多边形进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长水系面。
进一步地，连接模块包括第一选取模块，用于在狭长水系面的坐标点{p0，pl......pN}中选取连续三个坐标点p(1-l)、p1、P(i+1)组成的三角形；判断模块，用于判断三角形的是按照顺时针存储还是按照逆时针存储，并在三角形按照逆时针存储时，判断 三角形中是否包含p(i_l)、p1、p(i+l)之外的其他顶点；以及第二选取模块，用于继续选取 狭长水系面的口(丨-1)、口(丨+1)、口(丨+2)三个坐标点，并返回执行步骤S202 ;其中，i为I到 N的自然数。
进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括第一计算模块，用于计算 狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按照顺时针存储时，逆 变换狭长水系面的坐标。
根据本发明的又一个方面，提供一种导航仪，包括上述的狭长水系面要素转化为 线要素的装置。
可以看出，本发明能较好的在导航数据中，对大比例尺地图中形状点足够丰富密 集的狭长的河流、沟渠等多边形面要素，进行自动综合，保持多边形的形状特征，将多边形 简化为适合小比例尺地图下显示的折线段要素，增加导航电子地图数据对多比例尺的支 持，丰富导航电子地图数据产品的种类，提高导航电子地图数据生产的质量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法主要流程图2为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法的具体流程图3为根据本发明实施例的水系多边形形状点示意图4为根据本发明实施例的多边形水系面三角剖分示意图5为根据本发明实施例的在线状水系中搜索最优线要素路径的方法示意图；以 及
图6为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的装置主要结构示意 图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
图1为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法主要流程图。
参见图1所示，狭长水系面要素转化为线要素的方法包括
S200:获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形 集合，其中狭长水系面为水系面周长平方与水系面的面积之比大于预定数值的细长型水系 面；
S400:连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水 系；以及
S600:在线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将路径作为狭长水系面的线要素。
通过本实施例的上述技术方案，在导航电子地图中保持狭长水系面形状特征的前 提下，自动化的将狭长的水系面多边形要素，化简为河流线要素，丰富面要素在多比例尺中 的表达，提高导航电子地图数据生产的质量。
图2为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的方法的具体流程图。
步骤a :初始化河流面多边形；在系统中首先初始化河流面多边形，假定对系统中水系面多边形P，其坐标系列为{p0，pl,......，pN}，参见图3所示，图3为根据本发明实施例的水系多边形形状点示意图，在图3中给出3个多边形的实施例，分别为多边形3-1、多 边形3-2、以及多边形3-3，分别在多边形3-1、多边形3-2、以及多边形3_3的边缘上取坐标 点，将所选取的坐标点按{p0、pl......pN}的顺序编号。
步骤b :狭长型河流自动识别；接下来系统自动识别出狭长型水系面，令L = polygon. Perimeter O，这里L表示水系面多边形的周长,A = polygon. Area O ,这里A表示 水系面多边形的面积；如果L*L/A>m，m预先设定取值，例如，m = 500，即L*L/A> 500，则 可以认为此多边形为狭长的水系面多边形。
具体的，周长的计算方法为
LO = sqrt((xO-xl)*(xO-xl) + (yO-yl)* (yO-yl))；
L = L0+L1+......+Ln ；
其中，x0为pO点在坐标系中的横坐标取值，xl为pl在坐标系中的横坐标取值，依 次类推；y0为p0点在坐标系中的纵坐标取值，yl点位pl点在坐标系中的纵坐标的取值，依次类推。
面积的计算方法为
A = 1/2 Σ (Xi*Y(i+l)_X(i+l)*Yi)，(i 从 O 到 i_l)
其中，xi为pi点在坐标系中的横坐标取值，yi为pi点在坐标系中的纵坐标的取值，依次类推。
如果L*L/A > m, m为预先设定的取值，例如m可以为500，则当L*L/A > 500时， 则可以自动识别出来此多边形为狭长水系面多边形。
例如在图3中，满足L*L/A > m的应为多边形3_1。
步骤c :河流面三角剖分；在识别出狭长水系面之后，系统对该狭长水系面三角剖分，具体参见图4所示，图4为根据本发明实施例的水系面三角剖分示意图，对多边形3-1 进行做三角剖分，是要求选出完全在内部又互不相交的一组对角线，把整个多边形3-1划分成若干三角形。这里对角线是不相邻顶点间的连线。对于水系面的三角剖分， 将水系多边形剖分成诸多三角形。
