本發(fā)明涉及地圖制圖與地圖綜合領(lǐng)域，具體是一種stroke特征約束的樹狀河系層次關(guān)系構(gòu)建及簡化方法。

背景技術(shù)：

河系描述了自然河流的網(wǎng)絡(luò)連通與分布情況，是主要的基礎(chǔ)地理信息要素之一，在地圖表達時是不可或缺的骨架。河系通常包括樹枝狀、格狀、羽毛狀等類型，其中樹狀河系具有明顯的層次結(jié)構(gòu)和密度特征，主流、支流蘊含著空間上的“父子關(guān)系”，既無環(huán)路，河網(wǎng)密度又存在區(qū)域性差異。因此，當對樹狀河系進行綜合選取時，必須保持這些主干河流，而且能夠反映河系的空間結(jié)構(gòu)特征和河網(wǎng)的密度差異，實際選取過程中主觀經(jīng)驗判斷處理較多，致使自動化水平不高，也直接導(dǎo)致了該領(lǐng)域的研究演變?yōu)闊狳c和難點。

河流選取模型通常包括一元回歸、多元回歸、開方根等簡單選取模型及模糊數(shù)學(xué)、綜合指標等結(jié)構(gòu)化綜合模型。其中，一元回歸模型、多元回歸模型分別依據(jù)單位面積內(nèi)河流長度、河流長度與條數(shù)關(guān)聯(lián)實現(xiàn)河流的選??；方根模型則依據(jù)地物要素選取數(shù)量與地圖比例尺之間的關(guān)系，通過計算確定新比例尺下的河流數(shù)量進行選取。簡單選取模型往往缺少對于河流空間結(jié)構(gòu)的考慮。結(jié)構(gòu)化綜合是指顧及地圖要素分布特點及規(guī)律的綜合。河系結(jié)構(gòu)化綜合通常包括模糊數(shù)學(xué)模型和綜合指標模型等。其中，模糊數(shù)學(xué)模型考慮了河流的長度、密度、相對重要性和河網(wǎng)類型等因素，從而建立模糊綜合評判矩陣進行河流選?。痪C合指標模型則分析河系簡化涉及的多種因素，以河流長度為主要依據(jù)，并輔以河網(wǎng)密度和河流所處層次等標準，從而將河流等級、長度、層次組合起來進行河流選取。然而，結(jié)構(gòu)選取模型能夠顧及河系密度差異確定河流選取標準，但是處理過程復(fù)雜，難以自動化實現(xiàn)。概括有關(guān)以上兩類模型的現(xiàn)有研究，鮮見綜合應(yīng)用河系數(shù)量、語義、幾何、拓撲、結(jié)構(gòu)特征來進行河系選取的方法，更缺乏特征智能識別的研究，這也是容易導(dǎo)致簡化后河系的空間分布特征遭到破壞的重要原因。

基于層次關(guān)系的河系簡化方法為綜合集成應(yīng)用河流選取多項指標提供了一種較好的解決思路，其本質(zhì)是依據(jù)河系樹來確定河系的層次關(guān)系，進而對其進行逐層選取。河系樹結(jié)構(gòu)的構(gòu)建基于paiva提出的兩個重要角度假設(shè)：“180°假設(shè)”和“銳角假設(shè)”，結(jié)合河段之間的父子關(guān)系，以河源向下游追蹤的方式構(gòu)建河系樹，與此同時確定河流的層次關(guān)系。毋河海較早研究了河系樹結(jié)構(gòu)的建立方法，并提出了河系遞歸特征的樹結(jié)構(gòu)模型，但主流干流仍靠長度識別或者人工指定；郭慶勝等根據(jù)子河系呈現(xiàn)的空間特征，提出利用空間推理的方法確定水流流向和主支流層次關(guān)系，豐富擴展了“180°假設(shè)”和“銳角假設(shè)”的應(yīng)用范圍；thomson等提出基于知覺組織原則構(gòu)建河流stroke方法，卻僅涉及到建立河系樹某些環(huán)節(jié)的處理，并未形成完整的解決方案；張園玉等結(jié)合樹狀河系自身的結(jié)構(gòu)特點和圖論思想，提出了基于圖論的河系結(jié)構(gòu)模型，盡管簡化了人工操作，自動化程度仍有欠缺。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種stroke特征約束的樹狀河系層次關(guān)系構(gòu)建及簡化方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種stroke特征約束的樹狀河系層次關(guān)系構(gòu)建及簡化方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)實際空間數(shù)據(jù)庫中樹狀河系的組織方式，研究基于樹狀河系有向拓撲樹(dtt)的河系特征智能識別方法；

