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1、100029825ö2001ö12(10)1495208○c2001JournalofSoftware 软件学报Vol.12,No.10X基于Strip-Tree的无级比例尺GIS多边形化简技术田 鹏, 郑扣根, 潘云鹤(浙江大学CAD&CG国家重点实验室,浙江杭州 310027);(浙江大学计算机科学与工程系人工智能研究所,浙江杭州 310027)E2mail:tianp@mail.hz.zj.cnhttp:ööwww.zju.edu.cn摘要:无级比例尺GIS(geographicinformation
2、system)多边形化简的基础是多边形弧段的线综合,而直接对多边形的弧段施加线综合操作可能造成输出数据的拓扑错误,主要表现为化简后弧段出现相交.以往的研究并未对这个问题给予足够的重视和给出自动化的解决方法.在对此问题进行全面分析的基础上,提出了一种基于Strip2Tree的多边形图层化简策略,在保持输出数据拓扑结构正确的前提下化简多边形图层,且保持了较高的时空效率.该策略成功地应用于国家863项目“时空一体化智能城建信息系统”,并获得了满意的效率和结果.关键词:GIS(geographicinformati
3、onsystem);无级比例尺GIS;制图综合;线综合;多边形化简中图法分类号:TP392文献标识码:A地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)的主要功能是采集、管理、分析和表达与地球相关的信息.随着GIS在各领域的不断深入,现有的GIS数据处理技术已经不能满足信息社会的需要,其中一个重要的原因就是GIS无法解决矢量空间数据随比例尺变化而产生的信息量增减的问题,即无级比例尺GIS的空间信息压缩与复现问题.所谓无级比例尺GIS(scalelessGIS)是以一个大比例
4、尺单精度空间数据库为基础数据源,在一定空间区域内空间对象的信息量随比例尺的变化自动增减,从而使GIS空间信息的压缩和复现与[1]比例尺自适应的一种信息处理技术.作为无级比例尺GIS的基础数据源,大比例尺单精度空间数据库是由某区域范围(如中国全境)的大比例尺(如1:1万)基础地理和专题信息所构成的大型空间数据库,该数据库通常由数千或数万幅同比例尺的系列图幅(如地形图、专题图)在统一的地理坐标参照下无缝拼接而成.应用所需[2]要的任意小比例尺的数据从大比例尺数据自动派生而成.从大比例尺数据自动派生生成小比例尺数
5、据的本质是自动地图制图综合.地图制图综合(cartographicgeneralization)即选择主要的、实质性的,并有目的地加以概括,其目的在于根据地图[3]的用途、主题和比例尺在地图上表示出客观实际某一部分的典型特征和基本特点.影响制图综合的因素有很多,这些因素很难用简单的数学和逻辑语言来描述,因此要在有限的地图幅面内,并在满足最佳目视效果的条件下,使空间信息随比例尺的变化自动增减是非常困难的,必须借助人工智[1]能技术和专家系统工具,目前尚无理想的解决方案.在很多情况下,通过化简的途径由大比例尺X
6、收稿日期:2000205209;修改日期:2000210216基金项目:国家863高科技发展计划资助项目(863230620420323)作者简介:田鹏(1972-),男,山东济南人,博士生,主要研究领域为GIS,空间数据库,自动地图制图综合;郑扣根(1964-),男,江苏镇江人,博士,副教授,主要研究领域为GIS,操作系统,计算机图形学;潘云鹤(1946-),男,浙江杭州人,教授,博士生导师,中国工程院院士,主要研究领域为人工智能,认知科学,计算机图形学,GIS.1496JournalofSoftware
7、 软件学报 2001,12(10)[4]数据迅速地派生出小比例尺数据是有意义的.本文第1节首先对Strip2Tree线综合数据结构进行了回顾,然后给出了基于Strip2Tree的多边形弧段的线综合算法.第2节给出了多边形图层的化简算法和实验结果及结论.第3节对无级比例尺GIS的数据综合技术进行了讨论.1 多边形弧段的线综合GIS矢量空间数据的基本几何元素包括点、线和多边形.点的处理是简单的,而线和多边形由若干弧段组成,所以矢量数据综合的基础是线综合(linegeneralization).矢量GIS中的弧段
8、A是经数字化过程得到的点的序列(p1,p2,...,pn),p1和pn称为弧段A的端点.当以小比例尺输出数据时,删除A上的某些点得到A′(p′1,p′2,...,p′m),其中{p′1,p′2,...,p′m}<{p1,p2,...,pm},m≤n在视觉效果上要尽可能保持A的形态.这种技术称为线综[5]合.支持线综合的数据结构有很多,如,Arc2Tree,Strip2Tree,BLG2Tree等.这些数据结构针对
