地理国情道路中心线提取算法研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ ０ １ ５年 １ ０月 第 ５期 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ８ ２ ６ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ６ ５ － ０ ３
城
市
勘
删
０ｃ ｔ ． ２ Ｏｌ ５ Ｎｏ ． ５
Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｇｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＆ Ｓｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ
的信 息数 据 分析处 理 中得 到 了广泛应 用 Ｊ 。 目前 常用 的生 成 Ｄ 三 角 网 的各 种 算 法 主要 分 为 三类 ： 三 角 网生长 法 、 分 治算 法 和逐点 插入 法 。三 角生
长 法 由于搜 索第三 点 的过程 过 长 ， 已经很 少用 到 了 ， 分 治法 存在 大量 递 归 运 算 ， 算 法 复 杂 而且 实 现 起来 需 要
率 低 。 目前的做 法是先采集 道路 的地表 覆盖 数据 ， 即先
采集 道路 范 围线 ， 然 后 由道 路 范 围线 生 成 道 路 的 中心 线 。基 于以上 的数据 生产 流程 ， 本文 提 出了利 用 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ —
ｎ ａ ｙ 不规 则三角 网生成道 路 中心线 的算 法及实 现过程 。
理完 毕 。如 图 １ 所示 ：
２ 道路 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 的建 立
Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 （ 以下 简称 Ｄ 三 角 网 ） 具 有两 个 重 要 的特 性 ： ① 空外 接 圆性 质 ： 离 散 点 集 Ｐ的 Ｄ 三 角 网中 ， 每 一个 三 角形 的外 接 圆不 包 含 Ｐ 中除 该 三 角形
城
市
ห้องสมุดไป่ตู้
勘
测
３ 道 路 中心 线 提 取
道路 通过 Ｄ三 角 网剖分 后 ， 将 生成 的三 角形 边 线
初 始三 角 网 ；
其 中道路 作 为 与人 类 活 动 情 况 密 切相 关 的交 通 网络 ， 是地 理 国情要 素 中 的重 要 采集 对 象 ， 按 照地 理 国情 要
素采 集 内容 与指 标 的 要 求 ， 道 路 应 采集 道 路 的 中心 线 并 赋要 素 属性 。 如果通 过人 工方 式 采集 道 路 中心 线 ， 工作量大， 效
中具 有 一 定 的 应 用价 值 。
关键 词 ： 地理 国情 ； 道路 中心线 ； Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三角 网
１ 引 言
地 理 国情普 查 是 一 项 全 国性 的普 查 工 作 ， 是 基 于
国情 的重 要 组成 部分 ， 是 掌握 自然 资源 、 生态 环 境 及人 类 活动情 况 的综 合性 、 基 础性 工作 ， 重 点是地 表 自然 和 人 文地 理要 素 的空 间分 布 、 特 征及 其相 互关 系 ¨ Ｊ ， 包括 地表 形态 、 地表覆盖 和重要地理 国情要素三 个方面。
三个 顶 点外 的其 他任 何点 ； ② 三角形 最 小角 最 大 ： 离散
点集 Ｐ上 的所有 不 规 则 三 角 网 中 ， Ｄ三 角 网 的 每个 三 角形 的 最小 角度 是最 大 的 。 道路 边线 是 由一 系列 有 顺 序 的空 间 点 组 成 的 ， 由 于道 路 的宽度 不一 致性 ， 需 要将 道 路进 行 剖分 ， Ｄ 三角 网则 是针 对空 间 离散 点集 合三 角剖 分最 常用 的 一种 方 法， 因其具 有优 良的数 学几 何性 质 、 能够 方便 建 立空 问
中 图分 类 号 ： Ｐ ２ ０ ９
文献标识码 ： Ｂ
地 理 国情 道 路 中心 线提 取 算 法 研 究
罗小 飞 ， 余 琳 莉
