專利名稱：基于約束狄郎寧三角網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)(GIS)中二維多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析技術(shù)領(lǐng)域， 特別地，涉及一種基于約束狄郎寧(Delaimay)三角網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵?疊置分析方法。
背景技術(shù)：
疊置分析是將兩個或多個GIS地圖要素層進行疊加產(chǎn)生新的要素層，它是 GIS中最常用的提取隱含信息的手段之一。疊置分析不僅包含空間關(guān)系的比較， 還包含屬性關(guān)系的比較。疊置分析主要包括視覺信息的疊置；點與區(qū)域的疊 置；線與區(qū)域的疊置；區(qū)域之間的疊置；柵格圖層疊置等。其中區(qū)域之間的疊 置是最常用最復(fù)雜的疊置分析。區(qū)域之間的疊置是指將多個不同區(qū)域圖層的要 素疊合，產(chǎn)生新的區(qū)域要素，以解決地理變量的多準(zhǔn)則分析、區(qū)域多重屬性的 模擬分析、地理特征的動態(tài)變化分析、區(qū)域信息提取等。多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置 分析涉及計算機圖形學(xué)、計算幾何、拓?fù)鋵W(xué)、地球科學(xué)等多個領(lǐng)域，是"數(shù)字 地球"的核心技術(shù)之一，也是GIS領(lǐng)域研究的難點和熱點之一。
多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析過程可主要歸結(jié)為(1)參與疊置分析的所有區(qū) 域拓?fù)鋵拥幕《沃g求交生成新弧段和新結(jié)點；(2)新結(jié)點與新弧段之間拓?fù)?關(guān)系的建立；(3)疊置新區(qū)域邊界多邊形組織、閉合邊界多邊形相鄰關(guān)系和包 含關(guān)系(孤島歸屬)的建立；(4)疊置新區(qū)域?qū)傩垣@取等步驟。
目前，在上述各處理環(huán)節(jié)中，針對參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吻蠼?生成新弧段前人提出了平面掃描算法和網(wǎng)格化算法等，這些算法雖然在一定程 度上提高了弧段求交生成新弧段的效率，但是算法中仍然存在大量的無效求交 測試，因此處理大量甚至海量空間數(shù)據(jù)時的效率仍比較低，另外現(xiàn)有的方法對 求交穩(wěn)定性很少涉及，即使有些算法初步涉及了求交穩(wěn)定性，也存在計算量大 的缺點；針對弧段求交獲得的新結(jié)點與新弧段之間拓?fù)潢P(guān)系的建立前人提出了 基于結(jié)點的旋轉(zhuǎn)角度算法，由于算法中存在大量的浮點運算，故效率較低；而 關(guān)于孤島的歸屬處理前人提出了射線法、累計角度法、編碼法以及改進的射線法等，這些算法的處理時間隨著孤島數(shù)量和區(qū)域數(shù)量的遞增呈明顯的非線性增 加(由于GIS管理的空間實體數(shù)量往往是巨大的，因此所需的處理時間是難以 接受的)，從而降低了疊置分析的效率；對于疊置新區(qū)域的屬性獲取，前人提出 了在新區(qū)域內(nèi)生成一個內(nèi)點，再用射線法、累計角度法、編碼法或改進的射線 法等確定該內(nèi)點在各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵又兴鶎俚膮^(qū)域，進而獲取疊 置新區(qū)域在各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵又械膶傩裕@種處理方法存在內(nèi)點 生成計算量大，同時確定內(nèi)點在各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵又兴鶎俚膮^(qū)域 的處理時間隨著區(qū)域數(shù)量和參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵訑?shù)的遞增呈明顯的非線 性增加，從而降低了疊置分析的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于約束Delaunay三角 網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法，由于充分利用了 Delaiinay三角網(wǎng)的點、 邊以及三角形的鄰接特性，解決了現(xiàn)有多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析時存在的效率 不高、求交穩(wěn)定性和模糊處理能力差的缺點，并能充分利用計算機系統(tǒng)內(nèi)存資 源。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)該發(fā)明目的 一種基于約束Delaunay三角 網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法，包括以下步驟
