地图边界提取的递归算法

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1、第vw卷第u期气象科技∂²¯qvwo²quussy年w月∞×∞≤≥≤∞≤∞×∞≤≠³µqussy地图边界提取的递归算法tu孙向明何会中kt深圳市气象局o深圳xt{sst~u中国气象科学研究院o北京tsss{tl摘要通过一个递归算法完成对数字图像中地图边界的顺序跟踪提取o再转化成相应的经纬度坐标后o就可以应用于气象绘图软件µ¶!∂¬¶x!≥∏µ©¨µ及≤°≥系统中进行底图的制作∀利用这个方法o对于无法获得地图边界点经纬度坐标k如城市的行政区界线l时o能够直接从数字图像中完成所需信息的提取o以满足密集气象监测网和高空间分辨率的天气要素

2、的图形化要求∀应用于气象绘图和业务系统中o可解决缺少地图边界点经纬度数据时的地图绘制问题o并给出了应用示例∀关键词递归边界跟踪边缘检测气象绘图≈t 法o根据一个像素点附近的灰度分布来确定边引言界o类似的方法还有基于模糊空间区域对比度增强随着气象现代化程度的不断提高o气象监测手≈u 的边界检测算法o它通过构造不同灰度像素的隶段日趋精密o精细时空尺度的天气预报离我们越来属函数提取边界∀这些方法适用于不存在清晰边界越近o把城市视为单点的天气预报终将会被取代∀的图像o属于模糊识别o且输出的边界的走向有不确深圳市气象局在市属y区共设有wy个

3、自动监测站o定性o所以不适合用于解决我们提出的问题∀另外每小时搜集一次温度!降雨量和风速风向的数据otu≈v 一个方法是先找出一个边界点o根据边界点的连个≤°无线自动监测系统每u¶获取一次气象资续性o下一个边界点一定会出现在相邻的{个点中o料∀无论是为预报员提供监测资料o还是以后为公重复此过程就可以检测到所有的边界点∀这种方法众提供的精细天气预报o若要以直观!有效的方式显在边界线宽为一个像素时比较容易实现o编程简单o示出来o地图是必不可少的一部分∀而且计算量不大∀但如果边界线宽超过一个像素点气象上常用的绘图工具µ¶!∂¬¶x!≥∏

4、µ©¨µ时o边界点的判断过程就变得复杂了∀以及业务系统≤°≥都允许用户自己制作底图ot地图边界点跟踪提取的递归方法只要用户可以提供地图边界点的经纬度数据∀但实际上细小到行政区边界的经纬度数据一般不容易找本文介绍的方法是利用像素点颜色来判别其是到o怎样获得这些数据就是本文要讨论的问题∀否属于边界点o再通过递归函数调用来完成边界点以/q¥°³0格式存放的图形文件为例o若利用的跟踪o原理等同于二叉树的遍历过程∀•¬±§²º¶的画图程序打开o可以手工点出地图边界图t中的黑粗实线是要提取的边界∀首先调用上的若干点o画图程序会给出其横!纵坐标

5、o再转换u个循环o外循环由Α点的横坐标到Β点的横坐成经纬度值就可以用来绘制地图了o但如果地图边标,内循环是条件循环,由一给定的纵坐标起(这里界的几何形状稍微复杂一些o这个方法就显得费时是Α点的纵坐标lo每增加t像素单位为t个循环o费力o而且不能保证很好的精度∀直到当前像素点为边界点为止∀这时判断该点是否边界提取方法是利用图形文件自身包含的信与前一边界点连续o连续意味着两点的横!纵坐标差息o如像素点的坐标和颜色来完成的∀边界跟踪的绝对值差均小于等于t个像素单位o如果连续o就作者简介}孙向明o男ot

6、zw年生o博士o高级工程师o从事天

7、气预报及业务系统!数值模式开发及业务化o∞°¤¬¯}¶¦¨±·¶tyvq¦²°收稿日期}ussw年tt月{日~定稿日期}ussx年u月t{日uv{气象科技第vw卷将此点的坐标放入边界链表中并跳转到外循环继续域内任一闭合曲线所围部分都属于该区域o否则就≈w 寻找下一边界点∀因其外循环是自左到右的o不妨是复连通区域∀把实现它的函数命名为µ¬ª«·©¬¯¯kl∀一般情况城市地图都有内部的行政区界o但行p政区界和外边界都可处理成单连通区域o只需分别进行u次而已∀图u是从深圳市水务局网页上下载的一张深圳市行政区划图o以uw位/q°³0图形格

8、式存放∀利用前面介绍的处理方法o首先可以得到深圳地图的外边界点∀接下来去除外边界o仅保留图中的行政区界线o再用同样的方法处理一次o又可以得到区界线的坐标∀有了外边界和行政区划界线这些数据o就可以制作较完整的深圳地图了∀图t图形边界线处理示意图不难看出o只要边界线是横坐标的单值函数o调用一次函数后就可以完工o而图t中的这段曲线显然不满足这个条件∀注意o当循环进行到∆点时,与前一点Χ出现了不连续,这时,边界点的提取对象就从Α到Β转化为从Χ到∆,形成递归调用∀由于循环量和循环方向不同,我们把完成Χ点到∆点边界提取的函数定义为∏³p©¬¯

9、¯kl∀同理还须定义另图u深圳行政区划图外u个函数¯¨©·p©¬¯¯kl和§²º±p©¬¯¯kl以实现完整的边界提取o这v个函数的功能与µ¬ª«·p©¬¯¯kl完全类似ov底图制作这里不再赘述∀如图t所示o从Α到Β的边界提取本文介绍的是基于常用绘图