概括数字地图中的特征制造技术

本发明专利技术涉及通过实施对多折线的简化而实现对数字地图中的特征的概括。选择多折线上各点之间的一组弦，使得每一弦不违反规定的规则，例如与原始多折线的最大距离。如果弦是可接受的，那么创建表示所述弦的节点，所述节点由所述弦的起点和终点来描述。为了创建若干对节点，评估从第一节点到第二节点的过渡以确定其是否可接受。在一个实施例中，如果所述弦形成的角度与所述原始多折线在所述点处形成的角度的绝对值在阈值角度内，那么过渡是可接受的。如果所述过渡是可接受的，那么建立所述两个节点之间的连线。选择通过所述图的最低成本路径，并随后产生经简化的多折线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字地图中的概括。
技术介绍
地图中的概括制作纸质地图时，地图中表示的物体形状很少是与其实际形状相同的。对于除采 用最大(放大到最大)比例尺以外的地图，实际上不可能确切地表示诸如山路等复杂 形状，因为描述所述物体的线的宽度太大而不允许图解说明所述物体的真实形状。城 市、公园以及其它区域也可具有形状复杂的边界。即使在地图上的线不太宽而允许真 实表示形状时，制图员常常整平复杂的形状以使其更取悦于观看者的眼睛。对地图上所表示的物体进行简化称为概括。概括包括各种各样的操作可整平复 杂的线和边界；可将诸如河流等的狭窄区域表示为单线；可将诸如小公园等的小区域 表示为单个点；可由多个单线来表示有分车道的道路；可用图标来表示公路交叉路口， 通常采用小的白色正方形表示，而不描绘其组成车道；可将道路附近的物体从其真实 位置略微移位以改进可见性。所有这些操作都是概括的形式。然而，我们的主要焦点 是这些操作中的第一操作，即线的简化。所述线可表示诸如道路等以一维方式绘制的 物体，或诸如城市和公园等二维物体的边界。简化是概括的一种形式在数字地图中， 一维和二维物体通常表示为多折线或多边形。多折线是直线段的 连接序列。多边形是在同一点开始和结束的多折线。也就是说，如果一个物体在现实 世界中实际上就是弯曲的，那么可由称为形状点的点序列以及连接所述点的直线段来 近似表示所述物体。在地图的内部表示中， 一维物体或二维物体的一维边界通常由其 形状点列表来表示。由于多边形只是多折线的一种特例，因此为增加可读性和概括性， 将针对多折线来组织以下讨论。在使用数字地图数据时，数据的制作者或使用者常常发现与指定用途所需的相 比，所述数据太精确，形状点的数目太多。举例来说，所述情况可发生在原本收集用于大(放大)比例尺的数据转而以小(縮小)比例尺来使用时。举例来说，可用足够 的形状点来收集数字道路地图数据，以保证表示所述道路的多折线与实际道路从不大 于20米。当要将地图数据用于在电脑屏幕上绘制整个美国的地图时，通常只要确保多 折线与实际道路的从不大于5千米就足够了。如果使用更加精确的数据来绘制地图， 那么往往会存在多于所需的点。这使数据文件比所需的大很多，且还使处理时间比所 需的长很多。面对这种情况，数字地图数据的制造者或使用者常常想要对地图中的多折线进行 概括，以使得所述多折线不会比指定用途所需的精确太多。进行概括有许多可能的方 式，在一种方法中，每一条多折线均由一条具有新形状点的全新多折线替代，所述全新多折线是以以下方式创建的其偏离原始多折线不大于某一规定距离。在另一种方 法中，每一条多折线均由具有选自原始多折线的形状点的形状点的新多折线以以下方 式代替新多折线偏离原始多折线不大于某一规定距离。也就是说， 一子集的原始多 折线的形状点(按照其在原始多折线上的次序)经选择而成为新多折线的形状点。这 一过程有时称为原始多折线的简化。因为出于算法的原因，不引入新的形状点是有利 的，所以简化常常是一种概括多折线的所需方法。然而，可通过各种方式来进行简化， 且常规方法具有一些与其相关联的显著缺点。多折线简化的最常见方法之一是道格拉斯-普克(Douglas-Poiker)算法(D. H. Douglas禾口 T. K. Peucker ， Algorithms for The Reduction of The Number of Points Required to Represent a Digitized Line or its Caricature, 10 C朋ad!'im Ca加grap/ier 112-22， 1973)。在所述方法中，规定最大偏离距离^^例如为5km。多折线的第一形状点和最后一个 形状点标记为"保留"。原始多折线的从第一形状点&到最后一个形状点P。的弦(直 线段)纳入考虑当中。