[發明專利]一種基于柵格的空間多邊形數據拓撲修復方法及系統

有效

• 申請號: 202210725098.1
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115100317B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 曾嶸;尹健;王敏;顧哲;王金龍
• 申請（專利權）人: 湖南湘郵科技股份有限公司
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T11/80
• 代理公司: 長沙昌恒達專利代理事務所(普通合伙) 43283
• 代理人: 胡昌國

本發明公開了一種基于柵格的空間多邊形數據拓撲修復方法及系統，該方法包括多邊形數據預處理步驟、柵格校正和縫隙填充處理步驟、拓撲結果生成步驟，基于拓撲方法自動檢查出多邊形中存在的無效、重復、尖刺、相交等的問題并自動去除；利用柵格化方法，完成多邊形間的縫隙填充；基于拓撲變換方法，簡化初始修復得到的多邊形邊界，將多邊形轉換成線，并生成弧段；利用Douglas–Peucker算法對弧段抽稀，進行拓撲重建。本發明在空間多邊形數據存在無效、尖刺、重復、相交、空白縫隙等異常的情況下，能快速、自動對其進行檢查與修復，提高數據檢查的效率，有效改進空間數據的質量。

技術領域

本發明涉及圖像和數據處理技術領域，尤其公開了一種基于柵格的空間多邊形數據拓撲修復方法及系統。

背景技術

多邊形繪制和數據處理是圖形軟件和地理信息系統軟件中的常用功能。在鼠標繪制的過程中，由于繪制者的專業技能缺乏、經驗不足、長時間重復勞動帶來的心理疲勞和抵觸情緒等因素，會導致多邊形數據存在諸多的質量問題如：1)、自相交的無效多邊形；2)、多邊形出現尖刺；3)、多次繪制的重復多邊形；4)、本應相鄰的多邊形出現相交；5)、本應相鄰的多邊形之間出現縫隙。因此必須對數據質量進行檢查和修復。現在可行的檢查和修復方式是利用通用GIS(Geographic?Information?System，地理信息系統)軟件提供的拓撲一致性檢查模塊進行，這種方式對于尖刺、重復、相交、稍大的縫隙均無法處理，很多工作還需人工肉眼判斷，費時費工、效率低，并容易出錯。

因此，現有多邊形繪制在修復處理中存在的上述缺陷，是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種基于柵格的空間多邊形數據拓撲修復方法及系統，旨在解決，現有多邊形繪制在修復處理中存在的上述缺陷。

本發明的一方面涉及一種基于柵格的空間多邊形數據拓撲修復方法，包括以下步驟：

多邊形數據預處理步驟，通過檢測無效多邊形并將其轉換成有效多邊形、檢測尖刺并去除檢測到的尖刺、刪除重復多邊形和處理重疊多邊形，實現多邊形數據的預處理；

柵格校正和填縫處理步驟，基于柵格思想，利用正交網格對多邊形之間的縫隙進行填充并分組合并得到初始修復結果；

拓撲結果生成步驟，從多邊形生成弧段并簡化，利用簡化后的弧段重新生成多邊形，實現對初始修復多邊形邊界的簡化和鋸齒去除；基于修復前后多邊形對比為新生成的多邊形賦予屬性值。

進一步地，多邊形數據預處理步驟包括：

查找多邊形數據中的無效多邊形，并將查找到的無效多邊形轉換成有效多邊形，去除無效多邊形中細小的洞和島；

查找多邊形數據中的尖刺和重復部分，并去除查找到的尖刺和重復部分；

對多邊形相交的情形進行分類、處理，將相交的多邊形情形分類為疑似相交、疑似重疊和細小相交三類，并根據規則去除相交部分。

進一步地，柵格校正和填縫處理步驟包括：

確定縫隙填充參數，縫隙填充參數包含格網范圍、剪裁區域、格網大小、縫隙最大值和計算并行數；

并行生成空間拓撲修復網格，按照預選設定的誰包含歸誰、誰占多歸誰、離誰近歸誰的原則計算每個格子隸屬的多邊形；

將格網按照隸屬的多邊形進行分類合并得到初始修復結果。

進一步地，拓撲結果生成步驟包括：

將多邊形轉換成線，求取線與線之間的交點；從交點處打斷，生成弧段，并對弧段去重；

利用Douglas–Peucker算法對弧段抽稀，得到簡化后的弧段；

基于簡化后的弧段重建拓撲，并從拓撲中導出新的多邊形修復結果。