劉雨霞 何震群

(杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州 310012)

0 引言

地形圖數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)地理信息的重要數(shù)據(jù)來源，地形圖數(shù)據(jù)質(zhì)量決定了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量。隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，基礎(chǔ)地理空間信息在城市規(guī)劃建設(shè)與管理中發(fā)揮了越來越重要的作用。各種比例尺地形圖的生產(chǎn)和制作過程中，拓?fù)潢P(guān)系的建立都是必不可少的，建立正確的拓?fù)潢P(guān)系，消除非法的懸掛點(diǎn)，是地形圖數(shù)據(jù)入庫的重要工作。地形圖采集與處理的過程中，由于客觀條件的限制，難免會(huì)出現(xiàn)非法懸掛點(diǎn)和不符合要求的數(shù)據(jù)，給后續(xù)工作帶來不便。人工檢查懸掛點(diǎn)，工作量大、效率低，且易遺漏，難以達(dá)到數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的要求。借助軟件功能，開發(fā)懸掛點(diǎn)檢查工具，以計(jì)算機(jī)檢查代替人工檢查，實(shí)現(xiàn)地形圖的自動(dòng)化、批量檢查，在地形圖數(shù)據(jù)處理工作中具有重要意義。

1 Micro Station V8i及二次開發(fā)

Micro Station是由美國(guó)Bentley公司設(shè)計(jì)開發(fā)，先后經(jīng)歷了Micro Station 4.0，Micro Station 95，Micro Station J，MicroStation V8，Micro Station V8i等版本，是一款功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件系統(tǒng)，在土木、地理信息、建筑等相關(guān)行業(yè)有著廣泛的用途。V8i是在XM版基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最新版本，既是一款軟件應(yīng)用程序，也是一個(gè)技術(shù)平臺(tái)。國(guó)內(nèi)很多測(cè)繪單位，如杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、武漢市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、重慶市勘測(cè)院等，都是以Micro Station作為測(cè)繪和制圖軟件。

Micro Station根據(jù)用戶的需求提供了以下幾種可適合不同程度應(yīng)用程序開發(fā)者的程序設(shè)計(jì)語言及開發(fā)環(huán)境，如UCM，CSL，MDL，VBA及 Addins。Addins是從 V8XM 開始，Micro Station中增加的一種新的開發(fā)方式，它是基于.NET框架的，可以使用C#，C++或VB.NET等語言來開發(fā)。相比較于 MVBA，Addins能支持命令表，能編譯成DLL，相比較于MDL，Addins能用Win Form設(shè)計(jì)界面，而不是用.r資源，對(duì)開發(fā)人員而言，是一個(gè)很大的進(jìn)步。

2 算法設(shè)計(jì)

2.1 懸掛節(jié)點(diǎn)

地形圖中，節(jié)點(diǎn)總是與弧段相關(guān)聯(lián)的，與兩條弧段相連接的節(jié)點(diǎn)為偽節(jié)點(diǎn)，偽節(jié)點(diǎn)一般是正常存在的，不會(huì)對(duì)地形圖的數(shù)據(jù)質(zhì)量造成影響。僅與一條弧段相連的節(jié)點(diǎn)稱為懸掛節(jié)點(diǎn)，與懸掛節(jié)點(diǎn)相連的弧段稱為懸掛弧段。懸掛節(jié)點(diǎn)通常由兩種情況產(chǎn)生:一種是數(shù)字化時(shí)弧段過短，未相交到應(yīng)相交的弧度;一種是數(shù)字化時(shí)弧段過長(zhǎng)，超出了相交的弧段。懸掛節(jié)點(diǎn)一般是不允許存在的，對(duì)地形圖數(shù)據(jù)質(zhì)量有較大的影響，尤其是影響了地物要素拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的正確性。

