本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種地形圖的建筑物合并方法。

背景技術(shù)：

建筑物是大比例尺城市地形圖的核心要素，對(duì)地圖表達(dá)的效果具有重要影響。建筑物多邊形的合并作為大比例尺地形圖綜合的難點(diǎn)之一，一直是國(guó)內(nèi)外制圖綜合領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，出現(xiàn)了不同的方法和策略：掃描擴(kuò)展搜索、凸包演化方法及類似的基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法適用于圖象數(shù)據(jù)，即柵格數(shù)據(jù)，對(duì)矢量格式的數(shù)據(jù)處理需要借助矢柵轉(zhuǎn)換的過(guò)程才能完成，合并過(guò)程略顯繁復(fù)，合并結(jié)果在形狀上可能產(chǎn)生較大彎曲且精度問(wèn)題會(huì)對(duì)合并結(jié)果產(chǎn)生影響；基于緩沖區(qū)的面合并方法是對(duì)多邊形建立外側(cè)緩沖區(qū)，根據(jù)緩沖區(qū)的相交情況來(lái)實(shí)現(xiàn)合并的，但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)矢量多邊形建立緩沖區(qū)及其求交運(yùn)算效率不高，難以用于大范圍數(shù)據(jù)處理中。

借助Delaunay三角網(wǎng)進(jìn)行面綜合為建筑物合并提供了一種解決思路，通常的解決過(guò)程是基于Delaunay三角網(wǎng)的方法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行三角剖分，借助三角網(wǎng)來(lái)識(shí)別多邊形的空間關(guān)系，輔助完成多邊形的合并。Delaunay三角剖分算法以其強(qiáng)大的空間鄰近探測(cè)和分析功能，引起了制圖專家的重視并將其應(yīng)用到地圖自動(dòng)綜合中。

借助Delaunay三角網(wǎng)進(jìn)行面綜合為建筑物多邊形的自動(dòng)合并提供了一種解決思路，但仍存在一些不足：有的方法在對(duì)面進(jìn)行合并時(shí)探討的是一般面目標(biāo)的合并，并未顧及到建筑物作為一種特殊的面，具有直角化的特征，合并結(jié)果丟失了這一特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種地形圖的建筑物合并方法，該方法對(duì)三角形進(jìn)行分類過(guò)濾以確定建筑物的空間鄰近關(guān)系。同時(shí)，借助保留下來(lái)的三角形識(shí)別出建筑物的橋接部分，并對(duì)橋接部分進(jìn)行直角化處理。最后，通過(guò)橋接部分和建筑物面的融合實(shí)現(xiàn)建筑物的合并，同時(shí)保持了合并結(jié)果的直角化特征。

本發(fā)明提供一種地形圖的建筑物合并方法，包括：

A、將具有空間區(qū)分特征的數(shù)據(jù)作為限制要素，將建筑物數(shù)據(jù)劃分為各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)；

B、對(duì)于每個(gè)所述區(qū)域：

B1、建立該區(qū)域內(nèi)各建筑物數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的C-Delaunay三角網(wǎng)；

B2、根據(jù)度量特征對(duì)所述三角網(wǎng)中的各三角形進(jìn)行分類過(guò)濾；

B3、對(duì)所述過(guò)濾后剩余的三角形進(jìn)行聚類，將剩余的三角形之間有公共邊的三角形聚為一個(gè)三角網(wǎng)，獲取各個(gè)三角網(wǎng)的外邊界形成各個(gè)橋接多邊形；

B4、將所述橋接多邊形進(jìn)行直角化處理，并將處理后的橋接多邊形與其關(guān)聯(lián)的建筑物進(jìn)行融合。

由上，通過(guò)對(duì)橋接部分的直角化處理，保持了合并結(jié)果的直角化特征。

優(yōu)選地，步驟B4所述將所述橋接多邊形進(jìn)行直角化處理，包括以下步驟：

識(shí)別出所述橋接多邊形與建筑物的非公共邊；

由所述非公共邊與其連接的與建筑物的公共邊形成的鈍角的頂點(diǎn)向與所述非公共邊連接的另一公共邊做垂線，并確定垂點(diǎn)的位置；

確定所述非公共邊的兩個(gè)端點(diǎn)與所述垂點(diǎn)形成的邊角三角形；

切除所述邊角三角形。

優(yōu)選地，所述步驟B4之后還包括：

對(duì)所述融合后的圖像中寬度低于閾值的兩建筑物之間的連接部分進(jìn)行刪除。

由上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋接部分的直角化處理。

優(yōu)選地，步驟B2所述度量特征至少包括但不限于以下其一：位置特征、屬性特征、關(guān)聯(lián)特征、邊長(zhǎng)特征、角度特征、高度特征。