(1) 確定有效模糊距離；
(2) 由各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)；
(3) 根據(jù)步驟(1)確定的有效模糊距離，對步驟(2)構(gòu)建的Delaunay三角 網(wǎng)進行點與點的模糊歸并處理；
(4) 由各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《渭s束步驟(3)獲得的Delaunay 三角網(wǎng)實現(xiàn)求交；
(5) 由步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊組織新弧段和確定 新結(jié)點；
(6) 利用步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建步驟(5)獲得的新結(jié)點 和新弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系；
(7) 根據(jù)新結(jié)點與新弧段間的拓?fù)潢P(guān)系組織邊界多邊形，并確定邊界多邊形 是內(nèi)多邊形還是外多邊形，所述外多邊形為孤島；
(8) 在步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)中，利用射線法進行孤島歸屬 處理；(9)對經(jīng)過步驟(8)處理獲得的疊置新區(qū)域，在步驟(4)獲得的約束Delaunay 三角網(wǎng)中建立虛擬內(nèi)點，再由虛擬內(nèi)點利用射線法從各個參與疊置分析的區(qū)域 拓?fù)鋵荧@取疊置新區(qū)域的屬性。 本發(fā)明的有益效果是
(1) 通過Delaunay三角網(wǎng)實現(xiàn)點與點、點與邊的模糊歸并處理，使模糊處理 簡單高效。模糊處理是多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的重要環(huán)節(jié)之一，其可以提高 疊置分析的健壯性，同時可以滿足實際應(yīng)用時的精度要求。由于模糊處理過程 中充分利用了Delaimay三角網(wǎng)的自適應(yīng)性和點、邊以及三角形的鄰接特性，因 此大大減少了點與點、點與邊之間的無效歸并判斷次數(shù)，從而提高了模糊處理 的效率。
(2) 通過參與疊置分析的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《卧贒elaunay三角網(wǎng)中進行約 束快速實現(xiàn)求交生成新弧段和新結(jié)點。由于求交過程中充分利用了 Delaunay三 角網(wǎng)的自適應(yīng)性和點、邊以及三角形的鄰接特性，因此大大減少了求交過程中 線段與線段之間的無效求交判斷次數(shù)(因為實際情況是絕大多數(shù)線段之間是并
不存在交點的)，從而提高了求交的效率，同時求交的結(jié)果直接反映在Delaunay 三角網(wǎng)中(在Delaunay三角網(wǎng)中插入新的點)，避免了以往求交算法的復(fù)雜處 理，提高了多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的效率。
(3) 以往求交后得到的新結(jié)點和新弧段之間拓?fù)潢P(guān)系的建立是通過結(jié)點的匹配 和弧段鄰接關(guān)系的建立這兩個步驟來實現(xiàn)的，結(jié)點的匹配和弧段鄰接關(guān)系的建 立需要大量的處理時間，從而降低了多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的效率，本發(fā)明 由于新結(jié)點信息和新弧段信息均隱含地存在于約束Delaurmy三角網(wǎng)中，因此只 需要對約束Delaunay三角網(wǎng)中的點進行一次旋轉(zhuǎn)搜索就可以完成同一結(jié)點上弧 段與弧段之間拓?fù)潢P(guān)系的建立，從而提高了效率。
