本發(fā)明涉及石油勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生成等值線多邊形的方法。

背景技術(shù)：

等值線是用于連接各類等值點(diǎn)(如高程、溫度、降雨量、污染或大氣壓力)的線。線的分布顯示表面值的變化方式。值的變化量越小，線的間距就越大。值上升或下降得越快，線的間距就越小。

以一組相等數(shù)值的連線表示制圖對(duì)象數(shù)量、特征的地圖。簡(jiǎn)稱等值線圖。如年平均氣溫圖、年降水量圖。它是專題地圖的重要圖型，最先用于描述地形。常見的有表現(xiàn)地勢(shì)起伏和地貌結(jié)構(gòu)的等高線圖與等深線圖；表現(xiàn)氣溫、水溫、地溫變化的等溫線圖；表現(xiàn)大氣降水量變化的等降水量線圖；表現(xiàn)地磁、地震變化的等磁偏線圖、等磁力線圖、等震線圖。另外，還有等壓線、等風(fēng)速線、等日照線、等云量線、等濕度線、等密度線、等透明度線、等鹽分含量線、等時(shí)線等圖。

從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的角度講，等值線圖具有以下性質(zhì)：

1)等值線通常是一條光滑連續(xù)曲線；

2)對(duì)于給定的某個(gè)高度值Zc，相應(yīng)的等值線數(shù)量不止一條；

3)由于定義域是有界的，等值線可能是閉合的，也可能是不封閉的；

4)等值線一般不相互交錯(cuò)。

其中，不封閉的等值線成為開放等值線。對(duì)于指定邊界區(qū)域，開放等值線與邊界線相交。

等值線地圖的編制，通常是在地理底圖上標(biāo)出制圖對(duì)象的相對(duì)點(diǎn)位(測(cè)站)的數(shù)值，然后把數(shù)值相等的點(diǎn)聯(lián)成圓滑曲線，勾畫出制圖對(duì)象的空間結(jié)構(gòu)特征。等值線地圖通常輔以分層設(shè)色，以提高地圖的直觀效果。如通常等高線圖以紅色表現(xiàn)地勢(shì)高點(diǎn)如山峰丘陵、藍(lán)色或綠色表示地勢(shì)低點(diǎn)如河流湖泊，中間等值線填充過渡顏色突出地勢(shì)起伏及其間的漸變關(guān)系，更形象地表現(xiàn)地形的區(qū)域變化。

除此之外，根據(jù)工作需要，等值線圖還要進(jìn)行一些面積統(tǒng)計(jì)，如計(jì)算某相鄰等值線區(qū)域面積，統(tǒng)計(jì)指定值范圍[Zc1,Zc2]內(nèi)所有相關(guān)區(qū)域分布。

目前實(shí)現(xiàn)上述兩種需求的技術(shù)主要有：

1.背景網(wǎng)格法。對(duì)等值線散點(diǎn)網(wǎng)格化，每一個(gè)矩形網(wǎng)格單元根據(jù)結(jié)點(diǎn)平均值填充對(duì)應(yīng)顏色，生成帶顏色的網(wǎng)格曲面?？梢詫?shí)現(xiàn)等值線間的顏色過渡。通過統(tǒng)計(jì)等值線間區(qū)域的網(wǎng)格數(shù)量，計(jì)算該區(qū)域面積。

該方法的缺陷在于：1)網(wǎng)格與原始等值線不完全吻合。由于網(wǎng)格化算法本身的特點(diǎn)，原始點(diǎn)與網(wǎng)格相同位置的插值點(diǎn)存在一定的誤差，造成統(tǒng)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2)邊界處形成鋸齒，影響圖形效果。

2.等值線間多邊形法。相鄰兩條或多條等值線間生成多邊形，對(duì)多邊形顏色填充，計(jì)算多邊形面積。

方法2不足：

1)需要人工連接相鄰等值線端點(diǎn)，與邊界一起組成區(qū)域多邊形，操作繁瑣。

2)對(duì)于相鄰開放等值線組成的多邊形區(qū)域中包含閉合等值線，或多個(gè)閉合等值線互相嵌套的情況，每次填充顏色時(shí)要與其它關(guān)聯(lián)多邊形比較，先填充外圈，再填充內(nèi)圈；計(jì)算面積時(shí)也要由外部區(qū)域面積減去閉合等值線面積。多邊形不具有獨(dú)立性，計(jì)算和編輯復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種生成等值線多邊形的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種生成等值線多邊形的方法，包括如下步驟：