優(yōu)選地，當(dāng)所述度量特征為位置特征時(shí)，所述步驟C包括：

判斷各三角形的內(nèi)心點(diǎn)是否在建筑物面的內(nèi)部；并過(guò)濾掉內(nèi)心點(diǎn)在建筑物面的內(nèi)部的三角形。

優(yōu)選地，當(dāng)所述度量特征包含屬性特征和關(guān)聯(lián)特征時(shí)，所述步驟C包括：

排除三邊均不是或只有一條邊是建筑物邊的I類三角形，保留II類三角形；

且預(yù)留兩邊是建筑物邊的I類三角形和III類三角形以備修復(fù)；

其中，所述修復(fù)包括：

將預(yù)留的III類三角形中屬于B類三角形的三角形保留；

且將預(yù)留的非建筑物邊關(guān)聯(lián)了保留狀態(tài)的三角形的I類三角形保集；

其中，所述I類三角形為三個(gè)頂點(diǎn)位于同一建筑物面的三角形；

所述II類三角形為三個(gè)頂點(diǎn)中有一個(gè)頂點(diǎn)與其他兩個(gè)頂點(diǎn)位于不同的建筑物面的三角形；

所述III類三角形為三個(gè)頂點(diǎn)分別位于不同的建筑物面的三角形；

所述B類三角形為有兩條邊關(guān)聯(lián)其他三角形且另外一條邊無(wú)關(guān)聯(lián)三角形的三角形。

優(yōu)選地，當(dāng)所述度量特征為邊長(zhǎng)特征時(shí)，所述步驟C包括：

排除平均邊長(zhǎng)大于邊長(zhǎng)閾值的三角形。

優(yōu)選地，當(dāng)所述度量特征包含屬性特征和角度特征時(shí)，所述步驟C包括：

保留鈍角對(duì)邊是建筑物邊的鈍角三角形，預(yù)留其余的鈍角三角形以備修復(fù)；

且保留包含建筑物邊界邊的銳角三角形，預(yù)留不含邊界邊的銳角II類三角形以備修復(fù)；

其中，所述修復(fù)預(yù)留的鈍角三角形，包括：

將所述預(yù)留的鈍角三角形中存在兩條非建筑物邊且所述兩條建筑物邊分別關(guān)聯(lián)的三角形處于保留狀態(tài)的三角形進(jìn)行保留；

所述修復(fù)預(yù)留不含邊界邊的銳角II類三角形，包括：將所述預(yù)留的銳角II類三角形中屬于B類三角形的三角形進(jìn)行保留。

優(yōu)選地，當(dāng)所述度量特征為高度特征時(shí)，所述步驟C包括：

根據(jù)三角形之間是否有公共邊，將有公共邊的三角形分為一組，計(jì)算每一個(gè)三角形分組的平均高度，排除所述平均高度大于高度閾值的三角形集合。

優(yōu)選地，步驟A所述具有空間區(qū)分特征的數(shù)據(jù)包括至少以下其一：河流、道路、邊界、區(qū)域、標(biāo)識(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟B2包括：

B2.1、根據(jù)位置特征判斷各三角形的內(nèi)心點(diǎn)是否在建筑物面的內(nèi)部；并過(guò)濾掉內(nèi)心點(diǎn)在建筑物面的內(nèi)部的三角形；

B2.2、根據(jù)屬性特征排除三邊均不是或只有一條邊是建筑物邊的I類三角形，保留II類三角形；且預(yù)留兩邊是建筑物邊的I類三角形和III類三角形以備修復(fù)；

B2.3、根據(jù)邊長(zhǎng)特征排除平均邊長(zhǎng)大于邊長(zhǎng)閾值的三角形；

B2.4、根據(jù)角度特征保留鈍角對(duì)邊是建筑物邊的鈍角三角形，預(yù)留其余的鈍角三角形以備修復(fù)；且保留包含建筑物邊界邊的銳角三角形，預(yù)留不含邊界邊的鈍角II類三角形以備修復(fù)；

B2.5、將預(yù)留的鈍角三角形進(jìn)行修復(fù)，具體為：將所述預(yù)留的鈍角三角形和所述預(yù)留的鈍角II類三角形中存在兩條非建筑物邊且所述兩條建筑物邊分別關(guān)聯(lián)的三角形處于保留狀態(tài)的三角形進(jìn)行保留。

B2.6、將保留的三角形中之間有公共邊的三角形分為一組，根據(jù)高度特征，計(jì)算每一個(gè)三角形分組的平均高度，排除所述平均高度大于高度閾值的三角形集合；

B2.7、將預(yù)留的I、II、III類三角形進(jìn)行修復(fù)，具體為：將預(yù)留的II、III類三角形中屬于B類三角形的三角形進(jìn)行保留；且將非建筑物邊關(guān)聯(lián)了保留狀態(tài)的三角形的I類三角形保留。