(4) 孤島歸屬處理也是影響多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析效率的重要環(huán)節(jié)之一，以 往都是通過孤島(外多邊形)與內(nèi)多邊形之間包含關(guān)系的判斷來實現(xiàn)的，算法 效率均比較低，本發(fā)明通過由參與疊置分析的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c構(gòu)建約 束Delaunay三角網(wǎng)，新弧段的各個線段都隱含地存在于約束Delaunay三角網(wǎng) 的約束邊中，因此由約束Delaunay三角網(wǎng)中的孤島的左極點向左引射線，通過 射線與約束Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊的相交情況就可以快速實現(xiàn)孤島的歸屬 處理。
(5) 多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置生成新的區(qū)域拓?fù)鋵?，該區(qū)域拓?fù)鋵拥乃携B置新區(qū) 域的屬性獲取效率也是至關(guān)重要的，本發(fā)明通過疊置新區(qū)域在約束Delaunay三 角網(wǎng)中的位置，將疊置新區(qū)域的最左側(cè)的三角形的重心作為該區(qū)域的虛擬內(nèi)點，再在約朿Delaunay三角網(wǎng)中由虛擬內(nèi)點向左引射線，通過射線與約束Delaunay
三角網(wǎng)中的約束邊的相交情況，并根據(jù)約束邊的原約束弧段快速獲取虛擬內(nèi)點 在各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥乃鶎賲^(qū)域，進而獲取疊置新區(qū)域在各個參
與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥膶傩孕畔ⅰ?br> (6) 本發(fā)明將多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的各個處理環(huán)節(jié)統(tǒng)一到了 Delaunay三 角網(wǎng)的處理和操作中，整個疊置分析的過程都是圍繞Delaunay三角網(wǎng)展開的， 而且Delaunay三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常適合大塊內(nèi)存的高效操作，為提高疊置分 析效率奠定了基礎(chǔ)。
(7) 本發(fā)明算法結(jié)構(gòu)簡單清晰，實現(xiàn)方便。


圖l是有關(guān)定義說明圖2是一種實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)流程圖3 16是基于約束Delaunay三角網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的 過程示意圖；其中，
圖3是說明本發(fā)明實現(xiàn)過程的區(qū)域拓?fù)鋵覣; 圖4是說明本發(fā)明實現(xiàn)過程的區(qū)域拓?fù)鋵覤; 圖5是區(qū)域拓?fù)鋵覣和B的疊置結(jié)果；
圖6是由區(qū)域拓?fù)鋵覣和B的弧段點構(gòu)建的Delaunay三角網(wǎng)； 圖7是基于Delaunay三角網(wǎng)實現(xiàn)弧段點的模糊歸并處理； 圖8 12是由參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《螌elaunay三角網(wǎng)進行約 束求交處理過程；
圖11和圖12是基于Delaunay三角網(wǎng)的點與邊的模糊歸并處理過程； 圖13是基于約束Delaunay三角網(wǎng)的新弧段組織、新結(jié)點確定以及新邊界 多邊形組織；
圖14是基于約束Delaunay三角網(wǎng)的孤島歸屬處理；
圖15是基于約束Delaunay三角網(wǎng)獲取疊置新區(qū)域的屬性；
圖16是最后疊置分析后的新區(qū)域拓?fù)鋵印?br> 圖中，/ 是區(qū)域編號，"是弧段編號，^是弧段點編號，w是弧段結(jié)點編號 (是特殊的弧段點)，i是虛擬內(nèi)點編號，G是孤島編號，/是交點。在圖6 15 中的三角網(wǎng)中，虛線為普通三角網(wǎng)邊，實線為約束三角網(wǎng)邊。
具體實施例方式