可选地，三角剖分可采用以下方法，本实施例中以图3中的多边形3-1为例
1.初始化多边形3-1的坐标点{p0，pl，.......，pN}，计算多边形3_1是按照顺时针的方向存储，还是按照逆时针的方向存储；
2.如果计算出多边形3-1是按照顺时针的方向存储的，则对多边形3-1做个逆变换，使得多边形3-1是按照逆时针的方向存储的；
3.选取多边形3-1上的坐标点{p0，pl,......，pN}中连续三个坐标点，P (i_l)，pi，p(i+l)，i为I至(N-1)中的自然数，N为在多边形3-1上所选取点的个数；
4.再判断下p(1-l)，pi, p(i+l)所组成的三角形的存储方向是逆时针还是顺时针，并在该三角形的存储方向为逆时针时，继续下一步；
5.考察p(1-l)，pi，p(i+l)所组成的三角形中是否包含多边形{p0，pl,......，pN}中p(1-l)，pi，p(i+l)之外的其他的顶点；
6.如果该三角形中不包含{pO, pl,......, pN}中p(i_l), pi, p (i+1)之外的其他的顶点，则记录该三角形，此为三角剖分的-个三角形，移除Pi坐标点，继续选取坐标点 {pO, pl,......, pN}中 P(1-l)、p(i+l)、p(i+2)连续三个做标点；
7.如果该三角形中包含{pO, pl,......, pN}中p(i_l), pi, p (i+1)之外的其他的顶点，则返回步骤3，继续选取坐标点{p0，pl，......，pN}中p1、p(i+l)、p(i+2)连续三个做标点；
8.考察到多边形3-1被分割后的最后-个三角形，然后对多边形3-1的三角剖分结束，剖分后的三角形集合参见图4中多边形3-1'。
步骤d :连接相邻三角形间的重心点；具体参见图5，图5为根据本发明实施例的在线状水系中搜索最优线要素路径的方法示意图。图5中的多边线5所做三角剖分后所形成的三角形集合，对该三角形集合中对于任意的两个相邻的多边形，将其重心点的连接起来。
步骤e :最优路径搜索；同样参见图5，步骤d中搜索出的线状水系，可能是树状的。这样的线状水系表达的显示效果可能会不佳，需要找到比较合适的线状水系来表达，以提供更好的显示效果。因此，最优路径(水系线要素的最优表达)算法描述如下
10.初始化多边线5经三角剖分后的三角形集合；
20.将三角形集合中的三角形分成三类1三边都有相邻三角形的，II仅两面边有 相邻三角形的，III仅-边有相邻三角形的；
30.为三角形集合中每个三角形记录其相邻三角形的ID ；
40.对于III类三角形，计算任意两个III三角形之间的路径；
50.搜索出来的路径，所经过若干个三角形，如果此若干个三角形的面积和在所搜 索出的路径中最大，那么该路径就为水系线要素的最优表达。
可选地，对应III类三角形，计算任意两个III三角形之间的路径的方法为
41.每个三角形都记录了其相邻三角形的ID ；
42.选择-个III类三角形为搜索起点，搜索到该III类三角形的相邻三角形，判 断该三角形是否为-个III类三角形；
43.如果是，则停止搜索，此条路径为-条三角形路径，计算此路径经过的三角形 的面积；
44.如果不是，则重复步骤42 ;
45.如此，可以搜索出任意两个III类三角形之间的路径，进而计算此路径经过的 三角形的面积。
步骤f :从上述若干个面积和中选择最大的面积所对应的路径，程序结束。
可以看出，本发明能较好的在导航数据中，对大比例尺地图中形状点足够丰富密 集的狭长的河流、沟渠等多边形面要素，进行自动综合，保持多边形的形状特征，将多边形 简化为适合小比例尺地图下显示的折线段要素，增加导航电子地图数据对多比例尺的支 持，丰富导航电子地图数据产品的种类，提高导航电子地图数据生产的质量。
图6为根据本发明实施例的狭长水系面要素转化为线要素的装置主要结构示意 图。
参见图6所示，狭长水系面要素转化为线要素的装置包括获取模块200，用于 获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合；连接模块 400，用于连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以 及第-搜索模块600，用于根据预设条件在线状水系中搜索出最优线要素路径。
进一步地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括识别模块，用于对预设系 统中水系面多边形进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出狭长水系面。
可选地，连接模块400包括第一选取模块，用于在狭长水系面的坐标点{p0，pl......pN}中选取连续三个坐标点p (1-1)、p1、p (i+1)组成的三角形；判断模块，用于判断三角形的是按照顺时针存储还是按照逆时针存储，并在三角形按照逆时针存储时，判断 三角形中是否包含p(i_l)、p1、p(i+l)之外的其他顶点；以及第二选取模块，用于继续选取 狭长水系面的P (1-1)、p(i+l)、P(i+2)三个坐标点，N为在狭长水系面中选取的坐标点的个 数。