由上，利用6種度量特征從多種角度對(duì)三角形進(jìn)行分類過(guò)濾以確定建筑物的空間鄰近關(guān)系，不會(huì)夸大聚類結(jié)果，過(guò)濾效率和效果更好，從而保證了聚類分析和過(guò)濾的合理性。

由上可以看出，本發(fā)明提供了一種地形圖的建筑物合并方法，對(duì)Delaunay三角網(wǎng)中的三角形提出了定量與定性結(jié)合的度量參數(shù)，利用6種度量特征從多種角度對(duì)三角形進(jìn)行分類過(guò)濾以確定建筑物的空間鄰近關(guān)系，不會(huì)夸大聚類結(jié)果，過(guò)濾效率和效果更好，從而保證了聚類分析和過(guò)濾的合理性。同時(shí)，借助保留下來(lái)的三角形識(shí)別出建筑物的橋接部分，對(duì)橋接部分的進(jìn)行直角化處理。最后，通過(guò)橋接部分和建筑物面的融合既實(shí)現(xiàn)了建筑物的合并，也保持了合并結(jié)果的直角化特征。而且經(jīng)過(guò)多樣性數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)和分析證明，效率和效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工綜合應(yīng)用，更好的滿足了生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)建筑物綜合的要求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑物合并效果示意圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種依托建筑物構(gòu)建的Delaunay三角網(wǎng)效果示意圖；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種依托建筑物構(gòu)建的C-Delaunay三角網(wǎng)效果示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種地形圖的建筑物合并方法流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑物邊線數(shù)據(jù)加密算法流程示意圖；

圖5a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種特殊特征的三角形效果示意圖,

圖5b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種特殊特征的三角形效果示意圖,

圖5c為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種特殊特征的三角形效果示意圖；

圖6a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直角化處理前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直角化處理后的效果示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種合并示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種為建筑物合并后的整體結(jié)果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種地形圖的建筑物合并方法，該方法能夠從多種角度對(duì)三角形進(jìn)行分類過(guò)濾以確定建筑物的空間鄰近關(guān)系，從而保證聚類分析的合理性。同時(shí)，借助保留下來(lái)的三角形識(shí)別出建筑物的橋接部分，并對(duì)橋接部分的進(jìn)行直角化處理。最后，通過(guò)橋接部分和建筑物面的融合實(shí)現(xiàn)建筑物的合并，保持了合并結(jié)果的直角化特征。

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

首先，結(jié)合相關(guān)圖示對(duì)本發(fā)明所涉及的一些技術(shù)術(shù)語(yǔ)及其相關(guān)原理進(jìn)行相關(guān)說(shuō)明。

1、建筑物合并

如圖1所示，建筑物的合并主要分為兩種。一種是拓?fù)溧徑暮喜?，即建筑物之間具有共邊的情況，刪除公共邊即可實(shí)現(xiàn)合并。這種實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，常用的方式是針對(duì)建筑物面構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中同時(shí)具有左右多邊形的弧段刪除掉，即可實(shí)現(xiàn)拓?fù)溧徑ㄖ锏暮喜ⅰ?/p>

另外一種是對(duì)視覺(jué)鄰近的建筑物進(jìn)行合并。視覺(jué)鄰近是指建筑物之間的距離較小，當(dāng)比例尺變換為某一更小尺度下時(shí)，它們之間的距離看上去也會(huì)隨之變的更小，有時(shí)在地圖圖面上無(wú)法觀察到。導(dǎo)致建筑物在視覺(jué)上表現(xiàn)為鄰近狀態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)建筑物部分重疊的沖突現(xiàn)象。這種情況下，需要填充建筑物之間的縫隙，使建筑物合并為一個(gè)整體從而消除空間沖突。

2、C-Delaunay三角網(wǎng)

如圖2所示，其中的(a)、(b)分別表示用建筑物構(gòu)建的Delaunay三角網(wǎng)和C-Delaunay三角網(wǎng)，后者更合理地保留了建筑物的邊線信息。Delaunay三角網(wǎng)是對(duì)空間的一種特殊剖分，具備多種優(yōu)異特性：如鄰近性、最優(yōu)性、區(qū)域性、凸多邊形性等。C-Delaunay即約束Delaunay三角網(wǎng)，其約束為：在構(gòu)建三角網(wǎng)的過(guò)程中，要求指定的邊必須作為三角形的邊存在，不能夠被穿越。由于實(shí)際生產(chǎn)中的線數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)由點(diǎn)連接形成，同時(shí)也隱含著邊界不被穿越的要求，僅使用點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建的Delaunay三角網(wǎng)，會(huì)造成約束信息的丟失，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此C-Delaunay三角網(wǎng)對(duì)空間的劃分更加理想，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用也更廣泛。使用建筑物數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)時(shí)，把面邊界數(shù)據(jù)作為約束條件，添加到無(wú)約束三角網(wǎng)中生成C-Delaunay三角網(wǎng)，從而更合理地保留了建筑物的邊線信息。

