[发明专利]一种线面叠加方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算几何、计算机图形学的研究领域，更进一步涉及地理 信息系统(Geographical Information System-GIS)空间叠加分析算法的 线面叠加方法。

背景技术

地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层 空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描 述的技术系统。空间分析是地理信息系统的重要组成部分，也是评价一个 地理信息系统功能的主要指标之一。空间分析是基于地理目标的位置和形 态特征的空间数据分析技术，其目的是提取和发现隐含的空间信息和规 律，是空间数据挖掘和知识发现的基本方法之一。空间分析主要包括空间 量算、关系查询、缓冲分析、叠加分析、网络分析等内容，其中的叠加分 析是本发明所要关注的焦点。在常见的地理信息系统中，采用分层方式组 织地理景观，同一区域的整个数据层集表达了该地区地理景观的内容。在 对分层数据进行组合时采用了叠加分析。具体的说，叠加分析是将相关主 题层组成的数据层进行叠加产生一个新数据层的操作，其结果综合了原来的 两层或多层要素所具有的属性。叠加分析不仅包含空间关系的叠加，还包括 属性关系的综合。叠加分析核心是相交线段的处理，即全局的叠加是通过 对存在交点或者在端点相接的局部线段进行处理来完成，两个相离的线段 对整体叠加的实现没有任何意义。

最基本的叠加分析是在两个图层上的操作，假设把第一个图层叫做输入 图层，第二个图层叫做叠加图层，则输入图层与叠加图层之间互为对应图层。 在叠加分析中，叠加图层必须是面图层，而输入图层可以是点、线或者面图 层，分别对应点面、线面和面面叠加。本发明重点涉及线面叠加方法。

现有的公开技术中，只有单条线的裁剪算法，即线裁剪。对于大数据 量线的裁剪，没有相关的文献可以参考。对每条线，其具体裁剪步骤如下：

1.求得线与多边形的交点，并把交点插入到线的存储链表结构中去。 其中，对一些特殊类型的交点，通过微小偏移，转化成普通的两两相交的 交点。因为只有一条线与多边形的线段，因此线段的数量比较少，求交点 一般采用暴力求解法，即对线上的线段以及多边形的边两两求交点。

2.对上述按顺序存储的链表结构(包括端点与交点)，选取某一段上 的第一个交点，判断此交点的出入属性。根据奇偶原则，可以得到所有的 交点的出入属性。所谓的奇偶原则即，正常相交的情形下，一条线与一个 多边形的所有交点必然是出入点交替出现的，不可能有两个连续入点，也 不可能有两个连续出点。因此一旦一个端点的出入属性得到了，其余交点 的出入也就得到了。

3.根据交点及其属性，顺次得到在多边形内的以及在多边形外的部 分。这样即完成了一条线与面的叠加。

综上，现有的技术主要存在两方面的问题：对线上的每条线段与多边 形上的每条边计算交点采用暴力求解法，这样两两计算的暴力算法计算速 度慢。并且，对于一些特殊类型的交点，比如相交在端点、重叠边等情形， 线裁剪算法一般是通过微小的数据偏移，把特殊类型的交点转化成普通交 点，造成了精度的缺失。因此，迫切需要一种能够有效降低算法复杂度、 并对特殊交点特殊处理的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有的线面叠加方法中，在计算交点时暴力算法 导致的计算速度慢的缺陷，从而提供一种基于扫描线算法的线面叠加方 法。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种线面叠加方法， 包括以下步骤：

1)对所有GIS输入图层的线上的线段和GIS叠加图层的多边形的边 基于扫描线算法进行计算，得到属于所述线与多边形的边的过同一个点的 相交线段，计算所述相交线段的交点；

所述步骤1)包括如下步骤：

11)接收所述线上的线段和所述多边形的边，得到事件点结构；

12)从所述事件点结构中取得最小的事件点，得到属于所述线与多边 形的边的过同一个点的相交线段，计算所述相交线段的交点，更新所述事 件点结构；其中所述计算所述相交线段的交点，包括以下步骤：

121)把所述相交线段根据所属图层、所属的几何体进行分组，得到 属于不同图层的小组对；