缓冲区生成与多边形叠加算法分析

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1、河海大学硕士攀位论文例如利用缓冲区分析可以来进行洪水淹没的计算，在计算雨量站权重的泰森多边形中需要瘸到多边形叠加分析等等。因此，这两种算法在数字流域系统中就显褥异常重鼹。虽然当前地理信息系统主流软件平台(如ArcGIS、M印In硒等)中这两个功能的算法均毙较成熟，但其体的算法都没有公开。嗣内井豹～些文献也有相关论述【1毛1m14．22-矧，但它们并不全面，实际过程中会遇到很多异常情形，而且菜些方西(如不对称缓冲送边雾鳇生藏)也不适合我靛数字流域系统的需求。关于多边形叠加算法，微软的相关函数库(如MFC)提供了交、

2、并、补函数≤㈨i赡寝鐾成员丞数>，但这壁函数只适羽予整型变量，对予数字漉域系统串要求的浮点型变量并不适用，而且它们未能公开多边形类(CR鲈类)的顶点数据成员，无法获得裁剪运算螽豹多边形。此外，冒际上一些GlS的开源栽码霹(如GDA【／CIGR、GEOS)也提供了这两种功能，但是它们所基于的数据结构岛我娟数字流域系统的数据结擒商很大差异，魏票使蹋歼嚣库，就需要将地理数据进行来回的转换，这极大的浪费了计算机的资源，使得计算机大部分的运行时间都花费在数据的转换主，这也违背了算法设计戆初褒。，因此，很有必要对缓冲区生成与

3、多边形叠加的算法进行深入的研究，以适合我缃的数字流域系统，这也是本文{舞究的主要悫容。Il。2研究内容本文的研究内容分为缓冲区生成与多边形叠加算法两部分。前者主要是在凸角圆弧法的基础上，利用矢量方法，探讨缓冲区边界生成时产生的失真现象、不对称缓冲区的生成、自相交多边形以及轴线自相交的处理等；后者主要是研究新的多边形裁剪算法一面向对象的通用多边形裁剪算法，并针对特殊多边形鹩裁剪提出一些解决方法。1。3缓冲区分析空间缓冲区分析(sp删albu妇瞬analysis)是地理信息系统中基本的空问分析功麓之一￡艇。它是根据研

4、究鏊标起点、线、面实荐，在其周围建立一定距离麴繁状区，用以识别这些目标实体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供莜据湖。它在现实孛霄着缀广泛鳇应用：2河海大学硕士学挝论文《一)在城市规划中的应用：政府拟对道路进行改造，在工程实施之前需要对道路改造过程中涉及到的商铺、屠民楼等建筑物进行统计，此时可以利用缓冲区分析来确定需要拆迂的范围及对象【4J。(二)在生态环境保护中的应焉：针对目前我国水土流失面广量大，水资源短缺、水污染严重的实际情况，在汪、河(沟)、湖、库周边地区，可以应矮缓冲区分桥的方法，结合

5、必要的王程措施，对进一步加快水土流失防治进程，涵养水源，降低农业生产中农药、化肥等面源污染对承体的污染，保护生态环境其有十分重要的意义【5瑚。(三)在商业方面的应用：商韭选垃中，根据人翻麓密度、交通便利情况来决定超市的位置。在商业评价中，根据门店的地理位置及规模，确定该店的辐射范围。与最优路径结合可以选定最佳的配送方案噬。'．3．1缓冲区生成算法的研究现状缓冲区根据研究目标的不同，可以分为：点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区。点缓冲区，是以目标点为圆心，半径为缓冲距的圆周所包围的区域；线缓冲区，是以目标线为中心线，向双

6、侧或单侧平移一定距离的条状区域；面缓冲区，是以翻标面的边界线为中心线，向外或向内扩展～定距离所形成的多边形区域【协¨】。缓冲区的生成方法主要有栅格和矢量鼯种。(1)栅格方法栅格方法是将露标对象(点、线、面)转换为栅格模式，借助缓冲区半径计算像元加粗次数，对其进行加粗，然后进行边缘提取，最后得到缓冲区【ll】。栅格方法的算法原理比较简单，且容易实现(如图l。1所示)。3河海大学硕士学位论文穆)矢量方法l点目标缓冲区圈1．1栅格方法点鬻标缓冲区是以爨标点为隳心，以特定魏缓泞送距离为半径的麴。在这里，我们可以采用圆弧弥

7、合法，将圆心角等分，用等长的弦来代替圆弧，即用～今正多边形来无限逼近测髑l潮，如避嘻。2所示。参=毡l，⋯，孬》0一{)其中粕‰，嫡为点篷标对象的坐标，Pfx，磅涛缓冲区逑赛上各弥合点上的坐标≤利用公式1-1计算)，d为缓冲区半径，n为等分数。等分数越大，等分的圆心角越小，步长越夺，精度越离；等分数越小，等分酶匾心角越大，步长越大，精度越低。n=4n=6n=S爱{。2誉精步长的鼗弧豫裔II线目标缓冲区线缓挣嚣的建立是以线获蠢标为参考轴线，离开轴线向薄麴或荤侧沿法线方向平移一定距离，并在线端点处以光滑曲线(如半圆弧

8、)连接，所得到的点组成的封闭区域即为线状嚣标鹣缓冲区f臻。线缓冲区生成熬方法主要有分段叠瓣4、¨夕、稚，●蕊

9、推丝栉厂义厂心0，nOS●搴d+‰nIl=Xy，P、陟、河海大学硕士学位论文法EⅢ、焦平分线法【ll】、凸角圆弧法㈣等。本文采用凸角圆弧法来生成线缓冲区。①分段叠加法分段叠加法将轴线分解为若干条简单的线段，然后分别对其生成局部缓冲区(线段两端分别用圆弧弥合)，最后