一种图斑划分模式的提取方法、拷贝方法及装置与流程

本发明属于gis技术领域，尤其涉及一种图斑划分模式的提取方法、拷贝方法及装置。

背景技术：

图斑是指以1：10000地形图作为工作底图，将地貌、土地利用类型基本相同，水土流失类型基本一致的土地单元(地块)分为一类，以其为基础调查单元，然后将单元勾绘到地形图上单一地类地块。

图斑的划分是指图斑内部的结构细节，在一整片图斑区域中，边界线元素为图斑的外轮廓，非边界线元素称为图斑的划分数据，通过划分，可以将一整片图斑区域划分成多个若干个小区域，比如一栋房屋建筑，通过勾连内部边线，将整个区域范围划分为卧室，客厅，厨房等几个部分。

图斑划分模式的拷贝是指：将某一已知的原始图斑的内部划分细节，通过某种方法应用到其他与之形状相似的图斑中，使得这些图斑具有跟原始图斑具有相同的细节划分。比如，将一栋房屋的内部划分应用到另一栋房屋中，使两者之间具有相同的划分细节。

图斑的划分数据，是一种抽象的、描述图斑结构的数据，不能向文本数据那样直接进行拷贝复制，而不同的图斑，即使具有相似的形状，也不可能完全相同，如果仅仅直接复制图斑的非边界线元素实体，到新的图斑中去应用，极大可能会出现凸边，悬挂点。如果源与目标图斑两者的形状存在角度偏差，那么复制过来的线数据划分目标图斑，将与原始图斑的划分情况呈现非常大的差别。

如图1所示，图中左右为两个图斑，左右两个图斑虽然形状相似，但右边图斑相对左边而言，进行了放大和旋转，这时候如果直接将左图中内部的线元素手工拷贝过来，不仅构面失败，并且划分方式与左图完全不同。如果要使目标图斑中与原始图斑的划分情况较为匹配，通常情况下，需要人手工分辨原始图斑的划分模式，然后在目标图斑中按照其模式，绘制线条，进行划分。但是在构图场景中，要进行大量的图斑模式拷贝，这将是一个非常耗时的过程。因此目前实现图斑划分模式的拷贝，一般采用人工按照原始图斑的划分模式，将其中的每一条线数据，在新的图斑中重新绘制。而采用人工的方式来拷贝图斑的划分模式，操作流程繁琐，需要长时间地比对、绘制，需要耗费大量精力和时间，并且容易出错。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种图斑划分模式的提取方法、拷贝方法及装置，旨在解决现有人工方式拷贝图斑划分模式流程繁琐、费时费力、容易出错的技术问题。

一方面，所述图斑划分模式的提取方法包括下述步骤：

计算原始图斑内各子图斑的标志点，所述标志点为子图斑的几何中心，即子图斑内部中尽量远离边界的点；

获取原始图斑内部的边界线；

计算所述原始图斑的标准化变换；

对所有所述标志点和边界线进行标准化变换，对应得到变换后划分模式的点数据和划分模式的线数据。

进一步的，所述标准化变换为一个仿射变换，对于一个图斑a，经过变换t处理后，如果变换结果变t(a)落在单位正方形(0,0,1,1)的内部，就称t是图斑a的一个标准化变换,所述标准化变换实现过程如下：