（ １ ．深圳 Ｉ ｌ 『 勘察研究院有限公 司 ， 广东 深圳 摘 ５ １ ８ ０ ２ ６ ；２ ．深圳市规划 国土资源委 员会第二 直属管理局 ， 广东 深圳 ５ ｌ ８ ０ ５ ２ ） 要： 道路 中心线是地理 国情普查 中的重要 国情要 素 ， 如何快 速准 确的提取 是地理 国情普 查 工作 中面临的重要 问
（ ３ ） 根据 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 形 特 性 ， 逐 个 将 凸壳 点 以 外 的点 加入 到三 角 网中 ； （ ４ ） 判断新加入 的三角形是否位于道路范 围内， 如 果不 在则舍 弃 ； （ ５ ） 重复 步骤 （ ３ ） 和步骤 （ ４） ， 直 至所 有 数 据 点处
占用较大 内存空间， 逐点插入法实现过程相对简单 ， 内
存 占用较 小 ， 时间 复杂度 基 于前两 者之 间 ， 若 点 是 随机 插入 ， 性 能 将 达 到 ０（ Ｎ ｌ ｏ ｇ Ｎ） 】 。本 文 以逐 点 插 入 法 为基础 ， 加 入 了道 路 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 （ 以 下 简 称 道 路 三角 网 ） 的限制 条件 ， 即道 路 三角 网仅在 道路边 线 范 围 内 。该 算法 的主要 步骤 ： （ １ ） 获取道路的所有边界节点 ， 构 建 一 个 多 边 形 凸壳 ， 将 所 有 的节点 包含在 ； （ ２ ） 从 凸壳 边 界 开 始 ， 以边 界 为三 角 形 的 边 建 立
题 。本文 以 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ不规 则 三 角 网为 基 础 ， 建 立 了道 路 三 角 网拓 扑 ， 提 出 了三 角 网 中 点 搜 索 算 法 ， 针 对 道路 起 点 和 终
点进行 了优化 ， 并提 出了复杂路 口的 处理 方法。该 算法通过 实验证明是准确 高效的 ， 在地 理 国情 中心线要素提取工作
邻 接关 系 、 结构 稳 定灵 活性 等优 点 ， 在与几 何 形体 有 关
￥ 收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ —０ ７ —０ ９ 作者简介 ： 罗小 １ 毛 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 工程 帅。 主要 从 事 Ｇ Ｉ Ｓ开 发 与 应 用 工 作 。
图 １ 三 角 网 的 建 立过 程
城
市
勘
删
０ｃ ｔ ． ２ Ｏｌ ５ Ｎｏ ． ５
Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｇｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＆ Ｓｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ
的信 息数 据 分析处 理 中得 到 了广泛应 用 Ｊ 。 目前 常用 的生 成 Ｄ 三 角 网 的各 种 算 法 主要 分 为 三类 ： 三 角 网生长 法 、 分 治算 法 和逐点 插入 法 。三 角生
长 法 由于搜 索第三 点 的过程 过 长 ， 已经很 少用 到 了 ， 分 治法 存在 大量 递 归 运 算 ， 算 法 复 杂 而且 实 现 起来 需 要
率 低 。 目前的做 法是先采集 道路 的地表 覆盖 数据 ， 即先
采集 道路 范 围线 ， 然 后 由道 路 范 围线 生 成 道 路 的 中心 线 。基 于以上 的数据 生产 流程 ， 本文 提 出了利 用 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ —
ｎ ａ ｙ 不规 则三角 网生成道 路 中心线 的算 法及实 现过程 。
理完 毕 。如 图 １ 所示 ：
２ 道路 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 的建 立
Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 （ 以下 简称 Ｄ 三 角 网 ） 具 有两 个 重 要 的特 性 ： ① 空外 接 圆性 质 ： 离 散 点 集 Ｐ的 Ｄ 三 角 网中 ， 每 一个 三 角形 的外 接 圆不 包 含 Ｐ 中除 该 三 角形
城
市
ห้องสมุดไป่ตู้
勘
测
３ 道 路 中心 线 提 取