3、基于C-Delaunay的建筑物合并

三角網(wǎng)的優(yōu)良性質(zhì)對(duì)于建筑物面合并是非常重要的。使用建筑物面邊線上的點(diǎn)為原始點(diǎn)集、以邊線為限制邊建立C-Delaunay。根據(jù)三角網(wǎng)的性質(zhì)可知，C-Delaunay的邊界輪廓為一個(gè)凸多邊形，所有的建筑物包含在內(nèi)部。三角形單元遍布了整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)無(wú)重疊、無(wú)縫隙的覆蓋。建筑物內(nèi)部被一部分三角形填充，建筑物之間的空隙被另一部分三角形覆蓋，建筑物通過(guò)這些三角形連接起來(lái)。相互聯(lián)接的三角形很好的表達(dá)了空間對(duì)象間的鄰近特性，使其成為空間鄰近分析的有力工具，本文將其應(yīng)用在對(duì)需要合并建筑物對(duì)象的定性探測(cè)上。

4、三角形形態(tài)的度量

如前所述，當(dāng)?shù)貓D比例尺發(fā)生變化時(shí)(縮小時(shí))，建筑物需要進(jìn)行合并操作。對(duì)距離較近的建筑物之間的空隙進(jìn)行填充。在這一過(guò)程中，三角網(wǎng)可以精確地描述數(shù)據(jù)表達(dá)的目標(biāo)邊界，且容易進(jìn)行長(zhǎng)度、面積等幾何計(jì)算。本文將三角網(wǎng)的這個(gè)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用在對(duì)合并過(guò)程的定量控制上。具體提出了三角形形態(tài)的6種度量特征，通過(guò)6種特征對(duì)三角網(wǎng)中的三角形進(jìn)行過(guò)濾，進(jìn)而自動(dòng)獲得橋接多邊形，實(shí)現(xiàn)建筑物的合并。6種特征具體如下：

1)位置特征

考量三角形內(nèi)心在建筑物面內(nèi)部或外部。三角形的內(nèi)心點(diǎn)一定位于三角形內(nèi)部，因此以內(nèi)心點(diǎn)代表三角形的位置。在使用建筑物面邊線建立起來(lái)的C-Delaunay三角網(wǎng)中，一部分三角形位于建筑物面內(nèi)部，另外一部分位于建筑物面外部。我們關(guān)注的是位于外部的部分，內(nèi)部的對(duì)合并操作無(wú)參考意義的，可以忽略。因此對(duì)三角形逐一取內(nèi)心點(diǎn)，判斷是否位于建筑物幾何面體內(nèi)。

2)屬性特征

考量三角形三個(gè)頂點(diǎn)連接的建筑物個(gè)數(shù)。C-Delaunay三角網(wǎng)中的三角形，每個(gè)頂點(diǎn)至少關(guān)聯(lián)一個(gè)建筑物。對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)賦予其關(guān)聯(lián)的建筑物面要素的唯一ID。依據(jù)頂點(diǎn)ID的情況，三角形可以分為3類：

a、只連接一個(gè)建筑物面的，即三個(gè)頂點(diǎn)ID相同的稱為I類三角形。

b、連接兩個(gè)建筑物面的，即有兩個(gè)頂點(diǎn)的ID相同的稱為II類三角形。

c、連接三個(gè)建筑物面的，即三個(gè)頂點(diǎn)的ID都不相同的稱為III類三角形。

本發(fā)明考量的建筑物面之間都是非共邊的，當(dāng)建筑物面共邊時(shí)，對(duì)拓?fù)湎噜彽拿孢M(jìn)行合并，消除共線邊。當(dāng)不同的建筑物僅僅相交于一個(gè)點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)的ID值選擇存在二義性，這時(shí)可取任一ID，同時(shí)做特殊標(biāo)記。

3)關(guān)聯(lián)特征

考量三角形鄰接三角形的個(gè)數(shù)。在三角網(wǎng)中的三角形通過(guò)共同的邊和頂點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。三角形通過(guò)邊關(guān)聯(lián)的情況可以分為4種：