计算图斑的重心；

计算图斑的面积最小的外接平行四边形；

根据平行四边形的四个顶点到重心的距离确定其中一个顶点对应原点(0,0)；

根据所选原点所在的两条边确定x轴和y轴，然后确定一个顶点对应x轴点(1,0)，一个顶点对应y轴点(0,1)；

根据所确定三个顶点与原点(0,0)、x轴点(1,0)以及y轴点(0,1)的对应关系，确定唯一的仿射变换，即标准化变换t。

进一步的，平行四边形的四个顶点中，到重心距离最近的一个顶点对应原点(0,0)，与原点对应顶点所在的两条边中，长边对应x轴，短边对应y轴。

另一方面，所述图斑划分模式的拷贝方法包括下述步骤：

计算目标图斑的标准化变换的逆变换；

对划分模式中的点数据和线数据通过所述逆变换进行处理，得到一组划分点和一组划分边界；

用得到的所述一组划分边界对目标图斑进行切割划分，若划分边界不与目标图斑的外边界线相触，则进行延长直至接触，切割划分后得到目标图斑的划分子图斑；

对每个划分子图斑根据所述一组划分点进行验证，如果验证通过则拷贝划分点的属性到当前划分子图斑，如果验证失败则丢弃当前划分子图斑，所有划分子图斑验证完成后，实现将划分模式拷贝到目标图斑中。

进一步的，所述划分子图斑的验证过程如下：对于当前划分子图斑，遍历所有划分点，若存在唯一一个划分点落入到当前划分子图斑中，则验证通过，否则验证失败。

第三方面，所述图斑划分模式的提取装置包括：

标志点计算单元，用于计算原始图斑内各子图斑的标志点，所述标志点为子图斑的几何中心，即子图斑内部中尽量远离边界的点；

边界线获取单元，用于获取原始图斑内部的边界线；

变换计算单元，用于计算所述原始图斑的标准化变换；

变换处理单元，用于对所有所述标志点和边界线进行标准化变换，对应得到变换后划分模式的点数据和划分模式的线数据。

进一步的，所述标准化变换为一个仿射变换，对于一个图斑a，经过变换t处理后，如果变换结果变t(a)落在单位正方形(0,0,1,1)的内部，就称t是图斑a的一个标准化变换,所述变换计算单元包括：

重心计算模块，用于计算图斑的重心；

四边形计算模块，用于计算图斑的面积最小的外接平行四边形；

原点确定模块，用于根据平行四边形的四个顶点到重心的距离确定其中一个顶点对应原点(0,0)；

轴点确定模块，用于根据所选原点所在的两条边确定x轴和y轴，然后确定一个顶点对应x轴点(1,0)，一个顶点对应y轴点(0,1)；

变换确定模块，用于根据所确定三个顶点与原点(0,0)、x轴点(1,0)以及y轴点(0,1)的对应关系，确定唯一的仿射变换，即标准化变换t。

进一步的，原点确定模块中，到重心距离最近的一个顶点对应原点(0,0)，轴点确定模块中，与原点对应顶点所在的两条边中，长边对应x轴，短边对应y轴。

第四方面，所述图斑划分模式的拷贝装置包括：

逆变换计算单元，用于计算目标图斑的标准化变换的逆变换；

逆变换处理单元，用于对划分模式中的点数据和线数据通过所述逆变换进行处理，得到一组划分点和一组划分边界；

切割划分单元，用于用得到的所述一组划分边界对目标图斑进行切割划分，若划分边界不与目标图斑的外边界线相触，则进行延长直至接触，切割划分后得到目标图斑的划分子图斑；

验证拷贝单元，用于对每个划分子图斑根据所述一组划分点进行验证，如果验证通过则拷贝划分点的属性到当前划分子图斑，如果验证失败则丢弃当前划分子图斑，所有划分子图斑验证完成后，实现将划分模式拷贝到目标图斑中。

进一步的，所述验证拷贝单元的验证过程如下：对于当前划分子图斑，遍历所有划分点，若存在唯一一个划分点落入到当前划分子图斑中，则验证通过，否则验证失败。

本发明的有益效果是：通过本发明图斑划分模式拷贝策略，能够自动识别原始图斑的划分模式，自适应于新的图斑数据，做到自动拷贝；用户在应用原始图斑的划分模式到其它目标图斑时，只需要像平时复制文本数据一样，一键复制粘贴，就可以将原始图斑的内部划分细节，拷贝到其它目标图斑中，操作简洁高效；并且拷贝出来的效果能够很好的贴服在图斑内，与原始图斑具有相同的划分效果。