步驟S1，選取等值線圖G，其中，所述等值線圖G包括：邊界曲線集、閉合等值線集、開放等值線集；

步驟S2，從所述等值線圖G中，求取所有開放等值線與邊界線的交點(diǎn)，存入交點(diǎn)鏈表C，并根據(jù)交點(diǎn)到邊界起點(diǎn)的距離進(jìn)行排序；

步驟S3，根據(jù)排序結(jié)果，以每一個(gè)交點(diǎn)與其后一個(gè)交點(diǎn)的線段為起始，追蹤包括該線段在內(nèi)的多邊形，生成多邊形鏈表P；

步驟S4，將所述多邊形鏈表P中的元素依次與閉合等值線集中的元素進(jìn)行比較，查找包含關(guān)系，構(gòu)建包含關(guān)系樹T；

步驟S5，利用所述關(guān)系樹T生成多個(gè)孔洞型多邊形或常規(guī)多邊形；

步驟S6，輸出所述多邊形，并根據(jù)多邊形區(qū)域?qū)傩灾祵?duì)不同屬性多邊形進(jìn)行區(qū)分。

進(jìn)一步，在所述步驟S2中，將交點(diǎn)存入所述交點(diǎn)鏈表C，其中，所述每個(gè)交點(diǎn)在所述交點(diǎn)鏈表C中存儲(chǔ)有以下信息：對(duì)每個(gè)交點(diǎn)標(biāo)記當(dāng)前等值線序號(hào)，交點(diǎn)沿邊界線到邊界起點(diǎn)的距離，該交點(diǎn)為等值線的頭部或尾部。

進(jìn)一步，在所述步驟S3中，根據(jù)排序結(jié)果，依次求取相鄰兩個(gè)交點(diǎn)的線段為邊界的單個(gè)多邊形，并將上述計(jì)算得到的多個(gè)多邊形存入多邊形鏈表P。

進(jìn)一步，在所述步驟S4中，將所述多邊形鏈表P中的元素依次與步驟S1中的閉合等值線集中元素比較，查找如下包含關(guān)系：如果所述多邊形鏈表中的一個(gè)多邊形內(nèi)部包含所述閉合等值線集中的一個(gè)或多個(gè)閉合等值線，則構(gòu)建包含關(guān)系樹T。

進(jìn)一步，所述關(guān)系樹T為多叉樹，其根節(jié)點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的多邊形，其他結(jié)點(diǎn)分別代表一根閉合等值線，根節(jié)點(diǎn)外，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)等值線均包括在其父節(jié)點(diǎn)多邊形內(nèi)部。

進(jìn)一步，在所述步驟S5中，所述利用關(guān)系樹T生成多個(gè)孔洞型多邊形或常規(guī)多邊形，包括：

首先由根結(jié)點(diǎn)與其子節(jié)點(diǎn)生成多邊形pk1，然后遍歷其子節(jié)點(diǎn)，如果任一節(jié)點(diǎn)包含子節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)與其所有子節(jié)點(diǎn)生成孔洞型多邊形pki，若該節(jié)點(diǎn)不包含子節(jié)點(diǎn)，則直接返回該節(jié)點(diǎn)上的多邊形，依次類推，生成該樹中所有多邊形。

進(jìn)一步，在所述步驟S6中，所述根據(jù)多邊形區(qū)域?qū)傩灾祵?duì)不同屬性多邊形進(jìn)行區(qū)分，包括如下步驟：對(duì)不同屬性的多邊形采用不同的顏色進(jìn)行填充，以示區(qū)別。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生成等值線多邊形的方法，由邊界與開放等值線，閉合等值線共同生成一系列相互完全獨(dú)立的實(shí)心或具有孔洞的多邊形，每一個(gè)多邊形代表相鄰等值線之間的唯一區(qū)域，不存在多邊形內(nèi)部包含其他閉合線的情況。由于生成的每個(gè)多邊形都具有獨(dú)立性，在顯示填充和計(jì)算面積時(shí)，無需考慮其它多邊形，只需對(duì)當(dāng)前多邊形進(jìn)行操作。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生成等值線多邊形的方法的流程圖；

圖2a和圖2b為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的某等值線分布圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將曲線的隊(duì)列連接成完整多邊形的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多邊形關(guān)系樹構(gòu)建及孔洞多邊形生成的示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的關(guān)系樹的示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的孔洞型多邊形的形態(tài)與填充效果的示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例生成的等值線多邊形結(jié)果的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的生成等值線多邊形的方法，包括如下步驟：

