[发明专利]数字地图线状要素化简的组合优化方法

摘要

本发明涉及数字地图线状要素化简的组合优化方法，可有效解决在线状要素化简过程中保持数据精度的同时，满足GIS显示和地图制图输出的效果问题，方法是，定性和定量的对曲线的冗余程度进行估计，用点位几何信息度量的数学模型计算出数字曲线上每个点的几何信息量的大小，然后将较大的点确定为曲线的特征点，曲线上的首末端点和特征点为临界点，将曲线划分为若干单调段，用改进的Li-Openshaw方法对每个单调段实施多次化简然后，用Doulas-Peucker方法对划分好的每个单调段分段实施化简；用曲线化简结果的评价模型评价化简的曲线，输出简化后的线状要素数据。本发明普适性较强，效果较好，提高了数字地图和纸质地图的生产效率和产品质量。

主权项

一种数字地图线状要素化简的组合优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)定性和定量确定被综合线状要素的要素类型，源数据比例尺与目标数据的比例尺，线串上点的冗余程度R，以线串的总点数N与总长度S之间的比值来度量，即 R = N S 设比例尺数字地图的平面位置精度为DD mm，对于两点之间的距离，若小于0.1mm，即R≥2/0.1时，曲线非常冗余，若2/DD≤R＜2/0.1曲线较为冗余，若R＜2/DD，则说明正常；(2)利用步骤(1)中的方法对曲线的冗余程度进行估计，若非常冗余，利用Doulas-Peucker方法对其进行化简，抽稀，Doulas-Peucker方法的阈值设置不大于0.1mm；(3)根据被化简要素，利用点位几何信息度量的数学模型计算出数字曲线上每个点的几何信息量的大小，然后将几何信息量较大的点确定为曲线的特征点，将数字曲线点位几何信息度量的数学模型设计为：设数字曲线上Pi的点位信息量为S(Pi)，则S(Pi)＝εdSd(Pi)+εeSe(Pi)+εcSc(Pi)+εuSu(Pi)Sd(Pi)用来度量点Pi在其临近点集中空间位置的重要性、Se(Pi)用来度量点Pi在其临近点集中对应局部曲线的平缓度的度量、Sc(Pi)用来度量点Pi在其临近点集中对应局部曲线的法向偏差程度的度量、Sc(Pi)用来度量点Pi在其临近点集中对应局部曲线的法向变化非均匀性的度量，εd，εe，εc，εu为权系数，然后计算出曲线上每个点的几何信息量的值，设定阈值，识别出对数字曲线几何精度起决定性作用的特征点；(4)以曲线上的首末端点和特征点为临界点，将整条曲线划分为若干单调段，方法是：根据步骤(3)，从曲线上的集点Pi(i＝1，...，n)中识别出m个特征点TPj0≤m≤n-2，j＝1，...，m，不包括线串的首末结点，将整条曲线串划分为m+1个单调段，[P1，TP1]之间的点序列构成第一条单调段L1，同理，[TPm，Pn]之间的点序列构成第m+1条单调段Lm+1；(5)先利用改进的Li-Openshaw方法对每个单调段实施多次化简，Li-Openshaw方法改进的基本过程是：根据步骤(3)和(4)识别出的曲线特征点和单调段，保留有可能被原Li-Openshaw方法抹掉的特征点；通过逐点渐进式的求交线串与圆的交点，自动避免出现多个交点时的歧义性，提高运算效率，然后利用Doulas-Peucker方法对前面已经划分好的每个单调段分段实施化简；(6)利用曲线化简结果的评价模型来评价利用上述步骤化简的曲线，将该评价模型设计为：设数字曲线串化简结果的总评价因子为W，则 W = Σ i = 1 4 k i I i , ( i = 1,2,3,4 , Σ i = 1 4 k i = 1 ) ki为权系数，且满足，Ii为曲线化简结果的评价因子，I1为点数约束下的化简前后的长度比，以I2来评价曲线化简后的光滑程度，以I3来评价曲线化简后的位置精度，以I4来评价曲线化简后的面积误差，最后根据评价结果，调整Doulas-Peucker方法的化简阈值和Li-Openshaw方法的化简阈值，直至W达到局部最大；(7)输出数据，实现组合优化。