道路 通过 Ｄ三 角 网剖分 后 ， 将 生成 的三 角形 边 线
初 始三 角 网 ；
其 中道路 作 为 与人 类 活 动 情 况 密 切相 关 的交 通 网络 ， 是地 理 国情要 素 中 的重 要 采集 对 象 ， 按 照地 理 国情 要
素采 集 内容 与指 标 的 要 求 ， 道 路 应 采集 道 路 的 中心 线 并 赋要 素 属性 。 如果通 过人 工方 式 采集 道 路 中心 线 ， 工作量大， 效
中具 有 一 定 的 应 用价 值 。
关键 词 ： 地理 国情 ； 道路 中心线 ； Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三角 网
１ 引 言
地 理 国情普 查 是 一 项 全 国性 的普 查 工 作 ， 是 基 于
国情 的重 要 组成 部分 ， 是 掌握 自然 资源 、 生态 环 境 及人 类 活动情 况 的综 合性 、 基 础性 工作 ， 重 点是地 表 自然 和 人 文地 理要 素 的空 间分 布 、 特 征及 其相 互关 系 ¨ Ｊ ， 包括 地表 形态 、 地表覆盖 和重要地理 国情要素三 个方面。
三个 顶 点外 的其 他任 何点 ； ② 三角形 最 小角 最 大 ： 离散
点集 Ｐ上 的所有 不 规 则 三 角 网 中 ， Ｄ三 角 网 的 每个 三 角形 的 最小 角度 是最 大 的 。 道路 边线 是 由一 系列 有 顺 序 的空 间 点 组 成 的 ， 由 于道 路 的宽度 不一 致性 ， 需 要将 道 路进 行 剖分 ， Ｄ 三角 网则 是针 对空 间 离散 点集 合三 角剖 分最 常用 的 一种 方 法， 因其具 有优 良的数 学几 何性 质 、 能够 方便 建 立空 问
中 图分 类 号 ： Ｐ ２ ０ ９
文献标识码 ： Ｂ
地 理 国情 道 路 中心 线提 取 算 法 研 究
罗小 飞 ， 余 琳 莉
（ １ ．深圳 Ｉ ｌ 『 勘察研究院有限公 司 ， 广东 深圳 摘 ５ １ ８ ０ ２ ６ ；２ ．深圳市规划 国土资源委 员会第二 直属管理局 ， 广东 深圳 ５ ｌ ８ ０ ５ ２ ） 要： 道路 中心线是地理 国情普查 中的重要 国情要 素 ， 如何快 速准 确的提取 是地理 国情普 查 工作 中面临的重要 问
（ ３ ） 根据 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 形 特 性 ， 逐 个 将 凸壳 点 以 外 的点 加入 到三 角 网中 ； （ ４ ） 判断新加入 的三角形是否位于道路范 围内， 如 果不 在则舍 弃 ； （ ５ ） 重复 步骤 （ ３ ） 和步骤 （ ４） ， 直 至所 有 数 据 点处
占用较大 内存空间， 逐点插入法实现过程相对简单 ， 内
存 占用较 小 ， 时间 复杂度 基 于前两 者之 间 ， 若 点 是 随机 插入 ， 性 能 将 达 到 ０（ Ｎ ｌ ｏ ｇ Ｎ） 】 。本 文 以逐 点 插 入 法 为基础 ， 加 入 了道 路 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 （ 以 下 简 称 道 路 三角 网 ） 的限制 条件 ， 即道 路 三角 网仅在 道路边 线 范 围 内 。该 算法 的主要 步骤 ： （ １ ） 获取道路的所有边界节点 ， 构 建 一 个 多 边 形 凸壳 ， 将 所 有 的节点 包含在 ； （ ２ ） 从 凸壳 边 界 开 始 ， 以边 界 为三 角 形 的 边 建 立
题 。本文 以 Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ不规 则 三 角 网为 基 础 ， 建 立 了道 路 三 角 网拓 扑 ， 提 出 了三 角 网 中 点 搜 索 算 法 ， 针 对 道路 起 点 和 终
点进行 了优化 ， 并提 出了复杂路 口的 处理 方法。该 算法通过 实验证明是准确 高效的 ， 在地 理 国情 中心线要素提取工作
邻 接关 系 、 结构 稳 定灵 活性 等优 点 ， 在与几 何 形体 有 关
￥ 收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ —０ ７ —０ ９ 作者简介 ： 罗小 １ 毛 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 工程 帅。 主要 从 事 Ｇ Ｉ Ｓ开 发 与 应 用 工 作 。
图 １ 三 角 网 的 建 立过 程