一种平行线缓冲区巡逻路线的二维显示方法与流程

本发明涉及巡逻管理系统领域中的平行线缓冲区巡逻路线显示方法，通过计算，能够将用户设定的具有途经点经纬度、路线缓冲区距离属性的巡逻路线，以直线线段、弧线线段构成的带状形式显示在地图平台上。用户实施巡逻时，接收巡逻人员上报的实时位置，通过与巡逻路线的对比，实现对巡逻执勤的实时动态监控。本发明可应用于边境监视、警民联防、治安巡防、智能巡更等多种应用场景。

背景技术：

巡逻管理系统领域中，需要实现对正在执勤的巡逻人员、巡逻车辆等活动目标进行实时动态的监视和控制；对实时程度要求比较高的，如边境巡逻、重大活动保障等，一般使用卫星定位上报实时位置，对实时程度要求比较低的，如工业园区巡更等，可以使用rfid确定位置。巡逻管理系统的主要功能是实时接收巡逻人员、车辆上报的位置信息，通过与预设巡逻路线进行比对，及时纠正巡逻人员、车辆的位置偏离，保证巡逻执勤任务顺利完成，并为任务评估提供依据。这就需要将实时位置与预设巡逻路线同时显示在地图平台上。目前，巡逻管理系统展现具有路线缓冲区属性的预设巡逻路线时需要体量庞大的数据库管理系统及空间地理数据进行支撑，系统建设、运维成本高、难度大；不具备空间地图数据时，无法显示预设路线缓冲区，影响系统可视化效果，降低实时监控的效率。

技术实现要素：

本发明所需解决的技术问题在通过对预设巡逻路线的属性进行分析计算，提供一种平行线缓冲区巡逻路线的二维显示方法。

本发明采用的技术方案为：

一种平行线缓冲区巡逻路线的二维显示方法，包括以下步骤：

(1)巡逻路线由n个途经点组成，分别以巡逻路线中每个途经点pi为原点，巡逻路线线段pipi+1相对于正北方向的方向角为θi，其中i∈n,1≤i≤n-1，路线缓冲区距离为d；

(2)计算巡逻路线线段pipi+1上途径点pi和pi+1分别在(θi+90°)mod360°方向和(θi+270°)mod360°方向上垂直距离为d的位置点，其中i∈n,1≤i≤n-1；

(3)根据位置点分别得到巡逻路线线段pipi+1在(θi+90°)mod360°方向和(θi+270°)mod360°方向上的平行线，其中i∈n,1≤i≤n-1，相邻两条巡逻路线线段在同一方向的在两条平行线相交得到交叉点；

(4)计算得到巡逻路线线段pipi+1方向角减去巡逻路线线段pipi-1方向角的差值，其中i∈n,2≤i≤n-1，根据差值所属值域范围对巡逻路线的位置点和交叉点进行筛选，得到缓冲区标记点；

(5)将起点的两个位置点作为一组弧线连接点，将终点的两个位置点作为一组弧线连接点，并根据筛选的标记点的不同类型绘制直线和弧线；

完成平行线缓冲区巡逻路线的二维显示。

其中，步骤(2)具体为：

已知巡逻路线线段pipi+1方向角θi，以途经点pi为原点，分别计算在(θi+90°)mod360°和(θi+270°)mod360°方向垂直距离为d的点，标记为ai和bi；再以pi+1为原点，分别计算(θi+90°)mod360°和(θi+270°)mod360°方向垂直距离为d的点，标记为ai+1'和bi+1'；其中i∈n,1≤i≤n-1。巡逻路线起点、终点各具有2个位置点，其余每个途径点具有4个位置点。

其中，步骤(3)具体为：

根据位置点，得到每条巡逻路线线段pipi+1在(θi+90°)mod360°方向和(θi+270°)mod360°方向上的平行线，分别为aiai+1′和bibi+1′，其中i∈n,1≤i≤n-1；相邻aiai+1′(i∈n,1≤i≤n-1)线段相交得到n-2个交叉点ci(i∈n,2≤i≤n-1)，相邻bibi+1′(i∈n,1≤i≤n-1)线段相交得到n-2个交叉点ci'(i∈n,2≤i≤n-1)。