检验原始多折线的形状点，以确定是否有任何形状点距所述弦 大于最大距离4^。如果存在这样的形状点，那么将离弦最远的形状点P,标记为"保 留"，并对从开始尸,到最远点尸,.以及从最远点P,.到终点尸"的部分多折线施加同样的 操作。循环地施加此检查、标记以及细分过程直到原始多折线已经分裂成若干片为止， 以使每一片从开始到结束的弦与其之间的任何形状点均不远于最大偏离距离^w。另一种常见的算法是Lang算法(T. Lang， Rules For Robot Draughtsmen, 42《地 理杂志》(GwgrapMc"/M绍"z/"e) 50-51， 1969)。在所述方法中，规定了要行进的点的最大数目"n^，以及最大偏离距离4^。所述算法然后以第一点尸,开始，所述点 标记为"保留"。然后考虑从尸i到尸,的弦，其中尝试/的各种值，开始以!、l+、ax， 然后以—"咖x、然后以!' = " ^- 1、然后以/ = " ^-2等等，直到找到位于原始多折 线的^w距离内的弦为止。假设第一条这样的弦是从^到A。所述算法将点A标记 为"保留"，然后从尸e到Pi重复检查弦的步骤，开始以/二C + w然后以Z-C + ax -1、然后以/ = ^ + /11^-2等等，直到找到位于原始多折线的4。,距离内的弦为止。将 第一条这样的弦的终点标记为"保留"。然后重复所述过程，直到将多折线的最后一 个形状点标记为"保留"为止。在使用中存在其它此类常见的多折线简化算法。最常用的算法(包括刚才所论述 的算法)具有一个共同的特性，即确定点是否保留是基于插入的弦的特性。然而，由 于这些弦并不相对其它附近弦来考虑，所以在使用所得的经简化多折线时可能会导致 数个问题。举例来说，如果不对由所得的弦所形成的角度加以限制，那么经简化多折线上的 角度可能会比原始多折线上的角度尖锐得多。当所述多折线用于其中角度具有重大影 响的用途(例如一些驾驶时间估计方法)时，结果可能与原始多折线明显不同，从而 降低了经简化多折线的效用。更为严重的问题是，由于没有对在保留点处相交的两条弦的关系进行限制，所以 在所述点处形成的角度可反转。例如，图1图解说明其中包括形状点^、尸2、尸3、尸4、 /V /V &、 /^的原始多折线102在点尸7处形成向右的急转弯，但包含形状点尸,、P7、 尸8的经概括的多折线104却在同一点尸7处形成向左的急转弯。如果所述多折线是用来描述一条驾驶路线，那么很遗憾，这可使驾驶员沿错误的方向行驶。如果所述多折线 是用作诸如公园或湖泊等区域的边界，那么结果会更加糟糕，例如，角度的改变可使 所述区域的边界在拓扑上不再正确，将所述区域的里外反置，且不可能使用新的多折 线来正确绘制所述区域。因此，需要一种简化数字地图多折线的方式，所述方式应是高效的且不存在上述 缺点，即不会将角度反转或过度改变角度。
技术实现思路
本专利技术能够通过实施对多折线的简化而实现对数字地图中的特征的概括。选择原 始多折线上各点之间的一组弦，使得每一条弦不会违背规则，例如与原始多折线的最 大距离、各点之间的最大距离等等。如果认为多折线上两个点之间的弦是可接受的， 那么创建表示所述弦的节点，所述节点由所述弦的起点和终点来描述。然后，为了创 建若干对节点，对从所述对中的第一节点到所述对中的第二节点的过渡进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对数字地图的特征进行概括的方法，所述特征包括多折线，所述多折线包括多个点，所述方法包含：　通过以下方式为所述多折线上的每一对点创建一组节点：　确定从所述对的第一点到所述对的第二点的弦是否是可接受的；　响应于所述从所 述第一点到所述第二点的所述弦是可接受的，创建表示所述弦的节点；　通过以下方式为每一对节点创建一组连线，其中一个节点中的第二点与另一节点中的第一点是同一点：　确定从由所述第一节点表示的弦到由所述第二节点表示的弦的过渡是否是可接受的 ；　响应于所述过渡是可接受的，创建所述对节点之间的连线；　对于从包括所述多折线上的第一点的节点到包括所述多折线上的最后一个点的节点的每一路径，基于与每一节点相关联的成本和与每一连线相关联的成本来确定所述路径的成本；及　将由 具有最低成本的路径表示的所述多折线选择为经简化的多折线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德F波彭，
申请(专利权)人：德卡尔塔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]