浅谈线性地物自动综合.doc

浅谈线性地物自动综合【摘要】本文主要对线性地物自动综合算法进行了探讨，并在对其 中的儿种算法（Lang 算法，Douglas-Peucker 算法,Visvalgam-Whyatt 算 法）进行实现的过程中有一些心得，希望与大家共享关键词】自动综合；基线；搜索区域随着计算机技术的迅速发展，计算机制图已经广泛应用于测绘领域 中但是计算机制图不可能把地面全部景物毫无遗漏地表示出来，由于空 间的限制，只能用有限的空间清晰地表达制图区域的部分内容因此，根 据实际工作的需要，随着编图比例尺的缩小，需要对资料图的地类进行取 舍与概括，这就是我们要提到的自动综合地图的自动综合是从原始的地图数据库（大比例尺）综合得到较小比 例尺的地图数据库，并生成可视化的地图产品它是实现测绘自动化非常 重要的一项内容目前，自动综合的研究类型和内容很多，其中每一类型 的算法也比较多，本文主要对线性地物自动综合的几种算法进行探讨1.自动综合算法介绍线性地物的自动综合是自动综合中较为重要的一项内容其目的就是 使存储量最少，保持线的弯曲特征有的学者总结了线性要素自动综合应 该遵循的4条原则：（1）小弯曲删除，大弯曲保留2） 2个弯曲，3个弯曲可合并成一个弯曲，依此类推。

3） 独立性强的弯曲应保留或夸大4） 自然的线不能变成几何的线目前提出的主要具体算法有：nth点算法，Douglas-Peucker算法， 垂距算法，角度算法，对于每一种算法，其评价的基本要求是：变形量最 少；数据压缩量最大；目标的完整性；关系的完整性；参数尽量少；参数 和地图综合结果应当明显，效果好，效率高1） Independ point algorithms （独立点算法）:这种算法没有考虑 与相邻点的几何关系而孤立地进行取舍例如：nth点算法，对于一条直 线保留了 nth个点，其余的全被消除，而且这种选取也是随机的显尔易 见，这种算法很难保持图形形状，从而产生很大的变形因此，现在很少 有人再用这种算法2） Local processing algorithms （局部处理算法）：顾名思义，对 于一个点的取舍要根据与之相邻点的特征研究表明：这种算法产生的变 形较小，但是它不如下面的儿种算法3） Constrained extended local processing algorithms （强制延 伸局部处理算法）：这种算法的搜索区域不再局限在相邻点上，而是根据 距离，角度，或顶点个数延伸。

最具代表性的是Lang algorithms,它是 早期开发的算法之一这种算法中,区域的延伸要受到"look-ahead" 参数的控制，要消除的顶点个数由垂直距离允许值e决定算法图解如图 1所示：图1 解算过程如下:（1）首先确定一条基线，基线由起点与终点（起点+look-ahead）构成;（2） 计算每个点到基线的垂直距离，如果有一个值超出了允许值 , 重新构成基线（起点不变，终点向后退一个），重新计算，直到所有距离 值都小于允许值 o然后重新确定基线，算法继续对于这种算法，如果look-ahead和的值设置恰当，能够产生很好 的综合效果，对于变形量和数据压缩可以控制；但是，参数较多，参数值 的确定较难3） Unconstrained extended local processing algorithms （自 然延伸局部处理算法）：这种算法的搜索区域不再局限在相邻点内，但是 它不象上一个算法受“look-ahead”参数的控制，而是受图形复杂度的 限制Reumann and Witkam描述了这种算法：由两条平行线组成的搜索区域向前延伸，直到和某一直线相交（每条 平行线到基线的距离为「）,所有落在该区域内的点（除第一点和最后一 点外）都被消除，从而又产生一个新的搜索区域，算法继续。

4） Global algorithms：其中 Douglas and Peucker 算法最为有名， 作一条连接起点与终点的直线，作为基线，如果每个点到基线的距离都小 于E,这些点被消除，基线取代折线，否则，在距离最大的顶点处分为两 部分，算法继续算法如图2所示这种算法应用非常广泛，首先是the globle tolerance band概念具 有很强的直观感染力；其次，它是应用于GIS中最早的算法Visvalingam and Whyatt指出了允许带宽算法的不足，他们认为: 选取超过允许距离中最远距离的点作为临界点是不科学的，因为这个点可 能是不准确的或是具有最小特征的点为了保持图形的形状和特征，他们 提出一种新的算法，这种算法根据各点的影响区域而对该点进行取舍一 个点的影响区域就是该点和与其相邻各点形成的三角形的面积图2这种算法比较简单，图形上的每个顶点(除起、终点外)都形成一个 区域三角形，具有最小影响面积的点被去掉，当某点被去掉后，与其相邻 点需要重新计算算法如图3所示：研究表明：Visval ingam-Whyatt算法在保持线的性状方面具有优势， 而Douglas-Peucler算法在数据压缩方面具有优势。

2.自动综合的算法分析对于以上的几种算法进行比较，可以发现它们都有一定的不足之处和 一定的适用范围：(1 ) Mahes Vi sval i ngam等针对大比例尺道路的综合，对 Douglas-Peucker和Visvalingam算法进行了比较，其结论是： Douglas-Peucker算法得不到弯曲特征的综合效果，在点最少的简化条件 下，它比Visvalingam算法优越，通过实验，他认为压缩到40%时，两种 算法对于道路(大比例尺)而言，都会产生变形2) Erick. VanHorn考虑地图数据库中的线在计算机显示器上显示时, 由于分辨率的限制和显示比例尺的缩小，采用Douglas-Peucker方法会使 线的图形产生变形,因此在用该方法之前,先用点的重定位技术，即先把 点归算到最近的网格上，该方法也会产生线的自交问题，解决办法是手工 纠正3) Douglas-Peucker算法同USGSB算法,nth点算法，垂距算法, 角度算法的比较结果是：综合时应当区分自然的线要素和人文的线要素3 .结论对于以上的各种算法，我们不能简单地进行评价，它们都具有各自的 使用范围，因此，性地物自动综合中要根据实际工作的需要，采用适 当的算法。

地图自动综合是一项工程性任务，必须从工程设计的角度看待地图自 动综合问题，也就是说，设计的地图自动综合系统应能完成地图综合任务, 生产出满足用户要求的产品［科］【参考文献】［1］ 乌巧伦，刘瑜，张晶等.地理信息系统一原理、方法和应用.科学 出版社，2002.［2］ 郭庆胜，李沛川.地图自动综合系统的概念框架设计.测绘信息与 工程.杂志，1999： 1.［3］郭庆胜,李沛川.地图自动综合方法的研究进展.地图.杂志,1999：1.。