下面以兩個區(qū)域拓?fù)鋵拥寞B置分析為例，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā) 明的目的和效果將變得更加明顯。
為方便下面的描述，特做如下定義
定義l.邊界多邊形由于弧段均被其左右兩個區(qū)域所共用，以弧段的某一 側(cè)搜索其后續(xù)弧段直至封閉，便構(gòu)成了一個圍繞這一側(cè)區(qū)域的多邊形，稱為邊
界多邊形(如附圖1中弧段。,右側(cè)以及弧段。2左側(cè)即構(gòu)成了圍繞區(qū)域《的邊界 多邊形)。
定義2.內(nèi)多邊形如果邊界多邊形所包圍的區(qū)域在邊界多邊形的內(nèi)部，則 稱該邊界多邊形為內(nèi)多邊形(如附圖1中弧段。,右側(cè)以及弧段a2左側(cè)所構(gòu)成的 邊界多邊形)。
定義3.外多邊形(孤島)如果邊界多邊形所包圍的區(qū)域在邊界多邊形的 外部，則稱該邊界多邊形為外多邊形(如附圖1中弧段"6左側(cè)和弧段。5左側(cè)所 構(gòu)成的邊界多邊形以及弧段A、 A、 A左側(cè)所構(gòu)成的邊界多邊形均為外多邊形)。
定義4.拓?fù)湔蜻吔缍噙呅螌τ谶吔缍噙呅?，?dāng)沿其前進時(前進方向 即為邊界多邊形坐標(biāo)點的記錄次序)，邊界多邊形所包圍的區(qū)域始終在前進方向 的左側(cè)，則稱該邊界多邊形是具有拓?fù)湔虻倪吔缍噙呅巍?br> 一個區(qū)域的邊界可以由多個邊界多邊形構(gòu)成(如附圖1中的區(qū)域A，其邊 界是由弧段-"2、 -。4、 _"3構(gòu)成的邊界多邊形和弧段。5、 A構(gòu)成的邊界多邊形構(gòu) 成的，其中A、 A、 -A中的"負(fù)號"是為了滿足拓?fù)湔蜻吔缍噙呅蔚男枰?， 且其中只有一個內(nèi)多邊形，其余都是外多邊形，由于外多邊形與內(nèi)多邊形之間 沒有直接的連通關(guān)系，為了正確描述區(qū)域的邊界，必須確定外多邊形與哪個內(nèi) 多邊形(處于工作區(qū)邊界的外多邊形沒有包含它的內(nèi)多邊形)共同構(gòu)成某區(qū)域 的邊界，這即為孤島的歸屬問題。
本發(fā)明基于約束Delaunay三角網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法，包
括以下步驟
本發(fā)明方法的第一步為確定有效模糊距離，有效模糊距離是由坐標(biāo)表示方 法確定坐標(biāo)數(shù)據(jù)的有效位數(shù)，結(jié)合參與疊置分析的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c的 坐標(biāo)范圍確定工作區(qū)的小數(shù)點后的有效位數(shù)，當(dāng)給定的模糊距離小于該有效位 數(shù)時，取該有效位數(shù)為有效模糊距離，否則原模糊距離就是有效模糊距離。例
如當(dāng)用戶給定模糊距離為0.00000001，空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)范圍為左下角 (40345301.43,3327000.5)右上角(40745301.43,3347000.7)，且空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)以八字節(jié)的雙精度浮點數(shù)存儲時，有效模糊距離計算方法為由于八字節(jié)雙
精度浮點數(shù)的有效位數(shù)為16位，而空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)最大值為40745301.43，此時 八字節(jié)雙精度浮點數(shù)表示的坐標(biāo)在小數(shù)點后的有效位數(shù)為7位，又用戶給定的 模糊距離為小數(shù)后8位，以選擇大的為原則，最后的有效模糊距離為0. 0000001。
本發(fā)明方法的第二歩為由參與疊置分析的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c建立 Delaunay三角網(wǎng)。具體建立Delaunay三角網(wǎng)的過程如下首先將各個區(qū)域拓?fù)?層的弧段點進行排序，然后從中剔除重復(fù)點形成Delaunay點集，再獲得各個區(qū) 域拓?fù)鋵拥幕《吸c在Delaunay點集中的位置(目的是建立各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕?段點與Delaunay點集的對應(yīng)關(guān)系，方便后面的約束處理)，最后由Delaunay點 集構(gòu)建Delaunay三龜網(wǎng)，附圖3和附圖4為兩個區(qū)域拓?fù)鋵?，附圖5為剔除了 重復(fù)點的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c構(gòu)成的Delaunay點集，附圖6為由Delaunay 點集構(gòu)成的Delaunay三角網(wǎng)。
