一种草图直接成图的数字化房产面积测量方法与流程

本发明涉及一种房屋面积测量方法，特别涉及一种数字化房屋面积测量方法。

背景技术：

房产面积的测量工作是房地产税费征收、城镇规划和建设的重要依据，是一项技术性强、精度要求高、关乎房产拥有者切身利益的重要工作。因此，测算人员在测量的实际工作中不仅需要细致缜密、一丝不苟，严格遵守国家测算实施标准规范，并应以高质量、高效率的工作为房产事业做出更大贡献。

目前，房产面积测算的常用方法有：直接量测法和图上量测法。几何图形解析法和坐标解析法都属于直接测量法，这两种方法的特点就是以现场实测数据为依据，通过适当的计算方法得到房产面积信息。当被测对象可被视为规则的几何图形或可分割为规则的几何图形时，可采用几何图形解析法，这种方法是依据实测数据按公式计算房屋面积。坐标法是按房屋边界的拐点坐标计算房屋面积，拐点坐标可实测得到，精度取决于坐标精度。直接测量法的优点是需要少量测量工具(如皮尺)即可完成测量任务，并且通过在手绘草图上标注尺寸，比较直观。但是缺点也很明显：需要人工记录并汇总测量数据，然后人工计算房产面积，这样容易出现数据遗漏、记录错误和计算错误及误差等，操作不够简捷，效率低，出错率高，不够人性化。

图上量测法有求积仪测定法、方格计算法、三斜法、软件测算法等，其中求积仪是专供在图上量算面积的仪器，特点是速度快，且可保证一定的精度。有了实测数据以后，也可以通过CAD或CASS软件制图，再直接查询其面积。这两种方法使用的技术手段较为先进，但是也有一些不足之处。一是，不能避免人工记录和汇整测量数据；二是，使用这两种方法的前提是有精准的专业的房产图纸；三是，测算面积的方式决定了其测算面积的地点需要脱离实测现场，比如：求积仪需要平整的桌面，CAD需要装载了该软件的电脑；四是，两者对操作人员专业要求较高，要会使用求积仪或会CAD制图。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术，提出一种草图直接成图的数字化房产面积测量方法，实现房产面积的快速测量。

技术方案：一种草图直接成图的数字化房产面积测量方法，包括以下步骤：

a.测量人员在触控式智能终端上，使用触控笔或手指在XOY坐标系下绘制房产平面图的轮廓线草图；

b.获取轮廓线草图的坐标点数据，然后去除草图中所有毛刺的坐标点数据；其中，将草图中任意两条相交线段超出交点形成的分叉部分点定义为毛刺；

c.采用道格拉斯-普克抽稀算法对草图的坐标点数据进行精简，利用对任一曲线段精简后得到的坐标点连成该曲线段对应的折线替换线；

d.判断经步骤c处理后得到的轮廓线草图整体是否闭合，若闭合则执行步骤f；若存在缺口，且缺口长度小于阈值A，则执行步骤e；若缺口长度超出阈值A，则返回执行步骤a；其中，缺口长度为相邻的两条线段上距离最近的两点间的欧式几何距离值；

e.对于任一缺口，将该缺口所涉及的两条线段上距离最近的两点连接起来，形成闭合图形；

f.采用二聚类算法寻找所述闭合图形的两条主方向；

g.若两条主方向的夹角与直角的差值小于等于预设阈值，则执行步骤h；否则返回执行步骤a；

h.计算两条主方向夹角与直角的差值，将代表主方向的2条线段向其形成的夹角的两侧旋转一个角度，该角度为两条主方向夹角与直角的差值的二分之一；

i.将所述闭合图形中各条线段拉平到所属主方向，生成一个由直角多边形组成的房产平面图；

j.将步骤i得到的房产平面图进行旋转操作扶正；以所述房产平面图的左下角点为旋转中心点，以所述旋转中心点所在边与X轴夹角值作为旋转角度，将所述房产平面图的各线段旋转到各线段与X轴或Y轴平行；

k.对步骤j得到的房产平面图采用尺寸链的方式进行尺寸标注，采用链表的形式存储水平尺寸链和垂直尺寸链的点数据；

l.现场通过测量工具测得任一矩形房屋的长和宽，并将数据输入到所述链表中到对应的尺寸链；

m.依据所述步骤l中输入的数据自动更新房产平面图的所有尺寸链；

n.采用外滚圆测外轮廓的方法求出房产平面图的外轮廓，然后采用多边形的边界坐标计算面积的算法计算得到房产面积。

进一步的，所述步骤f包括如下步骤：

f1.从构成所述闭合图形的所有线段中任选2条，取其在XOY坐标系的倾斜角作为初始聚类中心；

f2.对构成闭合图形的每一线段，以各条线段的倾斜角作为分类标准，分为2类，并以该类的倾斜角均值作为新的聚类中心；

f3.以每一线段与聚类中心的倾斜角误差平方和作为准则函数值，根据步骤f1和f2得到新旧准则函数值；

f4.若新旧准则函数值的差值小于等于1则输出2个聚类，并以其中心作为主方向；若新旧准则函数值大于1则返回执行步骤f2。

有益效果：1、本发明具有直接测量法的优点，测量工具简单，数据来源直接，，解决直接测量法需要人工整理实测数据并人工计算的缺陷；同时，本发明也具有图上量测法的优势，其效率高，计算出错率低，又在操作专业素质要求，实测环境适应等方面具有优势。

