[发明专利]一种基于Voronoi图的交通道路网络自动划分交通小区的方法

摘要

本发明公开了基于Voronoi图及道路网络的交通小区自动划分方法，步骤分别是：提取所有道路，创建地理缓冲区；删除重复的道路节点，预创建Voronoi图；创建Voronoi图，形成初始的交通小区；根据绿地水系合并小区；给定最小面积阈值，统计小于这个阈值的小区；合并面积小于阈值的小区，使所有小区都大于这个面积阈值；用行政区裁剪小区；步骤S8按缓冲区裁剪小区；重新统计面积小于阈值的小区,重复步骤S6，继续合并小区；步骤S10检查小区，保证所有交通小区都至少含有一个道路节点。本发明能够在有限的时间内完成交通小区的自动划分，节省了用户手工划分小区的时间和精力，同时也避免了该过程中人工操作可能带来的错误。

主权项

1.一种基于Voronoi图的交通道路网络自动划分交通小区的方法，其特征在于：包括如下的步骤：S1：从交通网络中提取所有的道路要素，建立这些道路的地理缓冲区B；S2：提取所有的道路节点，记为点集P，删除位置重复的节点，根据这些节点建立Delaunay三角网，然后建立对偶图Voronoi多边形；S3：经过步骤S2，对于任意一个节点P_i都有一个完全包含它的Voronoi多边形，节点与Voronoi多边形形成了一对一的映射关系，对于那些处在边界上的Voronoi多边形，将它们对应的n个节点计入点集合D，计算点集合D的几何中心(X_p,Y_p)之后，对于这n个节点，按下列式子计算新节点(X_i’,Y_i’)X'_i＝(X_p‑X_i)*1.5+X_i Y′_i＝(Y_p‑Y_i)*1.5+Y_i将这n个新节点计入点集合D’，将点集P与点集D’取并生成点集P’，用点集P’生成新的Delaunay三角网，然后建立对偶图Voronoi多边形，此时每一个Voronoi多边形都表示一个初始的交通小区；S4：对于点集P’中的每个点P_i’，都有一个完全包含的Voronoi多边形V_i，记所有Voronoi多边形合并后的大多边形为T，将水系绿地抽象为多边形，取与T相交的那些多边形，记为Z_i，这些Z_i构成了集合Z，记录每一个V_i与Z中元素的相交关系，每一个V_i都有一个标志码PV_i，PV_i的值表示着包含V_i程度最高的多边形Z_i的ID，若PV_i不被任意一个Z_i包含，则记为空值，将所有具有同样PV_i值，除去空值的V_i合并为一个ZV_i；S5：开始合并小区，给定一个面积阈值S_l，将未合并的V_i与合并后的ZV_i按面积升序排序，将面积小于S_l的多边形按面积从小到大依次放入数组List中，数组List始终保持面积从小到大升序排列；S6：取List中面积最大的元素S，寻找所有与S相邻的多边形，记为集合K，其中所有面积小于S_l的多边形记为集合L；定义一个多边形指标pft，pft＝周长*周长/面积；若L为空集，那么从K中找一个多边形K_t，使得K_t与S合并后的多边形其pft最小；若L不为空集，那么从L中找一个多边形L_t，使得L_t与S合并后的多边形其pft最小；合并之后，参与合并的两个多边形都会从List中剔除，并成为一个新的多边形，若新的多边形的面积小于S_l，那么将它继续放入List里；若面积不小于S_l，则不作操作；S7：重复步骤S6直到List中没有元素，经过小区合并后，让所有新小区多边形V′_i与行政区多边形集合D进行相交操作，V′_i与D_i的关系有三种：完全被包含；不相交；相交；设定阈值k_l，在相交关系中，V′_i与D_i相交部分面积记为s₁，V′_i面积记为s₀。若s₁/s₀>k_l,那么用D_i对V′_i进行相交分割操作，把V′_i划分为相交部分和不相交部分的新的小区多边形，每一个被分割后的小区多边形都是一个简单多边形；S8：用B对所有小区多边形执行裁剪操作，将那些没有被B完全包含的小区裁剪为与B相交和不相交部分，只保留和B相交的部分，这一部分成为新的小区多边形。S9：将现在所有的小区多边形按面积从小到大排序，那些面积小于S_l的多边形放入数组List中，重复步骤S6，直到List中没有元素；S10：至此，所有的小区多边形已经生成，检查所有小区多边形是否包含P中的节点。如果某一个小区多边形不包含P中的节点，那么将它与相邻的一个面积最小的小区多边形合并，重复检查直到所有小区多边形都至少包含一个P中的节点。