[发明专利]一种面状水系骨架线自动提取方法

说明书

本发明涉及一种面状水系骨架线自动提取方法，属于计算机地图制图技术领域。本发明综合考虑面状水系与其周围水系之间的空间关系，在剪枝操作引入了空间关系约束，实现了事前骨架线剪枝处理，避免大部分的“V”字连接，维护水系之间的拓扑关系，剪枝操作更加合理；此外，本发明还根据面状水系图结构各路径之间的层级关系确定主次骨架线连接方式，根据空间邻接关系确定I类和II类三角形骨架线连接方式，骨架线提取过程符合人工骨架线提取规律，骨架线提取结果符合地理认知，准确描述了面状水系的地理形态，对不同形态和复杂程度的面状水系均能得到良好的骨架线提取结果。

技术领域

本发明涉及一种面状水系骨架线自动提取方法，属于计算机地图制图技术领域。

背景技术

面状要素骨架线是对面状要素的抽象描述，反映其主要延伸方向和主体形状特征。水系是系列比例尺地形图表示的核心要素之一，反映现实世界中河流之间、湖泊之间、河流与湖泊之间的连通和分布情况，是地图表达不可或缺的骨架。面状水系骨架线作为具有特定地理意义抽象表达结果在水系多尺度表达、基于骨架线的水系空间分析、水系注记配置、多尺度水系匹配等方面有着重要的应用。

目前，面状水系骨架线提取通常采用基于面要素边界点构建约束Delaunay三角网(Constrained Delaunay Triangulation,CDT)或Voronoi图的方式。基于CDT面状水系骨架线提取利用了三角网中三角形边具有连接空间邻近性的特点，连接各相邻三角形质心(或中线中点、非约束边中点)生成骨架线，通过三角剖分提取的骨架线具有区域等分性特点，对岸线复杂的面状水系骨架线提取有较好的适用性。基于Voronoi图提取方式利用了Voronoi图界线是不同边界元素等距离点轨迹的特点，该方法应用于凸多边形时，提取的Voronoi图界线与数学意义上的中轴等价，但是应用于面状水系骨架线提取时，需要进一步改进。现有的面状水系骨架线提取方法存在以下方面的几个问题：①提取的骨架线存在较多不必要分枝，处理骨架线分枝的方式不合理；②骨架线上“V”字连接较多，不符合Gestalt认知原则中良好延续性要求；③需要较多的人工后续处理，如多余分枝删除、拓扑连接等；④骨架线提取方法多关注面状水系自身的形状特征，忽略了水系要素间的空间关系。

发明内容

本发明的目的是提供一种面状水系骨架线自动提取方法，以解决目前面状水系骨架线提取过程中存在的分支修剪不合理、“V”字连接较多、需要较多人工后续处理的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种面状水系骨架线自动提取方法，该提取方法包括以下步骤：

1)对面状水系进行CDT剖分，以剖分三角形为节点，三角形的邻接关系作为链接边，构建面状水系图结构化模型；

2)根据面状水系与邻近线状河空间邻接关系提取相接点，确定相接点所在剖分三角形节点，根据确定出的三角形节点对面状水系进行剪枝操作；

3)对经过剪枝操作的面状水系图结构中各类三角形的骨架线连接方式进行设置，并按照设置的方式进行连接。

本发明首先对面状水系进行CDT剖分，建立面状水系图结构化模型，然后在该模型基础上根据面状水系与邻近线状河流空间邻接关系提取相接点，基于相接点的位置对面状水系进行剪枝操作。本发明综合考虑面状水系与其周围水系之间的空间关系，在剪枝操作引入了空间关系约束，实现了事前骨架线剪枝处理，避免大部分的“V”字连接，维护水系之间的拓扑关系，剪枝操作更加合理，使得最终提取出的面状水系骨架线更加符合实际面状水系的地理形态。

进一步地，所述步骤1)中CDT剖分出的三角形包括只有一条非约束边的剖分三角形的I类三角形、有两条非约束边的剖分三角形的II类三角形以及有三条非约束边的剖分三角形的III类三角形，其中I类三角形对应的节点为端点，II类三角形对应的节点为连接点，III类三角形对应的节点为汇入点。

进一步地，所述步骤2)的实现过程如下：