2、灵活方便，适用范围广。本发明可移植到平板电脑等终端设备，携带方便，可配合测距仪使用也可配合一些简单的测量工具(如皮尺)使用，可适用于多种复杂环境；

3、实现成本低、可靠性高，通过普通手持智能终端设备，配合普通的测量工具，且不需要专业的操作人员就可得到较为精准的房产面积信息；

4、操作过程直观、便捷且高效，在手持智能终端上手绘房屋草图，通过后台处理得到房屋的几何图形，输入实测房屋的尺度数据便可得到房产的面积信息，同时可修改相应的尺度数据。

附图说明

图1为本发明的软件流程图；

图2为步骤f的寻找主方向的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种草图直接成图的数字化房产面积测量方法，适用于仅包括矩形结构的房产面积测量，测量人员通过软件平台执行所述的快速房产面积测量方法，完成房产面积直观、高效率、便捷、精准测量。包括以下步骤：

a.测量人员在触控式智能终端上，使用触控笔或手指在XOY坐标系下绘制房产平面图的轮廓线草图。

b.获取轮廓线草图的坐标点数据，然后去除草图中所有毛刺的坐标点数据。其中，将草图中任意两条相交线段超出交点形成的分叉部分点定义为毛刺；除去毛刺的方法是保留线段两交点之间的有效数据点，直接删除交点之外形成分叉结构的坐标点。

c.采用道格拉斯-普克抽稀算法(DP算法)对草图的坐标点数据进行精简，利用对任一曲线段精简后得到的坐标点连成该曲线段对应的折线替换线。即对大量冗余的图形数据点进行压缩以提取必要的数据点，利用精简后点连接起来形成的线段重新构成房产的平面图草图，即将草图中的曲线变为折线。此步骤是为了精简数据坐标点数量，同时保证图形的拓扑结构不变，达到以折线代替曲线的效果。

d.判断经步骤c处理后得到的轮廓线草图整体是否闭合，若闭合则执行步骤f；若存在缺口，且缺口长度小于阈值A，则执行步骤e；若缺口长度超出阈值A，则返回执行步骤a；其中，缺口长度为相邻的两条线段上距离最近的两点间的欧式几何距离值；阈值A可设为5个像素点。

e.对于任一缺口，将该缺口所涉及的两条线段上距离最近的两点连接起来，形成闭合图形。

f.采用二聚类算法(K-Means，K＝2)寻找闭合图形的两条主方向；主方向是指一组线段的在触屏坐标系中倾斜角分布密度的主要趋势，用2条共用端点的线段表示。如图2所示，具体包括如下步骤：

f1.从构成所述闭合图形的所有线段中任选2条，取其在XOY坐标系的倾斜角作为初始聚类中心；

f2.对构成闭合图形的每一线段，以各条线段的倾斜角作为分类标准，分为2类，并以该类的倾斜角均值作为新的聚类中心；

f3.以每一线段与聚类中心的倾斜角误差平方和作为准则函数值，根据步骤f1和f2得到新旧准则函数值；

f4.若新旧准则函数值的差值小于等于1则输出2个聚类，并以其中心作为主方向；若新旧准则函数值大于1则返回执行步骤f2。

g.若两条主方向的夹角与直角的差值小于等于预设阈值，则执行步骤h；否则返回执行步骤a；该阈值可设为20度。

h.计算两条主方向夹角与直角的差值，将代表主方向的2条线段向其形成的夹角的两侧旋转一个角度，该角度为两条主方向夹角与直角的差值的二分之一。

i.将闭合图形中各条线段拉平到所属主方向，生成一个由直角多边形组成的房产平面图。这里的拉平操作不仅仅是单纯将每一条线段拉平到所属主方向，而且考虑到整个图形的拓扑结构关系、图形的空间位置和图形的原始面积。这里要对线段数据做预处理，即定义一个结构体包含线段的拓扑关系，即与那条线段有公共端点，中点坐标和倾斜角3个成员变量。这里以中点坐标和倾斜角来确定该条线段，以拓扑结构关系来确定该线段拉平前所做的中点调整和拉平后与其他线段的交点坐标。中点调整原则是对具有端点连接关系且属于同一主方向的若干条线段的中点求均值并作为该系列线段的新中点。拉平后的线段根据拓扑结构关系，确定该线段与其他线段的相交关系，以此确定新的图形。特殊情形：有且仅有两条线段共用一个端点且这两条线段属于同一主方向，这两条线段拉平操作之后成为一条线段。

j.将步骤i得到的房产平面图进行旋转操作扶正；以房产平面图的左下角点为旋转中心点，以旋转中心点所在边与X轴夹角值作为旋转角度，将房产平面图的各线段旋转到各线段与X轴或Y轴平行。

k.对步骤j得到的房产平面图采用尺寸链的方式进行尺寸标注，采用链表的形式存储水平尺寸链和垂直尺寸链的点数据；

l.现场通过手持激光测距仪或皮尺等测量工具测得任一矩形房屋的长和宽，并将数据输入到所述链表中到对应的尺寸链；

m.依据所述步骤l中输入的数据自动更新房产平面图的所有尺寸链；

n.采用外滚圆测外轮廓的方法求出房产平面图的外轮廓，然后采用多边形的边界坐标计算面积的算法计算得到房产面积。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。