a、僅有一個(gè)邊關(guān)聯(lián)三角形，另外兩個(gè)邊無(wú)關(guān)聯(lián)三角形，稱為A類三角形。

b、有兩條邊關(guān)聯(lián)三角形，另外一條邊無(wú)關(guān)聯(lián)三角形，稱為B類三角形。

c、三條邊都有關(guān)聯(lián)三角形，稱為C類三角形。

d、無(wú)關(guān)聯(lián)的三角形，即孤立的三角形。

以上的描述針對(duì)的是一個(gè)完整的、三角形沒(méi)有任何標(biāo)記的三角網(wǎng)。在對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行篩選過(guò)程中，當(dāng)對(duì)不符合要求的三角形做了特殊標(biāo)記后，關(guān)聯(lián)規(guī)則可以變形為另一種形式。對(duì)關(guān)聯(lián)的三角形的標(biāo)記狀態(tài)也要進(jìn)行考量，將“通過(guò)邊關(guān)聯(lián)的三角形的個(gè)數(shù)”改為“通過(guò)三角形的邊關(guān)聯(lián)、同時(shí)所關(guān)聯(lián)的三角形屬于保留集合(或未標(biāo)記為false過(guò)濾屏蔽狀態(tài))的個(gè)數(shù)”。

4)高度特征

考量三角形的高度。高度規(guī)則除了用于單個(gè)三角形外，還可以用于對(duì)相互關(guān)聯(lián)聚集的三角形集合。

單個(gè)三角形高度規(guī)則如下：對(duì)于I類三角形，找到位于同一條建筑物邊線上且是邊線上緊相鄰的兩頂點(diǎn)，取這條邊上的高。否則取任意一個(gè)邊上的高；對(duì)于II類三角形，找到ID值相同的兩頂點(diǎn)，取這條邊上的高；對(duì)于III類三角形，取三條邊上的高度平均值作為它的高。

對(duì)于三角形集合，取所有三角形的平均高度。當(dāng)一個(gè)集合中三角形的個(gè)數(shù)小于一定閾值C時(shí)，求所有三角形高度，取其平均值。當(dāng)集合中三角形的個(gè)數(shù)大于一定閾值C時(shí)，對(duì)所有高度值按照升序排列，排除最大、最小的1\5部分，對(duì)剩余的三角形求平均值，這樣可以排除極值情況。

5)角度特征

考量三角形是銳角還是鈍角。根據(jù)三角形的最大內(nèi)角，將三角形分為銳角三角形和鈍角三角形兩類。在三角網(wǎng)的邊界部分會(huì)出現(xiàn)狹長(zhǎng)的鈍角三角線，關(guān)聯(lián)的是距離較遠(yuǎn)的建筑物。它們是不合理的存在，通過(guò)角度規(guī)則可以過(guò)濾掉。

6)邊長(zhǎng)特征

考量三角形邊的長(zhǎng)度。取三角形三條邊長(zhǎng)度的平均值。連接距離較近建筑物的三角形的平均邊長(zhǎng)往往也較小。而距離較遠(yuǎn)的建筑物，或者被其他建筑物所阻隔，或者連接它們的三角形平均邊比較大。通過(guò)邊長(zhǎng)規(guī)則可以將這部分三角形過(guò)濾掉。

結(jié)合上述說(shuō)明和相關(guān)圖示，如圖3所示，為上述建筑物合并的具體流程，包括：

1、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并依據(jù)限制要素將大范圍區(qū)域內(nèi)的建筑物數(shù)據(jù)劃分為各個(gè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊。

數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)的建筑物數(shù)據(jù)、河流數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)。使用河流、道路、邊界、區(qū)域、標(biāo)識(shí)等數(shù)據(jù)作為限制要素，據(jù)此將建筑物數(shù)據(jù)劃分為各個(gè)子區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)塊。

通過(guò)本步驟，使得后續(xù)的處理以小的子區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行。通過(guò)劃分處理，使得數(shù)據(jù)既符合實(shí)際情況，同時(shí)有助于提高處理過(guò)程的效率。例如，經(jīng)過(guò)河流、道路劃分的建筑物數(shù)據(jù)，在后續(xù)合并時(shí)不會(huì)合并到一起，也就避免了跨越河流或道路的建筑物的合并。

2、加密建筑物數(shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)區(qū)域內(nèi)的建筑物建立C-Delaunay三角網(wǎng)。

三角網(wǎng)是探測(cè)建筑物面鄰近關(guān)系以及進(jìn)行連接的關(guān)鍵所在，因此要保證建立三角網(wǎng)的質(zhì)量良好。為了保證建立三角網(wǎng)的結(jié)果更理想，效果更好，需要對(duì)建網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。指定一定的長(zhǎng)度閾值，使用此長(zhǎng)度閾值對(duì)所有參與建網(wǎng)的邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。經(jīng)過(guò)加密的點(diǎn)數(shù)據(jù)比較均勻，構(gòu)建的三角網(wǎng)才能更均衡。