步驟S1，選取等值線圖G。

其中，等值線圖G包括：邊界曲線B{b1,b2,…,bm}，閉合等值線集O{o1,o2,…,or},開放等值線集L{l1,l2,…,ln}。其中，m為邊界點(diǎn)的個(gè)數(shù)，r為閉合等值線的條數(shù)，n為開放等值線條數(shù)。

步驟S2，從等值線圖G中，求取所有開放等值線與邊界線的交點(diǎn)，存入交點(diǎn)鏈表C，并根據(jù)交點(diǎn)到邊界起點(diǎn)的距離進(jìn)行排序。

具體地，求取每條開放等值線與邊界的交點(diǎn)，存入交點(diǎn)鏈表C{c1,c2,…,c2n}。其中，每個(gè)交點(diǎn)在交點(diǎn)鏈表C中存儲(chǔ)有以下信息：每一個(gè)交點(diǎn)ck中中都標(biāo)記了當(dāng)前等值線序號(hào)ck.k，交點(diǎn)沿邊界線到邊界起點(diǎn)的距離ck.s，該交點(diǎn)為等值線的頭部還是尾部ck.bTail。

然后，按照交點(diǎn)到邊界起點(diǎn)的距離ck.s由小到大對(duì)鏈表C進(jìn)行排序。

步驟S3，根據(jù)排序結(jié)果，以每一個(gè)交點(diǎn)與其后一交點(diǎn)的線段為起始，追蹤包括該線段在內(nèi)的多邊形，生成多邊形鏈表P。

具體地，根據(jù)排序結(jié)果，依次求取相鄰兩個(gè)交點(diǎn)的線段為邊界的單個(gè)多邊形，并將上述計(jì)算得到的多個(gè)多邊形存入多邊形鏈表P。以(c1,c2)線段為起點(diǎn)，追蹤序號(hào)為c1.k，c2.k的等值線之間的多邊形。

按照交點(diǎn)鏈表中的順序依次求取以c2-c3),…,(c2n-1,c2n),(c2n,c1)線段為邊界的單個(gè)多邊形，存入多邊形鏈表P{p1,p2,…,pw},w為開放等值線多邊形個(gè)數(shù)。對(duì)每一個(gè)追蹤過的線段(ck,ck+1),標(biāo)記為已查找，ck.bTraced＝true。

步驟S4，將多邊形鏈表P中的元素依次與閉合等值線集中的元素進(jìn)行比較，查找包含關(guān)系，構(gòu)建包含關(guān)系樹T。

具體地，將多邊形鏈表P中的元素依次與步驟S1中的閉合等值線集O中元素比較，查找如下包含關(guān)系：如果多邊形鏈表中的一個(gè)多邊形內(nèi)部包含閉合等值線集中的一個(gè)或多個(gè)閉合等值線，則構(gòu)建包含關(guān)系樹T。

多邊形鏈表P中的元素依次與閉合等值線集O中元素比較，查找包含關(guān)系。若多邊形pk內(nèi)部包含閉合等值線OK{ok1,ok2,…,okr},則構(gòu)建包含關(guān)系樹T。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，T為多叉樹，其根節(jié)點(diǎn)為pk，其他結(jié)點(diǎn)分別代表OK中一根閉合等值線。除根節(jié)點(diǎn)外，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)等值線都包含在其父節(jié)點(diǎn)多邊形內(nèi)部。

步驟S5，利用關(guān)系樹T生成多個(gè)孔洞型多邊形或常規(guī)多邊形。

具體地，首先由根結(jié)點(diǎn)pk與其子節(jié)點(diǎn){ok1,ok2,..,okj}生成多邊形pk1，然后遍歷其子節(jié)點(diǎn){ok1,ok2,..,okj},若任一結(jié)點(diǎn)oki包含子節(jié)點(diǎn)，則oki與它的所有子節(jié)點(diǎn)生成孔洞型多邊形pki，若oki不包含子節(jié)點(diǎn)，則直接返回oki上的多邊形。依次類推，生成該樹中所有多邊形。

步驟S6，輸出多邊形，并根據(jù)多邊形區(qū)域?qū)傩灾祵?duì)不同屬性多邊形進(jìn)行區(qū)分。

具體地，根據(jù)多邊形區(qū)域?qū)傩灾祵?duì)不同屬性多邊形進(jìn)行區(qū)分，包括如下步驟：對(duì)不同屬性的多邊形采用不同的顏色進(jìn)行填充，以示區(qū)別。

