论文推荐|郭庆胜：线图形简化与移位算子的协同方法

 
       在地图综合过程中，线的图形简化和移位算子通常是分别执行的，图形简化和移位有时都会产生新的空间冲突。本文试图把这两种算子进行协同，避免在地图综合过程中进行空间冲突的多次探测，提高地图综合数据处理的效率。本文通过把线图形简化转换为线上的点移位，并构建邻近地图目标之间的移位传播路径，在考虑空间上下文关系和地图感受规则的前提下，使移位过程能考虑到线图形简化，并尽量保持有关地图目标的空间特征。最后，以道路和其周边的建筑物群为例，验证了该算法的有效性和可行性。 

       线状地图要素图形的简化和移位都有可能产生线与其周边地图要素之间的空间冲突。通常情况下，这两种操作都是独立执行，执行完后，再进行空间冲突识别，并想办法解决空间冲突。线图形简化算法有很多，例如：Douglas-Peucker算法、Li-Openshaw算法等，为了解决线图形简化过程中产生的空间冲突问题，很多学者进行了有益的探讨^[-]。但是线简化后，有时还需要进行移位处理，这有可能再次产生空间冲突。为了提高解决空间冲突的数据处理效率，把这两个阶段的空间冲突处理操作协同起来应该是一个比较好的解决方案。当前，道路及其周边建筑物之间空间冲突的解决方法是国内外学者的重要研究对象，为了维护好线状要素的形状特征，目前使用的主要移位算法是Snake算法和Beam算法^[-]；线状地图要素与其周边地图目标之间的空间冲突处理方法，主要以街区的建筑物群为研究对象^[-]。为了解决离散的建筑物群的移位问题，有的学者采用了几何计算方法、最优化方法或有限元方法^[-]。这些模型或算法为我们的研究提供了很好的理论基础和经验。文献[]提出了地图线目标的4种不同受力计算方式以及道路网的分区划分方法，在利用Beam算法解决线要素之间的空间冲突时能顾及地图目标间的空间关系；文献[]针对Snake算法在道路网移位中的不足，分别从道路形态特征保持、道路受力传播范围控制和道路网整体拓扑关系保持3个方面对Snake算法进行了改进，并取得了不错的移位效果；文献[, ]提出了基于场论分析的建筑物群的移位算法，用“等势线”模型来表达建筑物群在街道拓宽后产生移位的现象，并在此基础上建立多源力作用下的移位场模型，实现了顾及上下文条件的多边形目标群移位。本文试图把线的图形简化和移位等图形变化与线周边空间目标(例如：建筑物)的移位统一在一个协同处理模型中，把所有操作统一到顶点移位操作上，并保持空间目标的形状和排列等基本特性。

     线的图形综合主要涉及图形简化、移位等操作，这些图形操作往往会产生空间冲突，例如：地图综合中常见的道路与其周边建筑物之间的空间冲突。当道路图形简化时可能会产生如所示的空间冲突；当道路移位时也可能产生如所示的空间冲突。当然，道路符号化后也有可能产生空间冲突，如所示。

道路图形简化、移位和符号化产生的空间冲突

     计算好初始移位向量后，就需要在已建好的移位传播路径上用Snake移位模型进行移位处理，整个协同方法的数据处理流程见图。在整个流程中，建筑物是面状目标，只可整体移位；道路是线状目标，同等重要，都可移位。

 协同方法的数据处理流程

原始试验数据             

移位后的试验图             

      本文以Snake算法为基础，通过把线图形简化转换为线上的点移位，并利用地图目标之间的邻近关系，使得地图目标的移位统一在一个线性网络中，避免了多次次生空间冲突的探测。研究表明，该算法能有效地协同解决线图形简化、移位和符号化所产生的不同类型的空间冲突问题，同时较好地保持有关地图目标的空间特征。但是，在研究中发现，当建筑物群非常密集时，往往需要进行选取才能解决这类空间冲突问题。如何把选取或其他地图综合操作与移位操作进行协同，是下一步需要研究的内容。

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郭庆胜1,2,王琳1,孙雅庚3,周林1,龙毅4
1武汉大学资源与环境科学学院, 湖北 武汉 430079;
2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079;
3.武汉市测绘研究院, 湖北 武汉 430022;
4.南京师范大学地理科学学院, 江苏 南京 210023
收稿日期：2015-10-12； 修回日期：2016-06-08
基金项目：国家自然科学基金(41471384; 41171350); 公益性科研专项(201512032)
第一作者简介：郭庆胜(1965-),男,博士,教授,主要从事地图制图综合、地理信息智能化处理与可视化研究。

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