本發(fā)明方法的第三步為基于Delaunay三角網(wǎng)的點與點的模糊歸并處理，模 糊處理有提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和滿足實際精度要求兩種作用，在Delaunay三角網(wǎng)中 實現(xiàn)點與點的模糊歸并處理是以點為著眼點進行的，逐個掃描Delaunay三角網(wǎng) 中的點，再利用Delaunay三角網(wǎng)的鄰接關(guān)系在當(dāng)前點的周圍尋找小于有效模糊 距離的點，鄰近的點在Delaunay三角網(wǎng)中是有邊連接的(參見附圖6中的C和 W點)，若存在小于有效模糊距離的點則將該點從Delaunay三角網(wǎng)剔除。參見 附圖6，由于C和r/點之間的距離小于有效模糊距離，故需要進行模糊歸并處 理(參見附圖7，在搜索W點時，C點被模糊歸并了)。
本發(fā)明方法的第四步由參與疊置分析的各個區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《渭s束 Delaunay三角網(wǎng)實現(xiàn)求交及點與邊的模糊歸并。
約束求交的具體過程為(1)當(dāng)弧段的線段本身就是Delaunay三角網(wǎng)的邊， 如附圖6中線段C《是Delaunay三角網(wǎng)的邊，此時只需直接置該Delaunay三 角網(wǎng)的邊為約束邊(見附圖8); (2)當(dāng)弧段的線段不是Delaunay三角網(wǎng)的邊， 且與該線段相交的Delaunay三角網(wǎng)邊均不是約束邊，如附圖6所示，線段"" 不是Delaunay三角網(wǎng)的邊，與之相交的Delaunay三角網(wǎng)的邊是r，/、 ^《和 VC，且上述三條三角網(wǎng)的邊不是約束邊，此時只需對與r,/相交的所有的 Delaunay三角網(wǎng)的邊不斷進行對角線交換，直至線段是Delaunay三角網(wǎng)的 邊為止，再置約束標(biāo)志，如附圖9所示；(3)當(dāng)弧段的線段不是Delaunay三角 網(wǎng)的邊，且與該線段相交的Delaunay三角網(wǎng)邊中存在約束邊，如附圖9所示， 線段C"不是Delaunay三角網(wǎng)的邊，且與之相交的Delaunay三角網(wǎng)的邊中F 是約束邊，此時計算線段C"與Delaunay三角網(wǎng)約束邊F/^的交點，并將交點插入到Delaimay三角網(wǎng)中，最后對被分割的線段(兩條)分別再進行約束處理 即可，如附圖10就是插入交點/后，分別再對線段^/和/^進行約束的結(jié)果。 約束實現(xiàn)點與邊的模糊處理的具體過程為(1)當(dāng)由弧段的線段對Delauriay 三角網(wǎng)約束時，若線段本身就是Delaunay三角網(wǎng)的邊，置該Delaunay三角網(wǎng) 的邊為約束邊，并計算共用該邊的兩個三角形的第三點與該邊的距離，若距離 小于有效模糊距離，則將約束信息進行移動，并且該過程是遞歸的，約束信息 移動后，對非約束Delaunay三角網(wǎng)邊再進行優(yōu)化處理；(2)當(dāng)由弧段的線段對 Delaunay三角網(wǎng)約束時，若線段不是Delaunay三角網(wǎng)的邊，且與線段相交的 Delaunay三角網(wǎng)邊均不是約束邊，此時只需對與線段相交的所有的Delaunay三 角網(wǎng)的邊不斷進行對角線交換，直至線段是Delaunay三角網(wǎng)的邊為止，再置約 束標(biāo)志，并計算共用該邊的兩個三角形的第三點與該邊的距離，若距離小于有 效模糊距離，則將約束信息進行移動，并且該過程是遞歸的，約束信息移動后， 對影響域內(nèi)非約束Delaunay三角網(wǎng)邊再進行優(yōu)化處理，附圖11為區(qū)域拓?fù)鋵覣 的線段C"約束后的結(jié)果，由于線段"r/與點K/的距離小于模糊距離，所以將 C^的約束信息轉(zhuǎn)移到"r/和^《上，見附圖12，之后再進行優(yōu)化，得到的結(jié) 果見附圖10; (3)當(dāng)由弧段的線段對Delaunay三角網(wǎng)約束時，若線段不是 Delaunay三角網(wǎng)的邊，且與線段相交的Delaunay三角網(wǎng)邊中存在約束邊，此時 計算線段與Delaunay三角網(wǎng)約束邊的交點，再計算該交點與Delaunay三角網(wǎng) 中的點的距離，進一步處理如下①若距離大于有效模糊距離，則在Delaunay 三角網(wǎng)中插入該交點，對被分割的線段(兩條)分別再進行約束及點與邊的約 束模糊處理即可；②若距離小于有效模糊距離，則把與交點距離小于有效模糊 距離的Delaunay三角網(wǎng)中的點作為分割線段的點，再對被分割的線段(兩條)