下面參考圖2至圖7對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的生成等值線多邊形的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

(1)追蹤開放等值線與邊界組成的多邊形

圖2a示出了等值線的分布圖，開放等值線與邊界存在一系列交點(diǎn)C1，C2，…,C16。。

參考圖2b，以C2-C3為例，執(zhí)行如下步驟：

1.清空曲線段隊(duì)列D，設(shè)定C2為當(dāng)前起點(diǎn)；

2.取出邊界上C2-C3之間的曲線段，存入當(dāng)前曲線隊(duì)列D；

3.由C3中包含的等值線信息，追蹤C(jī)3與C4之間的等值線，并存入曲線隊(duì)列D；

4.獲取C4-C5之間邊界子曲線，存入曲線隊(duì)列D；

5.由C5中包含的等值線序號(hào)信息，追蹤C(jī)5與C6之間的等值線，存入曲線隊(duì)列D；

6.獲取C6-C7之間邊界子曲線，存入隊(duì)列D；

7.由C7中包含的等值線序號(hào)信息，追蹤C(jī)7與C2之間的等值線，存入曲線隊(duì)列D；

8.由于C2為初始起點(diǎn)，所以此次追蹤完成。將曲線追的隊(duì)列連接成一個(gè)完整多邊形，如圖3所示。

(2)多邊形關(guān)系樹構(gòu)建及孔洞多邊形生成

參考圖4，以上一步驟生成的多邊形為例，P0是開放等值線與邊界形成的多邊形，p1,p2,p3,p4,p5為原始閉合多邊形。

1.我們判斷{p1,p2,p3,p4，p5}中哪些是包含在P0內(nèi)部的。方法為逐一去閉合多邊形pi上一點(diǎn)x0,y0，判斷該店是否在p0內(nèi)部，若在，則pi為多邊形p0內(nèi)部多邊形，反之，則為外部多邊形。通過比較，可得{p1,p2,p3,p4}為包含在p0內(nèi)部的多邊形。

2.兩兩比較{p1,p2,p3,p4},構(gòu)建包含關(guān)系樹，如圖5所示。

3.逐層生成多邊形。

如圖6所示，根節(jié)點(diǎn)p0包含子節(jié)點(diǎn)p1，則p0與p1生成孔洞型多邊形p0_1,p1包含子節(jié)點(diǎn)p2,p3，則p1與p2,p3生成孔洞型多邊形p1_2_3，依次類推，將新生成的多邊形存入輸出鏈表P_NEW。P3,p4不包含子節(jié)點(diǎn)，則直接存入P_NEW。

一個(gè)多邊形p1和它內(nèi)部包含的多邊形p2生成孔洞型多邊形具體方法為：

1)查找p1與p2之間最近點(diǎn)，pt1(x11,y11),pt2(x22,y22)，pt1在p1上，pt2在p2上；

2)追蹤p1起點(diǎn)到pt1所有點(diǎn)，存入曲線點(diǎn)鏈表L；

3)若p1曲線為順時(shí)鐘方向，則p2以pt2為起點(diǎn)沿著逆時(shí)鐘方向獲取該曲線上所有點(diǎn)，存入L；

4)將pt1到p1尾部所有點(diǎn)存入L；

5)由L生成新曲線。

圖7示出了孔洞型多邊形p1_p2_p3形態(tài)與填充效果。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生成等值線多邊形的方法，由邊界與開放等值線，閉合等值線共同生成一系列相互完全獨(dú)立的實(shí)心或具有孔洞的多邊形，每一個(gè)多邊形代表相鄰等值線之間的唯一區(qū)域，不存在多邊形內(nèi)部包含其他閉合線的情況。由于生成的每個(gè)多邊形都具有獨(dú)立性，在顯示填充和計(jì)算面積時(shí)，無需考慮其它多邊形，只需對(duì)當(dāng)前多邊形進(jìn)行操作。

本發(fā)明利用開放等值線與邊界交點(diǎn)追蹤多邊形，由多邊形包含關(guān)系樹逐層生成多邊形技術(shù)，具有以下有益效果：

1.操作簡(jiǎn)單，用戶選擇數(shù)據(jù)即可，無需過多交互。

2.生成效果好，每一個(gè)多邊形代表相鄰等值線之間的唯一區(qū)域，不存在多邊形內(nèi)部包含其他閉合線的情況。

3.在顯示填充和計(jì)算面積時(shí)，無需考慮其它多邊形，只需對(duì)當(dāng)前多邊形進(jìn)行操作。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。