[发明专利]一种多环多边形自相交模式识别及处理方法

说明书

本发明公开了一种多环多边形自相交模式识别及处理方法，包括获取多环多边形中组成该多环多边形的节点与线段，以逆时针方向进行标识，获取该多环多边形的外环和内环；计算每个线段的最小外包矩形，并建立R树索引，识别与某一线段的最小外包矩形彼此相交的所有最小外包矩形，组成多个最小外包矩形对，放入该线段的待处理候选集中等步骤。优点是：依据构成自相交模式要素之间的空间关系，细化多环多边形自相交的模式类别，并利用要素间拓扑及距离关系，实现不同类型自相交模式的自动识别；利用顾及冲突区域及最小可视距离约束的移位和内缩算法，对多环多边形的各种自相交模式进行处理，保证处理结果同时满足拓扑、形状一致性和视觉可分辨性。

技术领域

本发明涉及地图制图学技术领域，尤其涉及一种多环多边形自相交模式识别及处理方法。

背景技术

多边形自相交是相交计算的一种特殊形式，也是影响数据质量的一个关键因素。通常，多边形自相交出现于使多边形形状发生明显改变的数据操作中，如空间叠加运算、地图综合变换等，虽然在一次计算中，多边形自相交数量极少，但其会造成明显的拓扑错误，并直接使后续的地图操作宕机，因此，高效、准确的探测多边形自相交并将其处理为简单多边形十分重要。

在计算几何中，多边形是指平面上一组节点(大于2个)按一定方向(顺时针或逆时针)顺次连接所围成的封闭连通区域，根据围成该封闭区域的闭合曲线数量，可将多边形分为两类，一类为单环多边形，即仅包含一条封闭曲线，另一类为多环多边形，即包含两条或多条封闭曲线，也称为含孔(洞)多边形。单环多边形的自相交问题已经有相关专利进行讨论，本发明仅关注多环多边形自相交模式的识别和处理问题。

在多环多边形中，沿边界线逆时针走一周回到出发点，若连通区域位于边界的左侧，则该边界线为外环；若连通区域位于边界的右侧，则该边界线为内环。对于多环多边形的处理，现有研究更多的关注点在于样条曲线的自相交处理，比如国外学者针对动态轮廓模型在表达图象中物体轮廓时存在的多边形自相交情况进行了讨论。然而，这种方法依赖于描述样条曲线的数学函数，计算复杂度较高。在地图制图学领域，构成封闭曲线的数据结构通常为polyline，其由各个节点顺次相连，却并不具有连续、曲率变化均匀等特点，因此，上述方法无法应用于GIS领域多边形自相交的处理。此外，国外研究人员从拓扑预处理的角度出发，通过设置多项拓扑保持规则，探测和去除多边形自相交情况，如线段不能自相交、线段与线段不能相互重叠等。这种方法从一定程度上解决了多边形自相交问题，然而，本质上其对多边形自相交的处理是对组成该多边形边界线的处理，当然对应的修复过程也依据线段拓扑规则进行处理，如线打断、删除重复线中的一条等。事实上，多环多边形自相交与边界线段自相交是两种截然不同的情况，依据线段自相交进行多边形自相交处理，无法顾及内环与外环的空间关系以及视觉可分辨特征，导致可识别的自相交类型十分有限，且处理结果仍存在明显的拓扑错误及空间占位冲突。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多环多边形自相交模式识别及处理方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多环多边形自相交模式识别及处理方法，包括如下步骤，

S1、获取多环多边形中组成该多环多边形的节点与线段，以逆时针方向进行标识，获取该多环多边形的外环和内环；

S2、计算每个线段的最小外包矩形，并建立R树索引，识别与某一线段的最小外包矩形彼此相交的所有最小外包矩形，组成多个最小外包矩形对，放入该线段的待处理候选集中；

S3、在该线段的待处理候选集中任选一个最小外包矩形对，判断其内线段的相互位置，若其内线段位于同一边界线，则转化为单环多边形自相交进行处理；若其内线段分别位于内环和外环，则进入S4；若其内线段位于不同的内环，则转化为多边形共享边界一致性改正问题进行处理；