[发明专利]用于缓冲区的确界方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种用于缓冲区的确界方法、装置及系统，所述方法包括将保护区边界线拆分成若干个单元线段；基于预设的缓冲半径以及各单元线段，生成与各单元线段对应的线段缓冲区；基于线段缓冲区融合算法，将所有线段缓冲区融合成一个最终的线段缓冲区，完成缓冲区的确界。本发明将自然保护区的边界打散成为一组线段集合，然后依次生成线段的单个缓冲区域，最后将所有单个缓冲区域合并得到保护区的缓冲区域，实现了将直线求交的平面扫描线方法使用到曲线求交的方法中，使得缓冲区在直接利用半圆弧和线段生成的同时，又将缓冲半径依据实际场景进行处理，在简化运算结构的同时，又避免了已有方法的失真现象。

技术领域

本发明属于确界方法，具体涉及一种用于缓冲区的确界方法、装置及系统。

背景技术

缓冲区是位于核心区之外且具有一定面积的区域。在缓冲区内只准从事科学研究活动，禁止开展旅游和生产经营活动。我国早期缓冲区采用的是手工纸质绘图方式，1992年广西合浦儒艮自然保护区就因为铅笔太粗，导致把外省区域划入。此外，“贪多求大、划而不管”的政绩冲动，未经科考、论证就盲目申报建立自然保护区，致使自然保护区内大量原住民干扰生态、核心区缓冲区随意进入等问题频发。

计算机辅助制图和GIS技术广泛应用后，缓冲区的计算机制图确界生成方法可以分为两大类，基于栅格的缓冲区生成法和基于矢量的缓冲区生成法。基于栅格的缓冲区生成法是将自然保护区作为地理实体进行栅格化，然后向实体外围扩张，最后提取边界生成矢量缓冲区。这种方法逻辑简单且容易实现，但其算法时间复杂度为O(n^2)，导致计算时内存开销大、无法实现大型自然保护区的缓冲区分析，且由于栅格精度的限制，导致缓冲区边界成栅格锯齿状。

基于矢量的缓冲区生成法，包括角平分线法和凸角圆弧法。角平分线法是在自然保护区轴线的起点和终点上分别作垂线，并以缓冲半径d截出左右边线的终点与起点；在轴线的各个转折点上，用与该点所关联的前后两邻边的角平分线，来生成两平行边线的对应缓冲顶点，角平分线长度为缓冲半径d。生成结果如图1。

如图2所示，当轴线转角度数很大时，以L5、L6、L7为角平分线。如果缓冲边线L1、L2、L3、L4为了满足角平分线算法原理，而硬性的保证距离轴线的距离d(即L5、L6、L7的长度)，将导致L1与L2、L3与L4均无法相交于L7的两个端点处。可见，角平分线法在轴线转角较大时不能保证缓冲区边界的等宽性，在锐角转角处，凸侧角点由于角度进一步变小，导致其沿角平分线逐渐远离轴线顶点。

凸角圆弧方法是在保护区轴线的每个转折点处，先判断该折点的凹凸性，然后在转折点凸侧用缓冲范围为半径d的圆弧进行拟合，然后在折点的凹侧处，用和该点相关联的平行缓冲线交点为对应的缓冲点，如图3所示。当轴线转角尖锐时，凸角圆弧算法在转折点的平行线交点处随缓冲距离的增大将会迅速远离轴线，从而出现缓冲区凹陷与尖角的失真现象。如图4，两个圆弧按照该方法生成后，端点P1、P2无法闭合。

基于栅格的缓冲区主要缺点为：由于栅格计算的时间复杂度O(n^2)限制，导致计算内存开销大、无法实现大型自然保护区的缓冲区分析；图像膨胀、栅格游程编码等改进方法把地理实体栅格化来生成缓冲区，虽然内存开销和运算速度相比常规栅格方法有了较大改进，但由于栅格方法的格网化本质，导致缓冲区边界呈现栅格锯齿状的失真问题；

基于矢量的缓冲区主要缺点为：

角平分线法在轴线转角较大时不能保证缓冲区边界的等宽性，在锐角转角处，凸侧角点由于角度进一步变小，会沿角平分线远离轴线顶点；凸角圆弧法在轴线尖锐转角处的平行线交点，会随着缓冲半径的增大而急剧远离轴线，最后出现缓冲区凹陷和尖角的失真结果；

正是由于以上不等宽和失真等缺点，最终导致了有些保护单位把村庄、水田、集体用地也划进缓冲区的问题。

发明内容