分別再進行約束及點與邊的約束模糊處理即可。
本發(fā)明方法的第五步由約束Delaunay三角網(wǎng)組織新弧段和新結(jié)點，具體過 程是(1)首先從有三條(含)以上約束邊的Delaunay三角網(wǎng)點(作為當(dāng)然結(jié) 點)開始搜索弧段，如附圖13，由點M可以搜索出弧段a (由點G和K構(gòu)成)、 。2 (由點K和n構(gòu)成)、％ (由點K和K構(gòu)成)；(2)再由Delaunay三角網(wǎng)中未 被弧段使用過的有約束邊通過的點(有兩條約束邊通過的Delaunay三角網(wǎng)點) 開始搜索弧段，此時均為自封閉的弧段，如附圖13，由點W6可以搜索出弧段"9。 另外為了方便下面建立新結(jié)點與新弧段拓?fù)潢P(guān)系，對于M這樣的結(jié)點在 Delaunay三角網(wǎng)中要給予特別的標(biāo)志，以區(qū)別于普通的只有兩條約束邊通過的 點。
本發(fā)明方法的第六步由約束Delaunay三角網(wǎng)建立新結(jié)點與新弧段拓?fù)潢P(guān)系，即通過搜索Delaunay三角網(wǎng)中的所有點來快速建立新結(jié)點與新弧段之間的 拓?fù)潢P(guān)系，具體過程如下當(dāng)搜索的Delaunay三角網(wǎng)中的點是結(jié)點時(通過該 點的約束邊大于等于三條，或該點是在弧段組織時特別標(biāo)注的有兩條約束邊通 過的點)，逆時針繞該點搜索Delaunay三角網(wǎng)邊，若Delaunay三角網(wǎng)邊有弧段 通過，則獲得弧段端點的結(jié)點信息及通過該結(jié)點的弧段信息，并且在搜索過程 中建立弧段之間的鄰接關(guān)系。如附圖13所示，有四條Delaunay三角網(wǎng)邊與結(jié) 點A相連接，其中有三條邊有弧段通過，在繞結(jié)點 搜索后即可獲得(1)弧 段"8、 -。7、 -A以結(jié)點Ws為弧段的端點(-"7、 -。6表示該弧段的終止端點為結(jié)點 w5 ); (2) 弧段在結(jié)點w5上的逆時針鄰接弧段為-"7 、順時針鄰接弧段為-。6 (同 理也可獲得弧段-"7、 -A的鄰接弧段)。
本發(fā)明方法的第七步是組織邊界多邊形并識別孤島，具體是以弧段為著眼 點，利用結(jié)點與弧段拓?fù)潢P(guān)系，由弧段的兩側(cè)分別進行搜索組織邊界多邊形， 其中弧段左側(cè)搜索時，是順著弧段的方向進行的，弧段右側(cè)搜索時，是逆著弧
段的方向進行的，這種搜索約定可以保證搜索的邊界多邊形具有以下特點(1)
內(nèi)多邊形均為逆時針的，其積分面積為負(fù)；(2)外多邊形(孤島)均為順時針 的，其積分面積為正。如附圖13，從弧段^的左側(cè)順著弧段方向搜索的結(jié)果是
弧段A、 A、 。7構(gòu)成的邊界多邊形(其中-as表示邊界多邊形的方向與弧段方向 相反)，由于這個邊界多邊形是逆時針的，所以是內(nèi)多邊形，從弧段。s的右側(cè)逆
著弧段方向搜索的結(jié)果是弧段-"3、 -。6、 。3、-",構(gòu)成的邊界多邊形，由于這個
邊界多邊形是順時針的，是外多邊形(孤島)。
本發(fā)明方法的第八步是由約束Delaunay三角網(wǎng)進行孤島的快速歸屬處理， 具體是搜索孤島的極點(這里以左極點為例)，并在約束Delaunay三角網(wǎng)中由該 點向左側(cè)引射線，根據(jù)射線與約束Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊(其構(gòu)成新弧段) 的相交情況以及交點的遠(yuǎn)近確定其歸屬關(guān)系，如附圖14，弧段-"9構(gòu)成的孤島， 其左極點為^ ，其向左的射線與約束Delaunay三角網(wǎng)中組成弧段"7的Delaunay 三角網(wǎng)約束邊相交，并且《點位于弧段*的左側(cè)，因此弧段-^構(gòu)成的孤島歸屬 于弧段"8、 -"5、 A構(gòu)成的內(nèi)多邊形，并與其共同構(gòu)成新區(qū)域Aw2的邊界(如附 圖16)，而新弧段-"s、 -。6、 "3、 -^構(gòu)成的孤島其左極點G,向左的射線未與任何 Delaunay三角網(wǎng)約束邊相交，這樣的孤島構(gòu)成整個工作區(qū)的邊界。