b、依據(jù)樹狀河系的有向拓撲樹，綜合stroke對象語義、幾何特征及拓撲特征，從河口出發(fā)，采取下游向上游追蹤方法構(gòu)建樹狀河系層次關(guān)系；

c、依據(jù)樹狀河系層次關(guān)系自動識別包括河流間距與河網(wǎng)密度的結(jié)構(gòu)特征，提出整體數(shù)量確定和分層選取等算法，實現(xiàn)樹狀河系的自動簡化。

作為本發(fā)明進一步的方案：構(gòu)建樹狀河系層次關(guān)系的具體過程包括：

步驟1，以河系河口作為追蹤起始結(jié)點，河口關(guān)聯(lián)弧段作為追蹤弧段，得到弧段的另一個結(jié)點，將其作為追蹤結(jié)點；

步驟2，追蹤結(jié)點關(guān)聯(lián)弧段作為stroke候選集r{aop，aor，…}，并計算弧段夾角{∠aop，∠aor，…}；

步驟3，依據(jù)河流名稱、河流類別、夾角值的優(yōu)先級順序依次建立stroke，且保證一個弧段只能在一個stroke結(jié)構(gòu)中，直至r＝φ；

步驟4，重復(fù)步驟2、步驟3，直至無法得到追蹤弧段；

步驟5，上面的追蹤弧段構(gòu)成rivstroke，同時記錄下rivstroke中所有的追蹤結(jié)點，將追蹤結(jié)點作為河系河口，迭代步驟1到步驟4，直到?jīng)]有追蹤結(jié)點。

作為本發(fā)明進一步的方案：構(gòu)建時，選擇有向拓撲樹中高等級河數(shù)量最多的或者長度最長的結(jié)點作為該河系河口，且保證一個河系只有一個河口。

作為本發(fā)明進一步的方案：在建立樹狀河系層次關(guān)系時，連接的判斷原則包括以下兩大類：

(1)語義一致性：首先將河流名稱相同的河流弧段連接為同一stroke，然后將河流類別相同的河流弧段連接為同一stroke；

(2)方向一致性：相連弧段符合良性延續(xù)性原則，連接過渡自然，同時夾角越接近180°，越可能連接為同一stroke；流向相反的河流不能連接為同一stroke。

作為本發(fā)明進一步的方案：樹狀河系層次關(guān)系的簡化方法包括以下步驟：

步驟100：確定整體選取數(shù)量

整體選取數(shù)量用方根模型確定，方根模型如(1)式所示：

式中：nf為新編地物數(shù)量；na為原始地物數(shù)量；ma為原始地圖比例尺分母；mf為新編地圖比例尺分母，x為經(jīng)驗系數(shù)，x的取值范圍通常為1-5；

步驟200：由外及內(nèi)分層剔除葉結(jié)點

確定河系的選取數(shù)量后，通過河流剔除方式實現(xiàn)河流的選取。

河流的選取通過由外及內(nèi)分層河流剔除的方法。

作為本發(fā)明進一步的方案：由外及內(nèi)分層河流剔除選取方法是一種循環(huán)處理方法，每一次循環(huán)包括四個步驟：

步驟1：遍歷整條河系，根據(jù)河系層次，統(tǒng)計各個層次的子懸掛?。?/p>

步驟2：將剔除數(shù)量分配到各個層次；

步驟3：在各個層次的剔除數(shù)量分配到各個子流域；

步驟4：在子流域內(nèi)部同一個層次上依據(jù)河流長度和河流間距剔除河流；

如此循環(huán)，直至剔除的河段數(shù)量滿足根據(jù)方根模型確定的整體剔除總數(shù)，循環(huán)結(jié)束。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟2中，選取數(shù)量非均等分配，將整體的剔除指標分配到各個層次的河流，各個河流分配到的數(shù)量按下述公式計算：