2.2 傳統(tǒng)算法的缺陷

懸掛節(jié)點(diǎn)必定是弧段的端點(diǎn)，要么是起點(diǎn)，要么是終點(diǎn)。懸掛節(jié)點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是弧段與弧段未嚴(yán)格相交造成的，通常是由于數(shù)字化采集時(shí)繪制的弧段過長(zhǎng)或過短。懸掛節(jié)點(diǎn)的檢查，傳統(tǒng)做法是針對(duì)每一條弧段的起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出該點(diǎn)與相鄰弧段的距離，如果距離小于給定的限差，則認(rèn)為是合理的，否則就是懸掛點(diǎn)。通常的算法是給定一個(gè)搜索范圍，以可疑端點(diǎn)為中心，在該搜索范圍內(nèi)查找符合條件的目標(biāo)對(duì)象，依次求解可疑端點(diǎn)到目標(biāo)對(duì)象各個(gè)子線段的距離，當(dāng)存在任意段距離為0(或小于限差值)時(shí)，即意味著可疑端點(diǎn)在子線段上，反之則該可疑端點(diǎn)就是懸掛點(diǎn)。該方法需要大量的數(shù)學(xué)計(jì)算才能完成，效率低下，不適合大批量地形圖數(shù)據(jù)的懸掛點(diǎn)檢查和質(zhì)量檢查。

2.3 基于FENCE的判斷方法

MicroStation中，F(xiàn)ence(圍柵)工具是一個(gè)很強(qiáng)大的選擇工具，可以用不同的圖形構(gòu)建圍柵，來選擇設(shè)計(jì)文件中的圖形要素，形成圍柵內(nèi)容。設(shè)計(jì)懸掛點(diǎn)檢查的算法時(shí)，充分利用Fence的選擇功能，可以大大減少計(jì)算量，提高懸掛點(diǎn)判斷、檢查的效率。在每一條弧段的端點(diǎn)構(gòu)建半徑為限差的圍柵，再由圍柵去選擇弧段，如選擇的弧段只有一條，則該點(diǎn)為懸掛節(jié)點(diǎn)。

2.4 懸掛點(diǎn)判斷算法

以0.001 m為限差，即端點(diǎn)與弧段的距離在0.001 m之內(nèi)，則不認(rèn)為是懸掛點(diǎn)，算法如下:

3 應(yīng)用實(shí)例

在1∶500基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)建庫中，需要對(duì)居民地、植被、水系等面狀要素進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)面處理。懸掛點(diǎn)的檢查是構(gòu)面工作的基礎(chǔ)，將不合理的懸掛點(diǎn)檢查出來，并進(jìn)行編輯、處理，可以減少構(gòu)面工作人工判斷的工作量。以地形圖懸掛點(diǎn)檢查為例，說明在MicroStation V8i中檢查地形圖中的懸掛節(jié)點(diǎn)的適用方法。

首先是檢查工具的開發(fā)，采用文中介紹的Addins的開發(fā)方式，以C#為開發(fā)語言，開發(fā)懸掛點(diǎn)檢查工具，其運(yùn)行界面如圖1所示。

圖1 懸掛點(diǎn)檢查工具

該工具可以按照建筑、植被、水系等類別，對(duì)地形圖的弧段進(jìn)行懸掛點(diǎn)檢查，并將檢查出來的懸掛點(diǎn)用圓圈標(biāo)識(shí)，如圖2所示。在操作時(shí)，打開每一幅地形圖，運(yùn)行該工具，就可以檢查、標(biāo)識(shí)出地形圖中的懸掛點(diǎn)。

圖2 懸掛點(diǎn)檢查結(jié)果

4 結(jié)語

懸掛點(diǎn)檢查是地形圖數(shù)據(jù)編輯、處理的重要工作，是基礎(chǔ)地理信息建庫的基礎(chǔ)。該方法在杭州市基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)建庫中發(fā)揮了重要作用，大大減少了數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的工作量，提高了效率。該方法在地形圖數(shù)據(jù)懸掛點(diǎn)檢查中是有效的，但該方法也存在局限性，即對(duì)于自相交的弧段，在懸掛點(diǎn)處用圍柵只能選擇到一條弧段，該方法是失效的。

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