附图说明

图1是图斑划分模式直接拷贝示意图；

图2是标准化变换对应关系示意图；

图3是本发明第一实施例提供的图斑划分模式的提取方法的流程图；

图4是标志点和边界线进行标准化变换示意图；

图5是本发明第二实施例提供的图斑划分模式的拷贝方法的流程图；

图6是划分模式应用到目标图斑示意图；

图7是划分模式应用后目标图斑中划分边界示意图；

图8是划分模式应用后目标图斑中划分点示意图；

图9是划分模式应用后目标图斑被切割成多个划分子图斑的示意图；

图10是验证后剩余的多个划分子图斑的示意图；

图11是本发明第三实施例提供的图斑划分模式的提取装置的结构框图；

图12是本发明第四实施例提供的图斑划分模式的拷贝装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

首先本发明实施例提出了一种构造标准化变换的算法，图斑划分模式的提取和拷贝基于该算法实现。假设a是一个图斑，t是一个仿射变换，变换结果t(a)落在单位正方形(0,0,1,1)的内部，就称t是a的一个标准化变换。如果t(a)的面积达到最大，就称t为a的最佳标准化变换。

要使t(a)的面积达到理论上的最大是比较困难的。本发明提出一种构造标准化变换的算法，可以达到相对较大。并且对图斑的旋转、翻转有一定的纠正效果。标准化变换具体实现过程如下：

(1)计算图斑的重心o。

如图2所示，图中虚线为一个图斑，图斑的重心为o，重心具体计算过程通过现有方法即可得到，这里不赘述。

(2)计算图斑的面积最小的外接平行四边形。

外接平行四边形是完全覆盖图斑的平行四边形，图斑可以看成一个连通域，通过现有方法可以方便得出其面积最小的外接平行四边形，如先求图斑的凸包，再穷举凸包中任意两条边构成的平行四边形，取面积最小者的计算方法。

(3)根据平行四边形的四个顶点到重心的距离确定其中一个顶点对应原点(0,0)。

如图2所示，假设当前图斑面积最小的外接平行四边形的四个顶点顺次为abcd，本实施例中，四个顶点中，到重心o距离最近的一个顶点对应原点(0,0)，即顶点a对应原点(0,0)。

(4)根据所选原点所在的两条边确定x轴和y轴，然后确定一个顶点对应x轴点(1,0)，一个顶点对应y轴点(0,1)。

图示中，以原点(0,0)建立坐标轴，其中原点所在的两条边分别为x轴和y轴，即边ab和边ad对应x轴和y轴。本实施例中，长边对应x轴，短边对应y轴，即边ab对应x轴，边ad对应y轴。这样，顶点b对应x轴点(1,0),顶点d对应y轴点(0,1)。

(5)根据所确定三个顶点与原点(0,0)、x轴点(1,0)以及y轴点(0,1)的对应关系，确定唯一的仿射变换，即标准化变换t。

图示中，顶点a对应原点(0,0)，顶点b对应x轴点(1,0)，顶点d对应y轴点(0,1)。通过这个对应关系，即可建立平行四边形与正方形(0,0,1,1)的对应关系，这个对应关系就是一个仿射变换，即本发明所确定的标准化变换t。图斑通过这个标准化变化后，必定会落入正方形(0,0,1,1)的内部，满足标准化变换的定义。

基于上述构造的标准化变换，为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图3示出了本发明实施例提供的图斑划分模式的提取方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的图斑划分模式的提取方法流程包括如下步骤：

步骤s101、计算原始图斑内各子图斑的标志点，所述标志点为子图斑的几何中心，即子图斑内部中尽量远离边界的点。

假设a是一个原始图斑，如图4左部分所示，根据原始图斑a的划分方式，其分成a1、a2、a3这三个子图斑。对这三个子图斑，计算各子图斑的标志点p1、p2、p3，所述标志点为子图斑的几何中心，即子图斑内部中尽量远离边界的点。p1、p2、p3可携带a1、a2、a3的属性。