式中，nci為第i層河流的剔除數(shù)量；nc為總的剔除數(shù)量；nmi為第i層子懸掛數(shù)量；nm為各個層次的子懸掛弧總數(shù)。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟4中，應(yīng)用式(3)采用加權(quán)求和的方式計算每一條河流的重要性指數(shù)ir:

ir＝αl+βd(3)

式中，α、β分別為河流長度l和河流間距d的權(quán)重系數(shù)，介于0-1之間且累加和為1。

作為本發(fā)明進一步的方案：當存在兩條河流的重要性指數(shù)ir相同時，選擇max(α、β)對應(yīng)的指標進行判斷；若權(quán)重系數(shù)α、β相等，默認按河流長度指標進行選取；若長度指標也相等，則隨機任選其一。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明首先依據(jù)樹狀河系的有向拓撲樹進行河系特征自動識別，然后綜合考慮stroke對象語義、幾何及拓撲等特征，構(gòu)建stroke特征約束的河系層次關(guān)系，最后依據(jù)河系層次關(guān)系識別河流間距、河網(wǎng)密度等結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計提出河系自動簡化方法。本發(fā)明提出的河系簡化方法自動化程度高，簡化結(jié)果準確率、精確度較已有算法都有所提高，同時能夠很好的顧及河網(wǎng)空間分布及密度差異，保留河系骨架。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的stroke特征約束的樹狀河系層次關(guān)系構(gòu)建及簡化方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的樹狀河系有向拓撲示意圖；

圖3為本發(fā)明樹狀河系河口識別示意圖；

圖4為本發(fā)明構(gòu)建stroke特征約束的樹狀河系方法示意圖；

圖5為本發(fā)明stroke特征約束下生成的河系層次關(guān)系示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的基于層次關(guān)系的河系簡化方法流程示意圖；

圖7為本發(fā)明河流間距值的計算方法；

圖8為本發(fā)明河系選取實驗結(jié)果對比圖，其中，圖8(a)為1:20萬資料圖，圖8(b)為1:50萬手工簡化圖，圖8(c)為逐層分解選取指標編繪1:50萬簡化圖，圖8(d)為分層河流剔除選取1:50萬簡化圖。

圖9為河流重要性指數(shù)公式中參數(shù)α、β部分取值及相應(yīng)選取結(jié)果圖，其中，圖9(a)為α＝1.0、β＝0.0時的河系選取結(jié)果圖，圖9(b)為α＝0.8、β＝0.2時的河系選取結(jié)果圖，圖9(c)為α＝0.4、β＝0.6時的河系選取結(jié)果圖，圖9(d)為α＝0.0、β＝1.0時的河系選取結(jié)果圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖2所示為樹狀河系有向拓撲示意圖。拓撲簡而言之是通過把空間實體抽象為與其大小、形狀無關(guān)的“點”，而把連接實體的線路抽象成為“線”，并進而以圖的形式來表示這些點與線之間關(guān)系的數(shù)學(xué)方法，旨在研究這些點、線之間的相連接關(guān)系。表示點和線之間關(guān)系的圖通常被稱為拓撲結(jié)構(gòu)圖。樹狀河系帶有流向的拓撲結(jié)構(gòu)圖也稱有向拓撲樹(directedtopologytree，簡稱dtt)，該ddt是結(jié)點和結(jié)點之間弧段的集合，弧段(邊)的方向定義為從流經(jīng)起始結(jié)點到終止結(jié)點時的方向。一個結(jié)點的“出度”表示為所有以該結(jié)點為起始結(jié)點的弧段的數(shù)量，“入度”則是所有以該結(jié)點為終止結(jié)點的弧段的數(shù)量，結(jié)點的度則是其出度和入度的總和。河源是出度為1、入度為0的結(jié)點，如圖2中結(jié)點l所示；河口是出度為0、入度為1的結(jié)點，如圖2中結(jié)點a所示；匯入點是出度等于大于1、入度等于大于1的結(jié)點，如圖2中結(jié)點o所示；匯入點中有兩種特殊的結(jié)點，連通點是出度為1、入度為1的結(jié)點，如圖2中結(jié)點y所示；分岔點是出度大于1、入度等于大于1的結(jié)點，如圖2中結(jié)點r所示。