本發(fā)明方法的第九步是由約束Delaunay三角網(wǎng)快速獲得疊置后形成的各個 新區(qū)域的屬性。具體是首先確定新生成區(qū)域的虛擬內(nèi)點，即由第八步生成的各 個新區(qū)域，在約束Delaunay三角網(wǎng)中確定包含在新區(qū)域中的最左側(cè)的三角形， 以此三角形的重心作為新區(qū)域的虛擬內(nèi)點；其次由虛擬內(nèi)點向左引射線，根據(jù)射線與約束Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊(約束該邊的原區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《?的 相交情況以及交點的遠(yuǎn)近確定虛擬內(nèi)點被各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵又械?哪個區(qū)域包含，并把在相應(yīng)區(qū)域拓?fù)鋵又械膶傩赞D(zhuǎn)移給當(dāng)前的新區(qū)域。如附圖 16中新區(qū)域A^2對應(yīng)的約束Delaurmy三角網(wǎng)(附圖15)中的最左側(cè)的三角形 的重心為A ，由A向左引射線，其與約束Delaunay三角網(wǎng)中組成弧段。7和弧段"6 的Delaunay三角網(wǎng)約束邊「人和r2r5相交，而約束邊是由附圖4的弧段《約 束而得，約束邊r^是由附圖3的弧段W和附圖4的弧段。f約束而得，并且A點 位于弧段"7的左側(cè)，也就是A點位于附圖4中的弧段^的左側(cè)，因此可以將區(qū) 域拓?fù)鋵覤的弧段《左側(cè)的區(qū)域?qū)傩?即W區(qū)域的屬性)轉(zhuǎn)移到新區(qū)域中，同 時4點位于弧段。6的左側(cè)，也就是4點位于附圖3中的弧段^的左側(cè)，因此可 以將區(qū)域拓?fù)鋵覣的弧段《左側(cè)的區(qū)域?qū)傩?即《區(qū)域的屬性)轉(zhuǎn)移到新區(qū)域 中(因區(qū)域^2—w的區(qū)域拓?fù)鋵覤的屬性已經(jīng)獲取，故無須再處理附圖4的弧段。f 約束情況了)，這樣便獲得了新區(qū)域^-w的屬性。
上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的 精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā) 明的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種基于約束Delaunay三角網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法，其特征在于，包括以下步驟(1)確定有效模糊距離。(2)由各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)。(3)根據(jù)步驟(1)確定的有效模糊距離，對步驟(2)構(gòu)建的Delaunay三角網(wǎng)進行點與點的模糊歸并處理。(4)由各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《渭s束步驟(3)獲得的Delaunay三角網(wǎng)實現(xiàn)求交。(5)由步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊組織新弧段和確定新結(jié)點。(6)利用步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建步驟(5)獲得的新結(jié)點和新弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系。(7)根據(jù)新結(jié)點與新弧段間的拓?fù)潢P(guān)系組織邊界多邊形，并確定邊界多邊形是內(nèi)多邊形還是外多邊形，所述外多邊形為孤島。(8)在步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)中，利用射線法進行孤島歸屬處理。