[发明专利]一种人工地物散乱形状点自动生成建筑物轮廓的方法

说明书

本发明公开了一种人工地物散乱形状点自动生成建筑物轮廓的方法，将Pointer Network网络模型应用于建筑物区域描述任务中，对于人工地物的散乱形状点，能够准确的输出较好的封闭连线方案，自动生成人工地物地面轮廓。本发明包括如下步骤：(1)构建人工地物散乱形状点数据集；(2)构建Pointer Network网络模型；(3)调整网络参数使模型能够收敛；(4)训练并得到最终模型。本发明可适用于任意的自动生成封闭区域的任务，且能够应用于大规模样本，有较高的鲁棒性，能适用于现实世界中各种复杂的生成封闭区域的任务，具有广阔的应用前景。

技术 领域

本发明属于地理信息科学技术领域，具体涉及一种人工地物散乱形状点自动生成建筑物轮廓的方法。

背景技术

人工地物作为城市地类的重要构成部分，与城市的人口数量、经济发展、城市化程度等因素密切相关，能够准确、快速地反映出城市区域地发展变化规律，因此，在构建数字城市的过程中，人工地物信息的提取与处理成为后续工作的基础。

工程师们可以采用全站仪等方法测量建筑物地面轮廓点，所谓地面轮廓点，即建筑物轮廓区域中有明显转折的边角点。对于这些稀疏的地物散乱形状点，如果其凸包包含了所有的形状点，则由这些形状点生成的封闭区域是唯一的，但在现实世界中，建筑物地面轮廓往往是凹多边形，其封闭连线的方案并不唯一，因此，需要在一定的约束条件下，搜索生成最优、最符合实际情况的凹多边形，这涉及到组合优化问题，与TSP(TravelingSalesman Problem，平面旅行商问题) 任务相似，实际可以看作是按照一定约束规则对点数据进行排序的任务。目前，基于散乱点的多边形自动生成算法已经比较成熟，主要包括二分排序法、2-Opt Moves、SteadyGrowth以及Inward Denting等算法，但这些算法仅适用于简单且具有良好凹凸性的多边形，不能很好地恢复凹多边形。

发明内容

技术问题：本发明提供一种人工地物散乱形状点自动生成建筑物轮廓的方法，解决由采集得到的地物散乱形状点恢复建筑物地面形状轮廓的问题，能输出较好的封闭连线方案，自动生成人工地物地面轮廓。

技术方案：本发明所述的一种人工地物散乱形状点自动生成建筑物轮廓的方法，包括以下步骤：

(1)读取地区的遥感影像图，筛选出地物形状点数据作为训练样本并对其进行样本增量处理；

(2)构建Pointer Network网络模型；

(3)调整网络参数使网络模型能够收敛；

(4)对网络模型进行训练，达到期望精度或达到设定最大迭代次数，得到基于Pointer Network网络的自动生成人工地物地面轮廓的模型。

所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)将地区的遥感影像图转为shapefile格式，利用GDAL/OGR库读取该文件；

(12)根据读取到的多边形顶点坐标数据对多边形进行凹凸性判断，并保存凹多边形顶点坐标数据；

(13)取多边形第一个顶点为起点，标签值设为1，按顺时针方向，其他点标签依次为2，3，…，n；

(14)对单个多边形顶点数据进行全排列处理，并保持其每个顶点与原始标签的一一对应关系。

所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)在输入层加入数据归一化处理，即对于单个多边形，找出所有顶点坐标中最小的横坐标值，所有顶点的横坐标值以这个最小值作归一化，对于纵坐标，则以最小的纵坐标值作归一化；

(22)模型框架为解码器-编码器(Encoder-Decoder)，编码器与解码器均采用单层LSTM网络，由编码器读入输入信息，将编码器最后的隐状态作为解码器隐状态的初值，编码器最后的输出作为解码器输入的初始值；