在實際空間數(shù)據(jù)庫中，一條河流因與其他河流交匯，被打散成多條弧段，但它的圖層、要素、名稱等語義信息，長度、角度、流向等幾何信息均融入至弧段中，如弧段的圖層名稱(layerid)、要素名稱(featureid)、河流名稱(nameid)蘊含了河流語義屬性；弧段的geometry蘊含了河流的幾何形狀；弧段的首結(jié)點到尾結(jié)點的方向則代表著河流從起點流向終點。河流匯入其他河流的匯入關(guān)系則融入到匯入點對應(yīng)之結(jié)點中，用結(jié)點的關(guān)聯(lián)弧段表示。河流的語義特征、流向等幾何特征、出入度等拓撲特征構(gòu)成了樹狀河系的有向拓撲樹，基于這一帶有語義信息的有向拓撲樹，可智能識別特征，并推理河系層次關(guān)系。建立樹狀河系層次關(guān)系，首先將基線數(shù)據(jù)導(dǎo)入，分河流(弧段)和結(jié)點(河源河口、匯入點)組織數(shù)據(jù)；其次，根據(jù)河系的有向拓撲樹，自動識別河系河口，設(shè)置樹狀河系的stroke約束規(guī)則，確定整個河系的主流；然后，智能迭代，追蹤主流的匯入點，一級河流的匯入點追蹤出來的為二級河流，依次類推，判斷出各等級支流。河口是出度為0、入度為1的結(jié)點，如圖2中結(jié)點a所示。已有大多文獻根據(jù)河流流向，采用從河源開始，由上游向下游逐漸追蹤的方式建立河系樹，然而，仔細探究樹狀水系的結(jié)構(gòu)特征可以發(fā)現(xiàn)，上游河段通常結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在多個匯入點形成多個主支流交匯處，但下游河段的河口往往只有一個。河系河口是河流匯入湖泊水系或其他水系面的地方，一般是整個河系最寬的地方，也是河系中的主流的必經(jīng)結(jié)點。河口拓撲特征明顯，易于識別，且數(shù)量極少，可以提高計算效率及準確率。因此，本發(fā)明在已有河系正確流向方向的基礎(chǔ)上，從河口出發(fā)，采取下游向上游追蹤構(gòu)建stroke特征約束的樹狀河系。

圖3所示為樹狀河系河口識別示意圖。通常一個樹狀河系只有一個河口，但由于數(shù)據(jù)采集質(zhì)量問題或者實際確實存在多個河口的情況，因此需要對這些河口結(jié)點進行探索計算，追蹤出stroke特征約束的樹狀河系(以下簡稱rivstroke)，如圖3所示。構(gòu)建時，應(yīng)選擇有向拓撲樹中中高等級河數(shù)量最多的或者長度最長的結(jié)點作為該河系河口，保證一個河系只有一個河口。若出現(xiàn)兩個河口，如圖3中的河口a與河口b，從河口a、河口b分別追蹤出rivstroke_a(aopqrl)、rivstroke_b(byr)，分別計算rivstroke_a和rivstroke_b中高等級河流數(shù)量，并選擇數(shù)量多的結(jié)點作為河口；如果數(shù)量一樣，則通過比較rivstroke_a和rivstroke_b的長度，選擇長度較長的結(jié)點作為河系河口。