步骤s102、获取原始图斑内部的边界线。

图示中，原始图斑a内部的边界线为l1、l2。

步骤s103、计算所述原始图斑的标准化变换。

通过前述构造标准化变换的方法确定原始图斑的标准化变换t。即先确定原始图斑的面积最小外接平行四边形，然后计算重心确定与原点、x轴点、轴点对应的三个顶点，最后根据对应关系确定标准化变换t。

步骤s104、对所有所述标志点和边界线进行标准化变换，对应得到变换后划分模式的点数据和划分模式的线数据。

最后用得到的标准化变换对标志点和边界线进行变换，即用t对p1、p2、p3、l1、l2进行变换，变换后的结果即是本发明定义的图斑划分模式，变换后的图斑图像如图4右部分所示，p1、p2、p3为变换后划分模式的点数据，l1、l2为变换后划分模式的线数据。最后保存所述划分模式的点数据和线数据。

因此通过本实施例方法，可以自动提取到任意一个图斑的划分模式，通过复制粘贴方式，可以将当前原始图斑的划分模式拷贝到其它目标图斑中，操作非常方便，提高操作效率。下面通过实施例二举例说明如何进行图斑划分模式的拷贝。

实施例二：

图5示出了本发明实施例提供的图斑划分模式的拷贝方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

步骤s201、计算目标图斑的标准化变换的逆变换。

假设实施例一中提取到的图斑划分模式为m，现需要将划分模式m应用至目标图斑上，即拷贝至目标图斑上。假设目标图斑为b，如图6所示，将划分模式m应用到图斑b上。

首先计算目标图斑b的标准化变换t的逆变换t^-1，具体的，首先还是利用前述构造标准化变换的方法确定目标图斑b的标准化变换，然后求逆，即可得到标准化变换的逆变换。

步骤s202、对划分模式中的点数据和线数据通过所述逆变换进行处理，得到一组划分点和一组划分边界，所述划分模式为如权利要求1-3任一项所述图斑划分模式的提取方法得到。

本步骤中，通过计算得到的逆变换对划分模式m中的线数据进行变换处理，得到一组划分边界ml，并应用至目标图斑中，变换结果如图7所示，划分边界为l1、l2。同时也用逆变换对划分模式m中的点数据进行变换处理，得到一组划分点mp，同样应用到目标图标中，变换结果如图8所示，划分点为p1、p2、p3。

步骤s203、用得到的所述一组划分边界对目标图斑进行切割划分，若划分边界不与目标图斑的外边界线相触，则进行延长直至接触，切割划分后得到目标图斑的划分子图斑。

用所述一组划分边界对目标图斑进行切割划分，若划分边界不与目标图斑的外边界线相触，则可进行适当延长直至接触，切割划分后得到目标图斑的划分子图斑，如图9所示的划分子图斑b1、b2、b3、b4。

步骤s204、对每个划分子图斑根据所述一组划分点进行验证，如果验证通过则拷贝划分点的属性到当前划分子图斑，如果验证失败则丢弃当前划分子图斑，所有划分子图斑验证完成后，实现将划分模式拷贝到目标图斑中。

本步骤对划分子图斑b1-b4进行验证，具体的，划分子图斑bx的验证方法为：如果mp中存在唯一一个划分点px落入bx中，则bx验证通过，并拷贝px的属性到bx。比如验证划分子图斑b1时，遍历所述一组划分点p1-p3，发现划分点p1落入到划分子图斑b1中，说明当前划分子图斑验证通过，同理验证划分子图斑b2、b3。对于b4，发现b4此小三角形面一个划分点都不包含，因此将b4划分子图斑剔除，结果就如图10所示。

这样就实现了将划分模式m拷贝到目标图斑b中，以此类推，可以继续将m应用于其他图斑中。

特别需要说明的是，本发明实施例在原始图斑与目标图斑形状相似的情况下，具有较好的效果，适合应用于房屋这种比较规整的建筑，但如果两者图斑形状相差太大，或者确实有将划分模式应用于不同类别图斑，还是可以选择手工来做。

