[发明专利]矢量多边形栅格化并行叠加处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘地理信息空间分析领域，具体而言，涉及一种利用共享内存多核心处理器加速的复杂矢量多边形栅格化并行叠加处理装置及方法。

背景技术

矢量多边形叠加分析是测绘地理信息领域中一种基础的底层空间分析方法，在复杂地理建模、空间信息提取、空间数据挖掘、地理信息快速可视化等领域有广泛的应用。随着地理信息系统应用的日益普及，空间分析方法的计算效率越来越被人们所关注。矢量多边形并行叠加分析计算过程由复杂的算法设计和并行优化技术构成，其中叠加分析方法的计算效率和处理规模对地理信息系统软件的成功应用至关重要，高效的算法不仅可以提高各类行业应用领域分析模型的计算效率，还能够缩短各类上层应用系统的应急响应时间，提升工作效率。为改善现有矢量多边形叠加分析方法的计算效率，目前采用的技术包括串行叠加分析计算过程优化、底层新型多边形裁剪算法优化、数据组织方法优化等，上述优化方法难以在根本上克服基于矢量计算过程的多边形叠加分析方法的计算效率随多边形顶点数量增加快速下降的弊端。

发明内容

鉴于以上内容，本发明实施例提供一种矢量多边形栅格化并行叠加处理方法，应用于具有多核心处理器的图形处理设备，其中，所述方法包括：

按照叠加操作算子对两个矢量多边形进行矢量叠加计算得到结果多边形，按照叠加操作算子的计算结果分别计算所述两个矢量多边形的外包矩形，所述两个矢量多边形包括一个目标多边形和一个操作多边形；

按照设定的离散网格单元大小对所述两个矢量多边形的结果外包矩形进行空间离散化；

采用环绕数法，在所述多核心处理器上进行离散网格特征点与目标多边形和操作多边形的包含关系进行并行计算；

根据离散网格特征点与所述目标多边形和操作多边形的包含关系进行矩阵元素值填充；

采用环绕边界追踪算法提取叠加计算得到的结果多边形边界的离散网格有序序列；

提取结果多边形边界离散网格的中心点或顶点，构造结果多边形整体图斑；

将所述结果多边形整体图斑与采用通用多边形裁剪工具库对所述两个矢量多边形进行计算得到的结果多边形进行对比，计算得到二者的面积误差；及

对所述结果多边形进行属性赋值，输出叠加计算结果。

本发明实施例还提供一种矢量多边形栅格化并行叠加处理装置，应用于具有多核心处理器的图形处理设备，其中，所述装置包括：

外包矩形计算模块，用于按照叠加操作算子对两个矢量多边形进行矢量叠加计算得到结果多边形，按照叠加操作算子的计算结果分别计算所述两个矢量多边形的外包矩形，所述两个矢量多边形包括一个目标多边形和一个操作多边形；

多边形离散化模块，用于按照设定的离散网格单元大小对所述两个矢量多边形的结果外包矩形进行空间离散化；

多核心计算模块，用于采用环绕数法，在所述多核心处理器上进行离散网格特征点与目标多边形和操作多边形的包含关系进行并行计算；

矩阵填充模块，用于根据离散网格特征点与所述目标多边形和操作多边形的包含关系进行矩阵元素值填充；

边界序列提取模块，用于采用环绕边界追踪算法提取叠加计算得到的结果多边形边界的离散网格有序序列；

图斑构造模块，用于提取结果多边形边界离散网格的中心点或顶点，构造结果多边形整体图斑；

图斑误差计算模块，用于将所述结果多边形整体图斑与采用通用多边形裁剪工具库对所述两个矢量多边形进行计算得到的结果多边形进行对比，计算得到二者的面积误差；及

结果输出模块，用于对所述结果多边形进行属性赋值，输出叠加计算结果。

优选地，所述采用环绕数法，在所述多核心处理器上进行离散网格特征点与目标多边形和操作多边形的包含关系进行并行计算，具体包括：

定义环绕数计数器；

将矢量多边形分解为一组环，并将所有的环区分为两种类型，即外环或内环；该矢量多边形为所述目标多边形或所述操作多边形；

对每一个环进行遍历，进行如下处理：

将环绕计数器归0，判断特征点是否在该环的外包矩形内，当特征点在外包矩形内时，判断特征点是否在构成矢量多边形的环的相邻顶点连线上，若在连线上将特征点标记为边界点；若特征点不在外包矩形内，记录特征点的环绕数为0；