圖4所示為構(gòu)建樹狀河系stroke方法示意圖。在建立樹狀河系stroke時，連接的判斷原則一般包括以下兩大類：

(1)語義一致性。首先將河流名稱相同的河流弧段連接為同一stroke，然后將河流類別相同的河流弧段連接為同一stroke，如常年河、干涸河、時令河等類別。

(2)方向一致性。相連弧段符合良性延續(xù)性原則，連接過渡自然，同時夾角越接近180°，越可能連接為同一stroke；流向相反的河流不能連接為同一stroke。

根據(jù)已經(jīng)確定的河口，以及上述連接原則，樹狀河系stroke以圖4為例，構(gòu)建的方法與過程如下：

步驟1，河系河口作為追蹤起始結(jié)點(點a)，河口關(guān)聯(lián)弧段作為追蹤弧段(弧段ao)，得到弧段的另一個結(jié)點(點o)，將其作為追蹤結(jié)點；

步驟2，追蹤結(jié)點關(guān)聯(lián)弧段作為stroke候選集r{aop，aor，…}，并計算弧段夾角{∠aop，∠aor，…}；

步驟3，依據(jù)河流名稱、河流類別、夾角值的優(yōu)先級順序依次建立stroke，且保證一個弧段只能在一個stroke結(jié)構(gòu)中，直至r＝φ；

步驟4，重復(fù)步驟2、步驟3，直至無法得到追蹤弧段；

步驟5，上面的追蹤弧段構(gòu)成rivstroke，同時記錄下rivstroke中所有的追蹤結(jié)點，將追蹤結(jié)點作為河系河口，迭代步驟1到步驟4，直到?jīng)]有追蹤結(jié)點。

圖5所示為stroke特征約束下生成的河系層次關(guān)系示意圖。河系層次關(guān)系隱藏在構(gòu)建rivstroke的迭代過程中，所有由河系河口追蹤出來的rivstroke為一級河流。由一級河流中匯入點(其中不包含分岔點)分出去的支流可以看做是二級河流，故一級河流的匯入點追蹤出來的rivstroke為二級河流。依次類推，匯入點在哪個等級上追蹤出來的河流就是下一等級的河流。從河流分岔點分出去的河流認為是河系的另一個分支，也可以看作為另外一個河系，因此，從分岔點分出去的河流被認為是與分岔點其他河流同一等級，視為二級河流。圖5中，一級河流有河流1(l1～l5)，二級河流有河流3(l6l9)、河流5(l11l12)、河流9(l14l15l16l17l18)、河流13(l24l25)、河流2(l7l8)，三級河流有河流4(l10)、河流6(l13)、河流7(l19)、河流8(l20)、河流11(l21l22)、河流12(l26)，四級河流有河流10(l23)。

圖6所示為基于層次關(guān)系的河系簡化方法流程示意圖。

簡化河系過程中通常需要考慮多種因素，如河流長度、河網(wǎng)密度、河網(wǎng)類型、等級、層次等，其中河流長度是最基本的選取指標，但河流長度不能全面準確衡量河流的重要性。顧及stroke特征約束的河流層次關(guān)系綜合考慮了河流的語義特征、幾何特征、拓撲特征，標識了河流的重要性。層次關(guān)系反映了主支流的關(guān)系，一般說來，某一主流擁有支流數(shù)量越多，則等級越高，當然處在上層的河流就具有相對重要的位置；另一方面，按層次關(guān)系確定的河流層次深度與以某河流為主流的子流域的河流總數(shù)成正比，在主流長度一定的情況下，子流域的河流總數(shù)越大，則河網(wǎng)密度越大，空間分布特征越復(fù)雜，或者說對于長度相似的兩條河流而言，支流數(shù)量較多的河流(既層次越深的河流)所流經(jīng)區(qū)域的河網(wǎng)密度越大?；诤酉祵哟侮P(guān)系的簡化方法包括以下兩個主要步驟：

步驟100：確定整體選取數(shù)量

整體選取數(shù)量可以用方根模型確定，方根模型如(1)式所示：

式中：nf為新編地物數(shù)量；na為原始地物數(shù)量；ma為原始地圖比例尺分母；mf為新編地圖比例尺分母，x為經(jīng)驗系數(shù)，x的取值受河流密度、新編圖的制圖目的等因素影響，取值范圍通常為1-5。

