面向道路网络地图示意化的线形简化方法

该算法的 基 本 思 路 是 通 过 直 线 连 接 曲 线 的 首 尾 点, 求曲线上所有点与该直线距离 , 找出最大距离 并与给定阈值相比 , 如果大于给定阈值 , 则从该点 将曲线分成两部 分 , 然后对这两部分再重复该方 法; 如果小于给定阈值 , 则去除这条曲线上所有中 间点 . 然而根据最大距离给出合理的阈值判断曲 线是否再分段 , 需要人工干预方式进行 . 此外 , 这 些方法在示意化过程中都是以网络弧段为基本单 元, 即在线简化过程中分别考虑各个独立弧段 , 这 种思想并不符合 人 们 在 路 径 认 知 中 的 整 体 性 , 事
, 利
第１ ２期
遆㊀鹏, 等: 面向道路网络地图示意化的线形简化方法
１ ２ ８ １
分布将拥挤区域放大 . 第一个方面通过以单根地 铁线为示意基本单元保证了识图效率并且提高清 现实中的示意性网络地图的设计顾及了这两个方 面, 然而当前的网 络 示 意 地 图 制 作 主 要 由 制 图 员 晰 度; 第 二 个 方 面 改 善 了 示 意 图 整 体 的 清 晰 度. 采用制图软件绘制的半自动化模式 , 这是一个耗时 费力的过程 ,而且示意化效果主要依 赖 于 制 图 员 的专业技能以及审美观 , 自动生成示意性网络地图 已经被很多学者所关注 . 在当前的自动示意化方
总长度或者通过可控的增大地图上拥挤区域从而 达到改善示意化结果图清晰度 . 然而对于第一个
] ７ Ｇ １ ６ 方面 , 现有自动示意方法[ 的线形状简化过程需
１ ３] 图 ２㊀ 生成示意化路径 [
要人工干预而导致自动化程度较低 , 或者以自动化 方式完全忽略线的原始形状而降低了地图认知以 及结果图简化度和清晰度 . 因此本文研究目的是 提高示意性网络地图线形状简化方法的自动化程 度, 并保证其具有良好的地图认知和清晰度 . 中
) ; ; 基金项目 : 国家 ８ 国家自然科学基金( 教育部新世纪优 ６ ３ 计划 ( ２ ０ １ ３ A A １ ２ A ２ ０ ２ ４ １ ２ ０ １ ４ ７ ５; ４ １ ４ ７ １ ３ ８ ３) ) ; ; 秀人才支持计划 ( 高铁 运 营 安 全 空 间 信 息 技 术 教 育 部 创 新 团 队 ( 四川省地 N C E T Ｇ １ ２ Ｇ ０ ９ ４ ２ I R T １ ３ ０ ９ ２) 用示意图能够更快 ㊁ 更准确地获取所需要的信息 . ] 文献[ 认为示意性地图的抽象性与人类空间认知 ３ 所构建的心像地图抽象化特征一致 , 示意化表达便
, １． F a c u l t fG e o s c i e n c e sa n dE n v i r o n m e n t a l E n i n e e r i n S o u t h w e s tJ i a o t o n n i v e r s i t C h e n d u６ １ ０ ０ ３ １, C h i n a; yo g g, gU y g , ２． X i n i a n r c h i t e c t u r a lD e s i n I n s t i t u t e U r u m i ８ ３ ０ ０ ０ ２, C h i n a j gA g q
t i o no f l i n es h a e sw a sg i v e na n dt h el i n es m o o t h i n a sa l i e dt on e t w o r km a nt h i ss i m l i f i c a t i o n p gw p p pi p t h a t t h en e wm e t h o di sa b l et oa u t o m a t i c a l l e n e r a t es c h e m a t i cm a sw i t hg r e a tc l a r i t n dw e l l Ｇ yg p ya r e s e r v e dm a r e c o n i t i o nc o m a r e dw i t h t h e i r o r i i n a l s h a e s ． p p g p g p : ; ; K e o r d sr o a dn e t w o r km a u t o m a t e ds c h e m a t i z a t i o nl i n es h a es i m l i f i c a t i o n yw pa p p 摘㊀要: 针对当前示意网络地图线形状简化方法中存在需要人工干预或地图认知度低的问题 , 本文提出 自动化程度高并能保证良好地图认知的线形状简化方法 . 该方法通过合理设定线形状简化中所需的阈 值以避免人工干预 , 提高了线形状简化过程的自动化程度 , 并通过在简 化 过 程 中 应 用 平 滑 算 法 , 以减少 示意结果中线对象在方向上的转折数 , 从而提高了简化度和清晰度 . 试 验 表 明 该 方 法 不 仅 可 以 生 成 清 晰的示意结果 , 并且能够保证良好的地图认知度 . 关键词 : 道路网络地图 ; 自动示意化 ; 线形简化 ( ) 中图分类号 : P ２ ８ ３㊀㊀㊀㊀ 文献标识码 : A㊀㊀㊀㊀ 文章编号 : １ ０ ０ １ Ｇ １ ５ ９ ５ ２ ０ １ ４ １ ２ Ｇ １ ２ ８ ０ Ｇ ０ ５ ) 理国情监测工程技术研究中心资助项目 ( G C ２ ０ １ ４ ０ ４
３ F i ． ２㊀G e n e r a t i o no f s c h e m a t i cp a t h s１ g
[ ]
在一些考虑线原始图形的自动化示意化方法
[ ] １ ２, １ ４ Ｇ １ ５ ] １ ７ . 来实现 , 该 算 法 已 经 广 泛 应 用 于 制 图 综 合 中[
, 线形状简化通过 D o u l a s Ｇ P e u k e r算 法 g
１ １ １ ２ １ , , , T IP e n J I AH o n u o X UZ h u T A N GJ i a n X I A OL i a n l i a n g, g g g g