(1)確定加密閾值，對(duì)建筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密是十分有必要的。借助三角網(wǎng)進(jìn)行建筑物面的合并中，三角網(wǎng)是探測(cè)建筑物面鄰近關(guān)系以及進(jìn)行連接的關(guān)鍵所在。前述6種特征的應(yīng)用中，三角形的形態(tài)十分重要。為了使網(wǎng)中的三角形保持“良好”的幾何形態(tài)，加密建筑物面的邊線是建立C-Delaunay過(guò)程中非常重要的一步。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)選擇合適的加密閾值建立三角網(wǎng)，三角形的理想形狀是近似等邊三角形。這樣的三角網(wǎng)能保證后續(xù)的過(guò)濾操作結(jié)果更優(yōu)。

如圖4所示，為加密步驟，假設(shè)加密閾值為L(zhǎng)，要加密線的長(zhǎng)度為I，如果I大于L，則再進(jìn)一步地判斷I是否大于1.2L，若是，則從起點(diǎn)開(kāi)始每隔L插入一點(diǎn)，若否，則在線中點(diǎn)插入一點(diǎn)即可。加密閾值的選擇十分重要，閾值的選擇需要綜合考慮建筑物之間的距離和目標(biāo)比例尺的大小。閾值過(guò)小會(huì)造成加密點(diǎn)冗余，降低處理效率。閾值過(guò)大起不到加密的作用，不能保證三角網(wǎng)的良好形態(tài)。

(2)建立C-Delaunay三角網(wǎng)。

使用加密后的點(diǎn)集，以建筑物邊為限制邊條件，建立C-Delaunay三角網(wǎng)的方法已經(jīng)有很多研究，這里不再贅述。

3、三角網(wǎng)建立之后，根據(jù)6種度量參數(shù)對(duì)三角網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)三角形依次進(jìn)行過(guò)濾操作，其中，每一步過(guò)濾，都會(huì)屏蔽一部分三角形，即，每一步的操作對(duì)象集合都是前一步過(guò)濾處理后保留下來(lái)的三角形集合，并在所有過(guò)濾操作之后，對(duì)最終保留下來(lái)的三角形進(jìn)行聚類操作。

就要通過(guò)對(duì)三角形分類，達(dá)到對(duì)三角網(wǎng)過(guò)濾的目的。過(guò)濾的順序?yàn)椋?.位置過(guò)濾；2.屬性過(guò)濾；3.關(guān)聯(lián)過(guò)濾；4.高度過(guò)濾；5.角度過(guò)濾；6.邊長(zhǎng)過(guò)濾。

對(duì)過(guò)濾操作的結(jié)果有兩種形式表示：一是用兩個(gè)三角形集合分別存儲(chǔ)排除和保留的三角形；二是用三角形做標(biāo)記的形式，以true表示保留，以false表示排除。標(biāo)記的方式可以快速查詢?nèi)切蔚呐懦Ａ魻顟B(tài)，而集合的方式能快速確定每一步過(guò)濾操作的對(duì)象?？紤]到具體應(yīng)用的需求，我們采用兩種方式結(jié)合的方法。

過(guò)濾操作的主要步驟如下：

(1)位置特征過(guò)濾。排除建筑物面內(nèi)的三角形，保留面外的三角形。

(2)屬性特征過(guò)濾。排除三邊均不是或只有一條是建筑物邊的I類三角形，保留II類三角形，預(yù)留兩邊是建筑物邊的I類三角形和III類三角形以備修復(fù)。

(3)邊長(zhǎng)特征過(guò)濾。排除平均邊長(zhǎng)大于閾值的三角形，保留平均邊長(zhǎng)小于閾值的三角形。

(4)角度特征過(guò)濾。保留鈍角對(duì)邊是建筑物邊的鈍角三角形，預(yù)留其余的鈍角三角形以備修復(fù)；保留包含建筑物邊界邊的銳角三角形，預(yù)留不含邊界邊的銳角II類三角形以備修復(fù)。

(5)修復(fù)預(yù)留的鈍角三角形。當(dāng)鈍角三角形存在兩條非建筑物邊，且他們關(guān)聯(lián)的三角形處于保留狀態(tài)時(shí)，把該三角形放回保留集。

(6)高度特征過(guò)濾。根據(jù)三角形之間是否有公共邊，對(duì)有保留集中的三角形中有公共邊的三角形分為一組，計(jì)算每一個(gè)三角形分組的平均高度，排除大于閾值的三角形集合，保留小于閾值的三角形集合。

(7)修復(fù)預(yù)留的I、II、III類三角形。考量預(yù)留II、III類三角形標(biāo)記狀態(tài)下的關(guān)聯(lián)特征，若屬于B類三角形則放回保留集。考慮預(yù)留的I類三角形的非建筑物邊是否關(guān)聯(lián)了保留狀態(tài)的三角形，若是則放回保留集。

如圖5所示，其中星狀標(biāo)記的三角形展示了幾種修復(fù)的情況。圖5a中的III類三角形，三邊關(guān)聯(lián)的三角形都是保留狀態(tài)。圖5b中的I類三角形，頂點(diǎn)是同一邊線上的連續(xù)三點(diǎn)且唯一的關(guān)聯(lián)三角形是保留狀態(tài)。圖5c中的鈍角三角形，兩邊關(guān)聯(lián)的三角形是保留狀態(tài)。