步驟200：由外及內(nèi)分層剔除葉結(jié)點

確定河系的選取數(shù)量后，河流的選取可通過“河流保留”與“河流剔除”兩種方式實現(xiàn)。張青年等根據(jù)河系層次關(guān)系，采取“由上及下”(由第1層到第n層)的河流逐層保留選取方法，通過逐層保留主干河系完成河流選取，盡管這可以較好地保留河系比較重要、層次較高的主要河流，但在選取過程中經(jīng)常出現(xiàn)刪除整條河系的情況，從而破壞了河流的空間分布形態(tài)，且無法保證河系邊緣的連通性，會造成河系邊緣的斷流。

本發(fā)明提出了一種根據(jù)河系拓撲關(guān)系進行“由外及內(nèi)”分層河流剔除的選取方法。河流的選取重點集中在樹結(jié)構(gòu)的葉結(jié)點集合中。通過觀察樹狀河系拓撲特征可以發(fā)現(xiàn)，樹狀河系主要由“懸掛弧”和“主干弧”組成。懸掛弧是指弧段(河段)的某一端點未與其他任意一條弧段的端點相連的弧，處在河系外部邊緣，主要是無支流的小河系；主干弧是指連接各個弧段的中間弧段。河系分層之后，懸掛弧可分為兩類：與同層次弧段相連的懸掛??；與不同層次弧段相連的懸掛弧。其中與不同層次弧段相連的懸掛弧連接的都是上層弧段，與相連弧段相比，具有相對低一級的重要性，稱為“子懸掛弧”，子懸掛弧是需要剔除的弧段對象。

分層河流剔除選取方法是一種循環(huán)處理方法，每一次循環(huán)包括四個步驟：

步驟1：遍歷整條河系，根據(jù)河系層次，統(tǒng)計各個層次的子懸掛??；

步驟2：將剔除數(shù)量分配到各個層次；

步驟3：在各個層次的剔除數(shù)量分配到各個子流域；

步驟4：在子流域內(nèi)部同一個層次上依據(jù)河流長度和河流間距剔除河流。

如此循環(huán)，直至剔除的河段數(shù)量滿足根據(jù)方根模型確定的整體剔除總數(shù)，循環(huán)結(jié)束。

下面分為數(shù)量分配和河流選取兩個方面闡明。

(1)選取數(shù)量非均等分配

首先，將整體的剔除指標分配到各個層次的河流，各個河流分配到的數(shù)量按下述公式計算：

式中，nci為第i層河流的剔除數(shù)量；nc為總的剔除數(shù)量；nmi為第i層子懸掛數(shù)量；nm為各個層次的子懸掛弧總數(shù)。選取數(shù)量按四舍五入處理為整數(shù)。然后，將各個層次的剔除數(shù)量分配到各個子流域(河系的一級支流)仍按公式(2)計算，但各個符號的含義略有變化。nci為該子流域第i層河流的剔除數(shù)量；nc為整條河系第i層總的剔除數(shù)量；nmi為該子流域第i層子懸掛數(shù)量；nm為該河系總的子懸掛弧總數(shù)。按公式(2)計算，子流域若是含支流少或無支流的小河系，剔除數(shù)量可能是0，對此如果存在許多小河系，則將這些小河系進行統(tǒng)計相加作為一個整體，按照式(2)計算得到該整體的剔除數(shù)量。

(2)顧及河系分布差異的河流選取

河流的選取需要顧及河流的空間特征，而河流的長度和密度對于維持河流的空間特征具有直接的影響，故本發(fā)明在子流域內(nèi)部同一個層次上依據(jù)河流長度和河流間距剔除河流。為保存化簡后河系的空間分布特征不變，長度更大、間隔更遠的河流應(yīng)該得到保留；相反長度較小、間隔較近的河流應(yīng)該予以刪除。但實際情況中，對于長度小、間隔大或者長度大、間隔小的河流尚無明確辦法進行區(qū)別選取，所以本發(fā)明應(yīng)用式(3)采用加權(quán)求和的方式計算每一條河流的重要性指數(shù)ir:

ir＝αl+βd(3)

