[发明专利]一种顾及图形复杂度的GIS线要素几何信息量计算方法

摘要

本发明公开了一种顾及图形复杂度的GIS线要素几何信息量计算方法，首先，基于线要素生成Voronoi图；然后，分别计算每个要素对应Voronoi多边形的面积和图形复杂度；最后，计算每个线要素的几何信息量。本发明方法引入了图形复杂度的概念，并给出了相应的计算方法，既考虑了可以代表其弯曲的夹角系数，又考虑了线的折叠程度，较好地表现出了线要素的图形复杂程度，可以合理区分不同形态。同时，本发明方法考虑要素影像范围为几何信息量的一个影响因素，更为准确地表现了线要素几何信息量的丰富程度。

主权项

1.一种顾及图形复杂度的GIS线要素几何信息量计算方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：步骤一：加载shp格式的线图层数据L＝{li|i＝1,2,…,m}，m为线要素的个数；步骤二：基于线图层数据L进行影响范围划分，生成Voronoi图V，并计算其面积系数AreaCoei；1)将线图层数据L离散为点集P＝{pj(xj，yj)|j＝1,2,…,n}，n为点集P中点的个数，并使用点pj的“源线要素ID”属性来记录该点所归属的线要素的标识ID值；2)以当前图层的最小外包矩形为边界，基于点集P做Voronoi划分，得到Voronoi图V＝{vj|j＝1,2,…,n}，每个点pj对应一个Voronoi多边形vj,将点集P中各点的“源线要素ID”属性，赋给包含该点的相应Voronoi多边形vj的“合并ID”属性；3)根据Voronoi多边形vj的“合并ID”属性，将属性值相同的Voronoi多边形vj合并为一个Voronoi多边形v'i，将Voronoi多边形vj的“合并ID”属性赋给Voronoi多边形v'i的“源ID”属性，所生成的Voronoi图V'＝{v'i|i＝1,2,…,m}，m为合并后图V'包含的多边形数量，Voronoi多边形v'i的“源ID”与线要素li的标识ID值一一对应；Voronoi多边形v'i的面积VAreai即为各个线要素li的影响范围；4)遍历图V'，计算出Voronoi多边形v'i的面积VAreai，并计算面积最小值MinArea；5)依据公式(1)求出Voronoi多边形v'i的面积系数AreaCoei；AreaCoei＝VAreai/MinArea (1)其中，AreaCoei为Voronoi多边形v'i的面积系数，值域为[1，+∞)，VAreai为Voronoi多边形v'i的面积，MinArea为最小v'i的面积，i∈[1,m]，m表示Voronoi多边形的个数；步骤三：计算各线要素li的图形复杂度FCoei；1)各线要素li离散出对应的点集Qi＝{qij(xj，yj)|j＝1,2,…,n}，n为线要素li上点的数量，使用公式(2)，对各线对应的点集进行向量计算，求得li的首末点连线长度Lengthi和总长度SumLengthi； Length i = q i 1 q i n → SumLength i = Σ j = 1 n - 1 | q i j q i ( j + 1 ) | → - - - ( 2 ) ]]>2)使用公式(3)，计算线段夹角特征SumAnglei； α j = A cos ( q i j q i ( j + 1 ) * q i ( j + 1 ) q i ( j + 2 ) → | q i j q i ( j + 1 ) → * | q i ( j + 1 ) q i ( j + 2 ) | → ) SumAngle i = Σ j = 1 n - 2 α j - - - ( 3 ) ]]>式中，Lengthi表示线要素li的首末点连线长度，SumLengthi表示线要素li总长，SumAnglei表示线要素li上夹角总和，qij为线要素li上第j个节点，i∈[1,m]，j∈[1,n]，m表示线要素li的数量，n表示每个li上点的数量；3)根据公式(4)，计算各线要素li的长度系数LCoei和夹角系数AngleCoei； LCoe i = SumLength i / Length i AngleCoe i = SumAngle i / 2 * π - - - ( 4 ) ]]>4)再根据公式(5)，计算图形复杂度FCoei； FCoe i = 1 , LCoe i = 1 LCoe i + AngleCoe i , LCoe i ≠ 1 - - - ( 5 ) ]]>式中，LCoei为长度系数，值域为[1，+∞)，表示线的折叠程度，AngleCoei夹角系数，值域为(0，+∞)，表示线的突变情况，FCoei为线要素li的几何复杂度；步骤四：根据公式(6)，计算各线要素li的几何信息量FInfoi；FInfoi＝AreaCoei*FCoei (6)式中，FInfoi表示线要素li的几何信息量，值域为[1，+∞)，AreaCoei表示线要素li对应的Voronoi多边形vi的面积系数，FCoei为线要素li本身的图形复杂度；步骤五：根据公式(7)，计算整个线图层的几何信息量； G I n f o = Σ i = 1 m FInfo i - - - ( 7 ) ]]>式中，GInfo为整个图层的几何信息量，值域为[1，+∞)，FInfoi为线要素li本身的几何信息量。