可选地，狭长水系面要素转化为线要素的装置还包括第-计算模块，用于计算狭 长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在狭长水系面是按照顺时针存储时，逆变 换狭长水系面的坐标。
本发明提供的导航仪，包括上述的狭长水系面要素转化为线要素的装置。
以上仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发 明的保护范围。
权利要求
1.一种狭长水系面要素转化为线要素的方法，其特征在于，包括 5200:获取狭长水系面，并对所述狭长水系面做三角剖分，得到所述狭长水系面的三角形集合，其中所述狭长水系面为水系面周长平方与水系面的面积之比大于预定数值的细长型水系面； S400:连接所述三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到所述狭长水系面的线状水系；以及 5600:在所述线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将所述路径作为所述狭长水系面的线要素。
2.如权利要求1所述面要素转化为线要素的方法，其特征在于，在所述步骤S200之前，所述面要素转化为线要素的方法还包括 SlOO :对预设系统中多边形水系面进行初始化，并根据初始化的结果自动识别出所述狭长水系面。
3.如权利要求1所述面要素转化为线要素的方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述对所述狭长水系面做三角剖分包括 S202 :在所述狭长水系面的坐标点{p0, p1......pN}中选取连续三个坐标点p (1-1)、p1、p(i+l)所组成的三角形； S204 :判断所述三角形是按顺时针存储还是按逆时针存储，并在所述三角形按逆时针存储时，判断所述三角形中是否包含p(i_l)、p1、p(i+l)之外的其他顶点，若否，记录所述三角形；以及 S206 :继续选取所述狭长水系面的？(卜1)、？(丨+1)、？(丨+2)三个坐标点，并返回执行所述步骤S202 ； 其中，i为I到N的自然数。
4.如权利要求3所述面要素转化为线要素的方法，其特征在于，所述步骤S202之前，所述面要素转化为线要素的方法还包括 5201:计算所述狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在所述狭长水系面是按照顺时针存储时，逆变换所述狭长水系面的坐标。
5.如权利要求1所述面要素转化为线要素的方法，其特征在于，所述步骤S600包括 5601:搜索仅一边有相邻三角形的三角形； S603:计算任意两个仅一边有相邻三角形的三角形之间的线状水系所经过三角形的面积和； S605 :确认数值最大的所述面积和所对应的线状水系为最优线要素路径。
6.一种狭长水系面要素转化为线要素的装置，其特征在于，包括 获取模块，用于获取狭长水系面，并对所述狭长水系面做三角剖分，得到所述狭长水系面的三角形集合； 连接模块，用于连接所述三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到所述狭长水系面的线状水系；以及 第一搜索模块，用于根据预设条件在所述线状水系中搜索出最优线要素路径。
7.如权利要求6所述面要素转化为线要素的装置，其特征在于，还包括 识别模块，用于对预设系统中水系面多边形进行初始化，并根据所述初始化的结果自动识别出所述狭长水系面。
8.如权利要求6所述面要素转化为线要素的装置，其特征在于，所述连接模块包括 第一选取模块，用于在所述狭长水系面的坐标点{PO，p1......pN}中选取连续三个坐标点P(1-l)、p1、p(i+l)组成的三角形； 判断模块，用于判断所述三角形的是按照顺时针存储还是按照逆时针存储，并在所述三角形按照逆时针存储时，判断所述三角形中是否包含P (1-1)、p1、P α+1)之外的其他顶点；以及 第二选取模块，用于继续选取所述狭长水系面的P (1-ι)、P (i+1)、P (i+2)三个坐标点，并返回执行所述步骤S202; 其中，i为I到N的自然数。
9.如权利要求8所述面要素转化为线要素的装置，其特征在于，还包括 第一计算模块，用于计算所述狭长水系面是按照顺时针存储还是逆时针存储，并在所述狭长水系面是按照顺时针存储时，逆变换所述狭长水系面的坐标。
10.一种导航仪，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项所述的面要素转化为线要素的装置。
全文摘要
本发明提供一种狭长水系面要素转化为线要素的方法、装置及导航仪，用于导航电子地图水系面要素进行自动切换。该方法包括S200获取狭长水系面，并对狭长水系面做三角剖分，得到狭长水系面的三角形集合，其中狭长水系面为水系面周长平方与水系面的面积之比大于预定数值的细长型水系面；S400连接三角形集合中每两个相邻三角形的重心点，得到狭长水系面的线状水系；以及S600在线状水系中搜索出符合预设条件的路径，将路径作为狭长水系面的线要素。采用本发明提供的技术方案，能在保持狭长水系面形状特征的前提下，自动的将狭长的水系面多边形要素化简为线要素。
文档编号G01C21/20GK103017749SQ20111028018
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者吴中恒, 曹晓航, 徐晋晖 申请人:北京四维图新科技股份有限公司