[发明专利]基于V-TMM计算建筑物与绿地拓扑关系的方法

说明书

本发明公开了一种基于V‑TMM计算建筑物与绿地拓扑关系的方法，包括面要素的梯形网格构建、点‑梯形格网判定、拓扑关系模型定义、采用V‑TMM计算多边形拓扑关系等四个技术环节。以水平扫描线将面几何对象剖分为梯形面片，构建梯形连通图；针对梯形面片行列号和横纵坐标区间唯一性，定义了点‑梯形格网判定；给出了面几何对象拓扑关系的形式化定义，建立了顶点‑梯形格网模型(V‑TMM)；设计了基于V‑TMM的多边形拓扑关系计算流程。本发明可以实现面要素拓扑关系的高效计算。

技术领域

本发明涉及地理信息系统(GIS)、计算机辅助设计(CAD)、计算机地图制图(CAC)，导航地图、电子地图等领域，特别涉及一种基于V-TMM计算建筑物与绿地拓扑关系的方法。

背景技术

拓扑关系GIS中最基本和最重要的空间关系，在GIS空间推理与应用中具有重要地位。近年来拓扑关系概念模型得到了深入的研究，包括N-交集模型、RCC模型、2DString模型等。尽管拓扑关系形式化表达方面的研究颇多，但鲜有拓扑关系计算方法的研究进展。与拓扑关系概念模型相结合的计算算法，以及算法的效率和稳定性等方面的研究相对缺乏。

当前针对拓扑关系计算的方法包括解析几何算法、平面图(Planar graph)算法及平面扫描(Plane sweep)转换方法等。解析几何方法通过建立直线的参数方程，通过解算点-线段、线段-线段、线段-面等的位置关系来实现空间目标的拓扑关系判断。解析几何算法往往具有较高的运行效率且容易和度量、方位等空间关系进行综合计算，但是难以和4/9-交集模型等拓扑概念模型集成进而计算复杂的拓扑谓词。平面图方法通过相交等几何关系预处理，将点、线和面等几何对象转换为平面图，将图中的节点、边标记为几何目标的内部(interior)、边界(boundary)和外部(exterior)，将面标记为边的左、右。然后利用4/9交集模型及其扩展(如维度模型)，来求解出复杂拓扑谓词。但是平面图方法在将几何对象转换为平面图时，涉及大量求交运算，计算效率不高，且转换过程中丢失了距离、方位等信息，难以进行混合的空间关系计算。扫描转换方法将2维的拓扑关系计算转换为0维的像素点，或者1维的扫描线、或者二维的多边形来进行计算。转换后能够显著降低算法复杂度，可以获得较高的计算效率。但是，这类算法往往针对某类对象之间的拓扑关系计算而提出。尚没有形成一个通用的拓扑关系高效计算方法。

为解决上述问题，需要一种新的方法，能够实现GIS拓扑关系的快速计算。名称为“一种区域用水网络拓扑关系确认方法、装置和系统”，申请号CN201910145895.0，公开号为CN111626460A的中国专利，本发明涉及供水系统内用水网络拓扑关系技术领域，提供了一种区域用水网络拓扑关系确认方法、装置和系统。其中方法包括确定潜在会发生用水网络拓扑关系归属错误的一个或者多个区域；获取对应所述一个或者多个区域内所包含的各流量计量装置的水流量数据；根据所述水流量数据，确认所述一个或者多个区域，处于用水网络拓扑关系归属错误状态的一个或者多个流量计量装置。本发明提出了一种确定潜在会发生用水网络拓扑关系归属错误的一个或者多个区域，并通过水流量数据确定出所述一个或者多个区域中，处于用水网络拓扑关系归属错误状态的一个或者多个流量计量装置的概率，从而极大程度上节约了实地考察的工作人员人力成本，还提高了排查的效率。名称为“一种基于空间位置的拓扑关系获取方法、装置和存储介质”，申请号为CN202110253348.1，公开号为CN112632399A的中国专利，公开了一种基于空间位置的拓扑关系获取方法、装置和存储介质，其中方法包括：获取目标对象的WGS84历史坐标点数据，并利用WGS84历史坐标点数据，生成Web墨卡托坐标系下的真实地理投影坐标面；获取目标对象的WGS84实时坐标点数据，并将WGS84实时坐标点数据投影至Web墨卡托坐标系，得到目标对象的地理投影坐标；对目标对象的地理投影坐标与真实地理投影坐标面进行拓扑计算，得到拓扑关系。该方法有效提升了拓扑关系计算的准确性，能充分发挥历史散点数据的价值，有利于监控决策者制定决策计划的准确度。上述两个专利申请均涉及拓扑关系的计算方法，但它们均未公开基于梯形格网的拓扑关系高效计算方法。

发明内容