(9)對經(jīng)過步驟(8)處理獲得的疊置新區(qū)域，在步驟(4)獲得的約束Delaunay三角網(wǎng)中建立虛擬內(nèi)點，再由虛擬內(nèi)點利用射線法從各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵荧@取疊置新區(qū)域的屬性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述有效模 糊距離是由用戶給定模糊距離，結(jié)合各個參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c 的坐標(biāo)范圍，再根據(jù)坐標(biāo)表示方法來確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為由參與 疊置分析的所有區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《吸c組成一個新的點集，并由此點集聯(lián)結(jié) Del纖ay三角網(wǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)具體為在Delaunay 三角網(wǎng)中，逐個Delaunay三角網(wǎng)點通過與該點直接連接的Delaunay三角網(wǎng)邊 尋找距離該點小于有效模糊距離的Delaunay三角網(wǎng)點并剔除，實現(xiàn)點與點的模 糊歸并處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，是以所有參 與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《巫鳛榧s束信息對Delaunay三角網(wǎng)進行約束實現(xiàn)求交處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述歩驟(4)中，約束Delaunay 三角網(wǎng)求交包括以所有參與疊置分析的區(qū)域拓?fù)鋵拥幕《巫鳛榧s束信息對 Delaunay三角網(wǎng)進行約束實現(xiàn)模糊處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，是通過搜索 Delaunay三角網(wǎng)中的約束邊組織新弧段，并獲得哪些Delaunay三角網(wǎng)的點是新 結(jié)點。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中，是利用Delaunay 三角網(wǎng)構(gòu)建新結(jié)點和新弧段間的拓?fù)潢P(guān)系的方法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(8)中，是在Delaunay 三角網(wǎng)中利用射線法實現(xiàn)孤島歸屬處理方法，進而獲得疊置新區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(9)是根據(jù)步驟(8) 獲得的疊置新區(qū)域的最左側(cè)邊界線段確定其在步驟(4)獲得的約束Delaunay 三角網(wǎng)中的三角形，并由該三角形計算三角形重心作為虛擬內(nèi)點，再由重心利 用射線法獲取疊置新區(qū)域的屬性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于約束Delaunay三角網(wǎng)技術(shù)的多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析方法；本發(fā)明充分利用了Delaunay三角網(wǎng)的點、邊以及三角形的鄰接性，能從提高自適應(yīng)性能力的角度有效避免弧段求交生成新弧段和新結(jié)點、新結(jié)點和新弧段間的拓?fù)潢P(guān)系建立、孤島的歸屬處理以及疊置新區(qū)域?qū)傩垣@取時的大量無效判斷，從而大大提高處理效率，同時由于本發(fā)明在多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的各個過程是維護和操作同一個約束Delaunay三角網(wǎng)，使得計算機內(nèi)存的利用效率高且管理方便，上述諸多特點提高了多個區(qū)域拓?fù)鋵盈B置分析的效率。
文檔編號G06T17/05GK101546438SQ20081016418
公開日2009年9月30日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者戴企成, 章孝燦, 虞勤國, 黃智才 申請人:浙江大學(xué)