其中，步骤(4)具体为：

以途经点pi为原点，线段pipi-1相对于正北方向的夹角为βi，线段pipi+1相对于正北方向的夹角为θi，夹角差值为δ，当θi-βi>0时，δ＝θi-βi；当θi-βi<0时，δ＝θi-βi+360°；其中i∈n,2≤i≤n-1。

当0°<δ<180°时：

选取ci′作为直线连接点；选取ai′和ai作为弧线连接点；

当δ＝180°时：

此时ai与ai′重合，bi与bi′重合，均作为直线连接点；

当180°<δ<360°时：

选取ci作为直线连接点；选取bi与bi′作为弧线连接点；

当δ＝0°或δ＝360°时：

此时ai与bi′重合，bi与ai′重合，ai′与bi′之间以及ai与bi之间分别连接弧线。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

(1)本方法普遍适用于任何提供了基本量算分析和图形标会二次开发接口的地理信息平台；

(2)本方法对地理环境数据的依赖程度低，不需要空间数据支撑，只依据巡逻路线属性进行分析计算。

附图说明

图1为本发明平行线缓冲区巡逻路线绘制流程图。

图2为本发明巡逻路线示意图。

图3为本发明位置点示意图。

图4为本发明交叉点示意图。

图5为本发明标记点选取示意图(0°<δ<180°)。

图6为本发明标记点选取示意图(180°<δ<360°)。

图7为本发明标记点选取示意图(δ＝180°)。

图8为本发明标记点选取示意图(δ＝0°或δ＝360°)。

图9为本发明平行线缓冲区巡逻路线绘制效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的具体实施，是指在软件开发工具、商用地图平台基础上进行平行线缓冲区巡逻路线的二维显示方法的编码实现。具体实施流程如图1所示，分别是计算位置点、计算交叉点、筛选缓冲区范围标记点和绘制平行线缓冲区巡逻路线。

巡逻管理系统预设巡逻路线属性中已知内容为巡逻途经点、巡逻路线线段、路线缓冲区距离：

n个巡逻途经点及其经纬度：p1、p2…，pn；

n-1条巡逻路线线段：p1p2，p2p3，…，pn-1pn；

路线缓冲区距离d。

实施例巡逻路线如图2所示，途经点个数n＝8，顺序为p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8。分析计算的具体过程，将针对巡逻路线的不同部分进行说明。

(1)计算方向角

如图3所示，利用地图平台量算分析二次开发接口，依据p1、p2点的经纬度，可以计算得到线段p1p2与正北方向夹角θ1；同理可以计算出线段p2p3和p3p4的方向角θ2、θ3。

(2)计算位置点

利用地图平台量算分析二次开发接口，依据p1、p2点的经纬度、线段p1p2方向角θ1、路线缓冲区距离d，可以计算得到p1点在(θ1+90°)mod360°方向和(θ1+270°)mod360°方向的位置点a1、b1；p2点在(θ1+90°)mod360°方向和(θ1+270°)mod360°方向的位置点a2′、b2′。

同理可计算出其余途经点的位置点。

表1基于途经点的位置点

根据表1可知巡逻路线的起点、终点各有2个位置点，其余途经点均有4个位置点。

表2基于巡逻路线线段的位置点

根据表2可知组成巡逻路线的每条线段均有4个位置点。

(3)计算交叉点

如图4所示，利用地图平台量算分析二次开发接口，根据a1、a2′、a2、a3′点的经纬度，可以计算得到(θ1+90°)mod360°方向平行线段a1a2′和a2a3′的交叉点c2；根据b1、b2′、b2、b3′点的经纬度，可以计算得到(θ1+270°)mod360°方向平行线段b1b2′和b2b3′的交叉点c2′。

同理可计算出其余途经点的交叉点。

表3基于途经点的交叉点

根据表3可知巡逻路线起点、终点不具备交叉点；如果途经点pi的平行线段pi-1pi和pipi+1方向角相同或相差180°，则pi不具备交叉点，其中i∈n,2≤i≤n-1；其余途经点均有2个交叉点。

注：当相邻平行线线段aiai+1′和ai+1ai+2′斜率相同时，ai+1与ai+1′重合，选取其中一个为交叉点ci+1，bi+1与bi+1'重合，选取其中一个为交叉点ci+1’，其中i∈n,1≤i≤n-2。