式中，α、β分別為河流長度(l)和河流間距(d)的權(quán)重系數(shù)，介于0-1之間且累加和為1，實際使用時可在對研究區(qū)域進行反復(fù)選取試驗基礎(chǔ)上確定一個合適的經(jīng)驗值。

圖7所示為河流間距值的計算方法。

河流間距主要指某一主流同側(cè)河流的間距，本發(fā)明將某一河流與主流的交點與其前后兩條河流與主流的交點的距離之和作為該條的河流的間距值。如圖7所示，河流r2的間距值為l2(n2與n3之間的距離)與l3(n3與n4之間的距離)之和。這種方法計算河流的間距，可以充分考慮河流的上下文環(huán)境。當存在兩條河流的重要性指數(shù)ir相同時，選擇max(α、β)對應(yīng)的指標進行判斷；若此時α、β相等，默認按長度指標進行選??；若長度指標也相等，說明長度、間距、長度權(quán)重系數(shù)、間距權(quán)重系數(shù)全部相等，則隨機任選其一。

實施例1

依托中國測繪科學(xué)研究院研制的wj-iii地圖工作站，嵌入本發(fā)明提出的河系簡化方法，在c++環(huán)境下實現(xiàn)了河系層次關(guān)系的自動構(gòu)建和河流的分層選取。實驗數(shù)據(jù)取自湖北省西部部分1：20萬水系圖，共有68條河流，如圖8a所示。圖8b是手工縮編制作的1：50萬水系圖，共選取了27條河流，圖8c是已有學(xué)者按層次分解選取指標的方法編制的1:50萬水系圖。與以上3幅圖相對應(yīng)，圖8d是按照本發(fā)明方法編制的1：50萬水系圖。依據(jù)制圖經(jīng)驗，將公式(1)中的指數(shù)x取2，得到選取指標為27，與圖8b、8c的選取額度相同。采用目視比較方法評價河流選取結(jié)果，可以看出，圖8d選取的河流與圖8a、8b基本一致，河系中心弧段和邊緣弧段的選取數(shù)量分配較為合理，河流密度的區(qū)域差異及河系的空間結(jié)構(gòu)特征在縮編后的圖上保持得較好，選取的河流很好的照顧了河流長度和間距的平衡，不存在間隔較密、長度較短的河流，選取效果較好。圖8d在河系密集的子流域a中選取的河段數(shù)量比圖8b、圖8c多2(河段e、f)，在保持河系的整體空間分布結(jié)構(gòu)方面效果良好，同時圖8d剔除了圖8b、圖8c中較短的河段(河段b、c)，保證了簡化后圖形選取均為較長的河流，實現(xiàn)了河系的基本輪廓的保持；然而圖8d在子流域b中選取的河段數(shù)量比圖8b、圖8c少1(河段a、d)，此處選取不盡合理，原因在于文中提出的算法剔除了同側(cè)間距較小且河長較短的河段，但對于分布異側(cè)平衡的計算考慮不足。

為了確定公式(3)中的參數(shù)α和β，以0.1為增量，對0-1之間的11個值進行了試驗，共得到11個選取結(jié)果，部分數(shù)據(jù)見圖9。圖9中可以看到，當α＞β(長度權(quán)重較大，圖9a、9b)時，實驗數(shù)據(jù)區(qū)域b、區(qū)域c中選取的弧段均為長度相對較大的河流，相比圖9c、9d，河系分布比較密集，河流間距較??；隨著α的減小、β的增大，河系整體逐漸稀松，當α＜β(間距權(quán)重較大，圖9c、9d)時部分長度較短但與其他河流間距較大的弧段得到保留(圖9c、9d中的b1)，河流較長但間距較近的河流被剔除(圖9a、9b中的b2、b3；圖9a、9b、9c中的c1)。通過將這些選取結(jié)果挑選出的方案與圖8b對照，選出最接近圖8b的方案是α＝0.8，β＝0.2(圖9b、8d)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。