, n e e d sat h r e s h o l dd e t e r m i n e di nm a n u a lm a n n e rs oa st od e c r e a s et h ea u t o m a t e dd e r e e o r i n o r et h e g g o r i i n a l l i n es h a es oa s t o r e d u c et h em a e c o n i t i o n ． T h i ss t u d i m s t ot r a c k et h e s ep r o b l e m sa n da n g p pr g ya , a u t o m a t e dm e t h o d f o r t h e l i n e s h a e s i m l i f i c a t i o n i s r o o s e d ． I n t h i sm e t h o d a t h r e s h o l d f o r t h e s i m l i c a Ｇ p p p p p r o c e s s i no r d e r t o i m r o v e t h es i m l i f i c a t i o nd e r e eo f t h e l i n es h a e s ． T h ee x e r i m e n t a l r e s u l t s i n d i c a t e d p p p g p p
第４ ３卷㊀第１ ２期 ㊀２ ０ １ ４年１ ２月 ㊀㊀
A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o r a h i c aS i n i c a g p
测㊀绘㊀学㊀报
V oห้องสมุดไป่ตู้l ． ４ ３, N o ． １ ２ , D e c ． ２ ０ １ ４
, , , [ ] 引 文格式 : T IP e n J I AH o n u o XUZ h u e t a l ． AL i n e Ｇ s h a e Ｇ s i m l i f i c a t i o nM e t h o d f o rS c h e m a t i z a t i o no fR o a dN e t w o r kM a J ． A c t a g g g p p p , , ( ) : ( , , , [ ] 遆鹏 贾洪果 徐柱 等 面向道路网络地图示意化的线形简化方法 测绘 G e o d a e t i c ae tC a r t o r a h i c aS i n i c a ２ ０ １ ４ ４ ３ １ ２ １ ２ ８ ０ Ｇ １ ２ ８ ４． ． J ． g p ( ) : ) : / 学报 , ２ ０ １ ４, ４ ３ １ ２ １ ２ ８ ０ Ｇ １ ２ ８ ４． D O I １ ０． １ ３ ４ ８ ５ ． c n k i ． １ １ Ｇ ２ ０ ８ ９． ２ ０ １ ４． ０ １ ９ ０ j
: A b s t r a c t T h e l i n es h a es i m l i f i c a t i o np l a sa ni m o r t a n tr o l ei nt h ep r o d u c t i o no fs c h e m a t i cn e t w o r k p p y p , , m a s ． H o w e v e r i nc u r r e n ta u t o m a t e ds c h e m a t i z a t i o nm e t h o d s t h es i m l i f i c a t i o no fl i n es h a e se i t h e r p p p
西南交通大学 地球科学与环境工程学院 , 四川 成都 ６ 新疆维吾尔自治区建筑设计研究院 , １． １ ０ ０ ３ １; ２． 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ０ ２
遆 ㊀ 鹏１, 贾洪果１, 徐 ㊀ 柱１, 唐 ㊀ 建２, 肖亮亮１
面向道路网络地图示意化的线形简化方法
AL i n e Ｇ s h a e Ｇ s i m l i f i c a t i o nM e t h o d f o rS c h e m a t i z a t i o no fR o a dN e t w o r kM a p p p
[ ] １ Ｇ ２
在示意性网络地图设计中 , 舍弃与地图主题无
线性要素的形状进行简化 , 由此能获得更加清晰 ㊁
于识别和理解 . 目前示意图已广泛应用于各领域 ,
] ５ Ｇ ６ , 一些研究通过对伦敦地铁图设计的分析 [
指出示意图之所以能够提供清晰表达的原因主要 有两个方面 : 以单根地铁线作为基本单元 , 将简化 后线方向设计成 ４ 或者 ９ 方向 ; 改变地图密度 ５ ʎ ０ ʎ
] ４ . 如表示公共交通网络 ㊁ 煤气管线以及电力网[
１㊀ 引 ㊀ 言
关的地图要素 , 忽略地图要素位置精确度 , 对网络 ) 简单的网络要素 表 达 . 伦 敦 地 铁 图 ( 图１ 是示意 性网络地图的典范 , 它的设计在简化网络形状的同 时保留了 网 络 的 拓 扑 信 息 , 提高了用户的识图效 率, 得到公众的认可 . 一些心理学研究表明
] ７ Ｇ １ １ 法中 , 一些方法[ 已经考虑通过最小化示意结果
较近的节点 . 在一些自动化生成示意性地铁图的
] ８ Ｇ １ ０ , 方法中[ 地 铁 站 点 之 间 直 接 通 过 水 平㊁ 竖直或
者４ 斜方向的线段相连接 , 此方法只用于地铁图 ５ ʎ 的制作 . 对于这类未考虑线原始形状的线形状简 化方法 , 尽管有较高的简便性 , 然而如果结果图与 不适用于其他类型的网络型地图 , 例如道路网 . 原始形状存在较大的差别 , 容易使用户产生迷惑 ,