(4)筛选缓冲区范围标记点

根据巡逻路线的已知属性和计算得到的方向角，对计算得到的巡逻路线位置点、交叉点进行筛选，能够获得两组用于标记平行线缓冲区的点集合a和b：集合a表示(θi+90°)mod360°方向的标记点的集合，集合b表示(θi+270°)mod360°方向的标记点的集合，其中i∈n,1≤i≤n。

筛选过程如下：

a.途经点pi(i＝1)为起点时，位置点ai和bi分别作为集合a和集合b的第一个元素；

b.途经点pi(i＝n)为终点时，位置点ai'和bi'分别作为集合a和集合b的最后一个元素；

c.除起点、终点以外的其他途经点pi(i∈n,2≤i≤n-1)：

以途经点pi为原点，线段pipi-1相对于正北方向的夹角为βi，线段pipi+1相对于正北方向的夹角为θi，夹角差值为δ，当θi-βi>0时，δ＝θi-βi；当θi-βi<0时，δ＝θi-βi+360°；其中i∈n,2≤i≤n-1。

●0°<δ<180°

如图5所示，以途经点p2为原点，线段p2p1方向角β2＝285°，线段p2p3方向角θ2＝60°，方向角差值δ＝θ2-β2+360°＝-225°+360°＝135°。选取b1b2′和b2b3′的交叉点c2′为集合b的元素，作为直线连接点(c2′与其在b集合中的前后点均以直线连接)；选取a2′和a2为集合a的元素，作为弧线连接点(a2′与其在a集合中的前点、a2与其在a集合中的后点均以直线连接，a2′与a2以弧线连接)。

●180°<δ<360°

如图6所示，以途经点p3为原点，线段p3p2方向角为β3＝230°，线段p3p4方向角为θ3＝100°，方向角差值δ＝θ3-β3+360°＝-130°+360°＝230°。选取a2a3′和a3a4′的交叉点c3为集合a的元素，作为直线连接点(c3与其在a集合中的前后点均以直线连接)；选取b3′和b3为集合b的元素，作为弧线连接点(b3′与其在b集合中的前点、b3与其在b集合中的后点均以直线连接，b3′与b3以弧线连接)。

●δ≈180°

如图7所示，以途经点p5为原点，线段p5p4方向角为β5＝280°，线段p5p6方向角为θ5＝100°，方向角差值δ＝θ5-β5+360°＝-180°+360°＝180°。位置点a5与a5’重合，b5与b5’重合,选取a5′和b5′作为直线连接点，分别为集合a和集合b的元素。

由于在地理信息平台的坐标系，很难出现δ＝180°的情况，所以在编码实现过程中，需要根据路线的实际情况，给出|δ-180°|的可接受范围，例如：|δ-180°|＜5°，在此范围内均按照以上方式处理。

●δ≈0或δ≈360°

如图8所示，以途经点p7为原点，线段p7p6方向角为β7＝100°，线段p7p8方向角为θ7＝100°，方向角差值δ＝θ7-β7＝0。位置点a7′与b7重合，b7’与a7重合,选取b7与b7′分别为集合a的元素，选取a7和a7′为集合b的元素，分别选取b7′与b7为一组弧线连接点、a7′和a7为一组弧线连接点。

由于在地理信息平台的坐标系，很难出现δ＝0或δ＝360°的情况，所以在编码实现过程中，需要根据路线的实际情况，给出|δ-0|或|δ-360°|的可接受范围，例如：|δ-0|＜5°或|δ-360°|＜5°，在此范围内均按照以上方式处理。

经过筛选可得到巡逻路线线段的缓冲区范围标记点，见表4，其中途经点pi对应两个位置点时，位置点为弧线连接点。

表4基于途经点的缓冲区范围标记点

(5)绘制平行线缓冲区巡逻路线

将起点的两个位置点作为一组弧线连接点，将终点的两个位置点作为一组弧线连接点。根据途经点缓冲区范围标记点，利用地图平台图形标绘二次开发接口绘制直线、弧线。

平行线缓冲区巡逻路线的二维显示效果如图9所示。