实施例三：

图11示出了本发明实施例提供的图斑划分模式的提取装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图11所示，本实施例提供的图斑划分模式的提取装置包括：

标志点计算单元101，用于计算原始图斑内各子图斑的标志点，所述标志点为子图斑的几何中心，即子图斑内部中尽量远离边界的点；

边界线获取单元102，用于获取原始图斑内部的边界线；

变换计算单元103，用于计算所述原始图斑的标准化变换；

变换处理单元104，用于对所有所述标志点和边界线进行标准化变换，对应得到变换后划分模式的点数据和划分模式的线数据。

上述功能单元101-104对应实现了实施例一中的步骤s101-s104,具体实现过程本实施例不再赘述。本实施例中，所述标准化变换为一个仿射变换，对于一个图斑a，经过变换t处理后，如果变换结果变t(a)落在单位正方形(0,0,1,1)的内部，就称t是图斑a的一个标准化变换,所述变换计算单元包括：

重心计算模块，用于计算图斑的重心；

四边形计算模块，用于计算图斑的面积最小的外接平行四边形；

原点确定模块，用于根据平行四边形的四个顶点到重心的距离确定其中一个顶点对应原点(0,0)；

轴点确定模块，用于根据所选原点所在的两条边确定x轴和y轴，然后确定一个顶点对应x轴点(1,0)，一个顶点对应y轴点(0,1)；

变换确定模块，用于根据所确定三个顶点与原点(0,0)、x轴点(1,0)以及y轴点(0,1)的对应关系，确定唯一的仿射变换，即标准化变换t。

另外，原点确定模块中，到重心距离最近的一个顶点对应原点(0,0)，轴点确定模块中，与原点对应顶点所在的两条边中，长边对应x轴，短边对应y轴。

实施例四：

图12示出了本发明实施例提供的图斑划分模式的拷贝装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图12所示，本实施例提供的图斑划分模式的拷贝装置包括：

逆变换计算单元201，用于计算目标图斑的标准化变换的逆变换；

逆变换处理单元202，用于对划分模式中的点数据和线数据通过所述逆变换进行处理，得到一组划分点和一组划分边界，所述划分模式为如权利要求6-8任一项所述图斑划分模式的提取装置得到；

切割划分单元203，用于用得到的所述一组划分边界对目标图斑进行切割划分，若划分边界不与目标图斑的外边界线相触，则进行延长直至接触，切割划分后得到目标图斑的划分子图斑；

验证拷贝单元204，用于对每个划分子图斑根据所述一组划分点进行验证，如果验证通过则拷贝划分点的属性到当前划分子图斑，如果验证失败则丢弃当前划分子图斑，所有划分子图斑验证完成后，实现将划分模式拷贝到目标图斑中。

上述功能单元201-204对应实现了实施例二中的步骤s201-s204，实现过程与实施例二相同，这里不再赘述。另外，本实施例中，所述验证拷贝单元的验证过程如下：对于当前划分子图斑，遍历所有划分点，若存在唯一一个划分点落入到当前划分子图斑中，则验证通过，否则验证失败。

综上，本发明提供了一种标准化变换方案，图斑通过仿射变换，将图斑变换到单位正方形(0,0,1,1)的内部。具体的，即计算图斑的重心和面积最小的外接平行四边形，通过重心就近，长边对应x轴，短边对应y轴的原则，通过原点，x轴点，y轴点唯一确定仿射变换。图斑的标准化变换能够提取出图斑的划分模式，使得图斑的划分模式应用于其他图斑上成为可能。另外，原始图斑数据通过使用标准化变换，将其提取到单位正方形(0,0,1,1)的内部，然后应用于其他图斑中，通过复制，从而使得目标图斑与原始图斑具有一致的划分模式。用户在对原始图斑的划分模式，有拷贝需求的时候，只需要像平时复制文本数据一样，一键复制粘贴，就可以将原始图斑的内部划分细节，拷贝到其它的图斑中，操作十分简便高效

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。