以上步驟是過(guò)濾操作時(shí)效率和效果最優(yōu)的步驟，其中，利用以上6中度量參數(shù)中的一種或多種度量參數(shù)以其他順序進(jìn)行過(guò)濾的操作，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

4、識(shí)別出聚類結(jié)果的外圍輪廓，即是作為建筑物之間的空隙存在的橋接多邊形，自動(dòng)提取、直角化橋接多邊形。

根據(jù)三角形之間是否有公共邊，對(duì)過(guò)濾剩下的三角網(wǎng)部分進(jìn)行聚類，將有公共邊的三角形聚集到一起，獲取聚類后的每個(gè)三角網(wǎng)的外邊界，外邊界形成的封閉面即為建筑物之間的橋接部分。如果聚類后的三角網(wǎng)集合中只有一個(gè)三角形，則屏蔽此三角形，認(rèn)為它是無(wú)效的橋接部分。只有多于兩個(gè)的時(shí)候，才求它們的邊界。

提取橋接部分過(guò)程中的符號(hào)定義為：RetainTriGrp-保留三角形集合；SrchTriGrp-已處理三角形集合；CurBriEdge-當(dāng)前橋接邊界邊集合；CurSeedTri-當(dāng)前種子三角形；CurSeedTriGrp-當(dāng)前種子三角形集合；提取橋接多邊形的過(guò)程如下：

(1)得到步驟3過(guò)濾操作得到的保留三角形集合RetainTriGrp。

(2)判斷RetainTriGrp中的三角形是否都已經(jīng)處理過(guò)。如果都處理過(guò)進(jìn)入(6)；否則取RetainTriGrp中任一未處理過(guò)的三角形放入到CurSeedTriGrp中，進(jìn)入(3)。

(3)從CurSeedTriGrp中移出一個(gè)三角形，作為CurSeedTri放入SrchTriGrp中。取CurSeedTri三邊關(guān)聯(lián)的三角形，進(jìn)入(4)；當(dāng)CurSeedTriGrp為空時(shí)，進(jìn)入(5)。

(4)如果CurSeedTri的邊沒(méi)有關(guān)聯(lián)三角形或者關(guān)聯(lián)的三角形不屬于RetainTriGrp時(shí)，將這個(gè)邊放入到CurBriEdge中；如果三邊關(guān)聯(lián)的三角形都已處理過(guò)時(shí)返回(3)；否則將未處理過(guò)的關(guān)聯(lián)三角形放入到CurSeedTriGrp中返回(3)。

(5)把CurBriEdge中的邊按照點(diǎn)的關(guān)聯(lián)進(jìn)行連接，即為一個(gè)橋接多邊形的外輪廓，完成一個(gè)橋接多邊形的搜索；清空CurBriEdge，返回(2)。

其中，CurBriEdge里存放的是橋接邊界邊的集合，但都是離散的邊，為了連接起來(lái)形成橋接多邊形，需要根據(jù)邊的端點(diǎn)與另一個(gè)邊的端點(diǎn)是否相連(即坐標(biāo)一樣)，來(lái)將離散的邊進(jìn)行連接。

(6)確定最后一個(gè)橋接多邊形的輪廓，結(jié)束搜索，即得到所有的橋接多邊形。

通過(guò)上述步驟得到的橋接部分的輪廓邊線可以分為兩種，一種是和建筑物的公共邊，另一種是非公共邊。公共邊是原始建筑物邊線的一部分，非公共邊連接的是視覺(jué)鄰近的建筑物，直角化調(diào)整的是后者。在三角網(wǎng)中，公共邊和非公共邊的區(qū)分在于它們左右兩側(cè)三角形的位置屬性特征。公共邊兩側(cè)的三角形一個(gè)在建筑物面內(nèi)，另一個(gè)在面外；而非公共邊兩側(cè)的建筑物都位于建筑物面外。公共邊的兩端點(diǎn)分別與兩條公共邊相連接，過(guò)一個(gè)端點(diǎn)可向另一端點(diǎn)關(guān)聯(lián)的公共邊做垂線，如果垂點(diǎn)在公共邊上，則稱該端點(diǎn)為短頂點(diǎn)，另一端點(diǎn)為長(zhǎng)頂點(diǎn)。一個(gè)橋接部分的非公共邊有多條，每一條非公共邊都要進(jìn)行直角化處理。

