[发明专利]一种针对相交线状地理要素的空间剖分方法

说明书

技术领域

本发明属于地理信息技术与应用领域，具体涉及一种基于交叉辅助点的相交线状地理要素进行地理空间剖分的方法。

背景技术

在地理信息技术与应用领域中，较多涉及到最优配置问题的解决。而最优配置中，首先需要考虑的是每一要素各自影响范围的确定。如何做到合理确定每一个要素的影响范围？目前，运用最多的是空间剖分方法，且相关研究主要集中于点要素的空间剖分，而对基于线状要素的空间剖分方法研究较少。

王新生等提出了一种任意发生元Voronoi图逼近方法(《基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法》，王新生、刘纪远、庄大方、姜友华，地理科学进展，2004，23(4))，针对线要素的剖分，主要是通过将线要素离散成等间隔点集，然后生成任意发生元Voronoi图来实现。但该方法中难以避免交点被认为同属于多个发生元而无法生成Voronoi图的情况，且需借助ArcGIS平台实现，自动化程度较低。张辉等设计了一种构建任意发生元Voronoi图的算法(《一种构建任意发生元Voronoi图的实用算法》，张辉、胡玮、蒲英霞、王结臣，地理与地理信息科学，2011，27(4))。该方法与王新生方法类似，且针对交叉线要素，设计了一种在交点处将交叉线打断并对交点做微量偏移的处理方法，虽避免了交点被认为同属于多个发生元而无法生成Voronoi图的情况，但由于交点的偏移处理，改变了交点同属于多个发生元的这一事实，带来了一定的剖分误差。此外，这两种方法，由于是采用将线要素离散成等间隔点集的方法，会对原始要素形状造成一定的影响，且效率较低。

发明内容

为此，本发明主要针对相交线状地理要素，提出了一种基于交叉辅助点的相交线状地理要素空间剖分方法。一方面，直接采用原始线要素的点作为离散点生成Voronoi图，不会改变原始要素的形状，且执行效率较高；另一方面，当出现线要素相交情况时，通过分别在两个线要素中的交叉点位置两侧分别等比例增加两个微量分开但视觉难以区分的辅助点，在不改变交点同属于多个发生元的这一事实的情况下，避免了无法生成Voronoi图的情况，且具有较好的剖分效果。

本发明的主要思路是：依据Voronoi分配模型的原则，将相交线状要素离散为点集；并对相交的两线要素的交叉位置，进行增点处理；再基于点集进行Delaunay三角剖分和生成Voronoi图；对生成的Voronoi图进行裁剪，最后将归属于同一个线要素的点集所生成的子区域进行归并，得到不同线要素各自的子区域，从而实现相交线状地理要素的空间剖分。

本发明的具体步骤如下：

步骤一：加载GIS线要素集合L＝{l_i|i＝1，2，…，n}，n为线要素的个数。

步骤二：求取线要素集合L中不同线要素l_i、l_j间的交叉点C_ij(x，y)，并进行内插处理，具体过程为：

(a)首先，针对线要素l_i，读取线要素l_i上的点集，查找线要素l_i上交叉点邻近的两个点，分别记为C_a(x_a，y_a)，C_b(x_b，y_b)；

(b)根据下式(1)，计算待插入点I_c(x_c，y_c)、I_d(x_d，y_d)坐标，其中(x，y)为交叉点C_ij的坐标，(x_a，y_a)和(x_b，y_b)为交叉点附近的两点C_a，C_b的坐标，(x_c，y_c)和(x_d，y_d)为待插入点I_c，I_d的坐标，s为步长因子，s可取10，100，1000，...10ⁿ。

(c)将点I_c和I_d插入到线要素l_i中的点C_a、C_b之间；