如圖6所示，為直角化處理前后的對(duì)比圖。(a)為未直角化的橋接部分，(b)為直角化后的橋接部分，一個(gè)基本的直角化處理單元步驟如下：

(1)對(duì)橋接部分Q，根據(jù)兩側(cè)三角形的位置屬性不同這一條件，識(shí)別出它的非公共邊L。

(2)確定L的長(zhǎng)頂點(diǎn)N1、短頂點(diǎn)N2，過(guò)N2向N1關(guān)聯(lián)的公共邊做垂線，計(jì)算垂點(diǎn)P位置。

(3)確定N1、N2與P所形成的邊角三角形T。

(4)從橋接部分Q中切除T。

5、將橋接多邊形與其關(guān)聯(lián)的建筑物融合。

通過(guò)相鄰關(guān)系對(duì)橋接多邊形與其相鄰的建筑物進(jìn)行聚類，自動(dòng)識(shí)別關(guān)聯(lián)在一起的建筑物面和橋接面。對(duì)每一組聚類結(jié)果進(jìn)行拓?fù)溧徑喜?。具體為：將原始的建筑物和前一步驟中求取的橋接面一起建立拓?fù)洌瑒h除拓?fù)渲凶笥叶噙呅味即嬖诘幕《?，更新拓?fù)洹Ｖ貜?fù)此過(guò)程，直到不存在滿足條件的弧段為止。在最后得到的拓?fù)渲?，每一個(gè)拓?fù)涿娑紝?duì)應(yīng)著一個(gè)合并結(jié)果建筑物。如果需要保留屬性信息，則提取原始建筑物的內(nèi)點(diǎn)，通過(guò)判斷內(nèi)點(diǎn)在哪個(gè)拓?fù)涿嬷?，?lái)決定每一個(gè)結(jié)果建筑物面是由哪些原始的建筑物合并得到的。通過(guò)一定的準(zhǔn)則，比如保留其中某一個(gè)原始建筑物的屬性或?qū)M成的建筑物進(jìn)行屬性計(jì)算，來(lái)維護(hù)結(jié)果建筑物的屬性。

如圖7所示，為合并示意圖，其中，h是橋接部分，p1,p2為建筑物，合并橋接部分和建筑物就是把p1,p2和h三者合為一個(gè)目標(biāo)p。

6、進(jìn)行細(xì)頸修復(fù)處理，完成視覺(jué)鄰近多邊形的合并。

通過(guò)以上合并、直角化處理后，得到的結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)不理想的情況，這是因?yàn)榫嚯x比較近，但是空間是相對(duì)錯(cuò)開(kāi)的呈現(xiàn)X狀。一些細(xì)長(zhǎng)的連接部分(細(xì)頸)需要后續(xù)識(shí)別出并進(jìn)行修復(fù)刪除。細(xì)頸的識(shí)別也可以借助三角網(wǎng)進(jìn)行，原理與合并過(guò)程類似。由于細(xì)頸屬于結(jié)果建筑物面的一部分，因此三角網(wǎng)位置分類的時(shí)候，保留的是位于建筑物內(nèi)部的三角形。同時(shí)對(duì)細(xì)頸的寬度設(shè)置閾值，即對(duì)三角形進(jìn)行寬度過(guò)濾分類。配合細(xì)頸部分具有連接兩部分建筑物等形狀特征，就可以實(shí)現(xiàn)細(xì)頸的識(shí)別和刪除操作，進(jìn)而達(dá)到多邊形合并后較好的效果。

如圖8所示，為數(shù)據(jù)合并后的整體結(jié)果對(duì)比圖。(a)為原始建筑物的分布，(b)為對(duì)應(yīng)的合并后的效果圖。(c)、(d)、(e)圖是原始建筑物的局部放大圖，(f)、(g)、(h)是對(duì)應(yīng)的合并結(jié)果的局部放大圖。(d)中的建筑物形狀比較規(guī)則，分布較為整齊，而(c)、(e)中的建筑物比較破碎。從對(duì)應(yīng)的合并結(jié)果圖中可以看出空間的多邊形合并到了一起，結(jié)果建筑物保持了直角化特征。

綜上所述，本發(fā)明對(duì)Delaunay三角網(wǎng)中的三角形提出了定量與定性結(jié)合的度量參數(shù)，利用6種度量特征從多種角度對(duì)三角形進(jìn)行分類過(guò)濾以確定建筑物的空間鄰近關(guān)系，不會(huì)夸大聚類結(jié)果，更加合理，過(guò)濾效率和效果好。同時(shí)，借助保留下來(lái)的三角形識(shí)別出建筑物的橋接部分，對(duì)橋接部分的進(jìn)行直角化處理。最后，通過(guò)橋接部分和建筑物面的融合既實(shí)現(xiàn)了建筑物的合并，也保持了合并結(jié)果的直角化特征。而且經(jīng)過(guò)多樣性數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)和分析證明，效率和效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工綜合應(yīng)用，更好的滿足了生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)建筑物綜合的要求。