[发明专利]基于八点法的等值线追踪算法

摘要

本发明公开的是一种基于八点法的等值线追踪算法，其融入了现实中的地貌特征影响因素，在等值线遇到出口选择情况时，进行了八点法扩张判断，在判断出当前区域地貌特征后，再进行追踪的出口取舍，从而避免了等值线追踪到错误出口，使得等值线不割裂大地貌，不在山谷、山脊地区出现错误小圆，最终等值线可还原真实地貌特征，绘制的等值线图更利于简单而直观地进行综合分析。在水文模型的建立、地形模拟、公路铁路勘测和规划、自然资源管理等等地学领域得到了广泛的应用，而且显示出了许多优越性，本算法简单明了，便于用计算机进行处理，能够很容易的计算等高线，坡向坡度，自动提取地形。

主权项

一种基于八点法的等值线追踪算法，其特征在于，其方法步骤如下：首先获得待测地貌数据，通过获取的地貌数据输入至在计算的制图区域内，然后在制图区域内确定等值点的起点与终点；设制图区域的底部、上部、左部、右部为制图区域的南、北、西、东四边，对于等值线分开曲线和等值线闭合曲线的等值点的起点与终点确定方法如下：对于等值线分开曲线起点线头的确定方法为：从制图区域的南、西、北、东四条边上依次寻找，在制图区域矩形网格里进行等值线的追踪，从纵轴i=l开始,即从第一行开始；若南边存在有等值线，则为起点线头；算法程序从横轴j=l即第一列开始扫描,一旦捕捉到某等值线的值即设为起点线头,并开始追踪；对于等值线分开曲线，等值点的终点的确定方法如下：设前一等值点为 a1，当前等值点为a2，要追踪的下一等值点为a3；对于等值点a3到边界为止的判别式是：南边边界要满足YA3=dy，YA3表示等值点a3的Y坐标,dy表示单元网格纵向边长；西边满足XA3=dx，XA3表示等值点a3的X坐标,dx表示单元网格横向边长；北边满足YA3=M，M表示区域纵向总网格点数；东边满足X A3=N，N表示区域横向总网格点数；只要满足上述任一个条件时，等值线即停止追踪，终点确定；对于等值线闭合曲线，等值线始起点在图幅内追踪，且在制图区域的矩形内部网格任意边上的等值点数都可作为起始点；等值线选入起点后，然后从制图区域的矩形网格一边进入后，在等值线遇到出口选择情况时，计算机程序追踪起始点所在矩形网格的中心格四角上的点称为内四点，并追踪以中心格为中心的与内四点水平以及垂直方向相对应的外八点，通过八点法扩张来判断当前区域被测地貌特征，在判断出当前区域地貌特征后，再进行追踪的出口取舍；上述八点法扩张的判断方法如下：设等值线从中心格左边进入，Hi,j表示i行j列点的高程，高于当前高程的点称为高程点，低于当前高程的称为低程点；当外八点的平均高程H外大于内四点中高程点的平均值时，则判断为被测地貌为山谷；当外八点的平均高程小于内四点中低程点平均值时，则判断为被测地貌是山脊；按照等值线不穿过山谷、山脊规则即可判断出口；当外八点的平均高程大于内四点中低程点平均值，且小于内四点中高程点的平均值时，即H外介于二者之间时，中心格中的等值线为双曲抛物面，类似马鞍面；则用当前高程值与中心格的中心点值H中心相比较，判断等值线的走向，若当前高程>H中心，应向左转；若当前高程<H中心，应向右转；对于等值线闭合曲线的等值线始起点确定的具体方法为：从j=2到n‑1和i=2到m‑1各条纵边逐次找出等值点；当0<DV(i，j)<1，i=2，3,…,（m‑1），j=2，3,……,（n‑l）时即有等值点，同时，并设当前等值点为a2,Ja1=0，即可采用Ja1<Ja2的条件,由西向东追踪等值点a3；当得到a2，a3点后，经过上推和改变下标变量，即可采用上述的四种追踪条件，直到追踪到起始点本身；对于一个由m*n个网格组成的区域，有(m‑1)*n条纵边和(n‑1)*m条横边，任意一边上等值点的位置DVij，i=1,2,…(m‑1);j=l,2,3,…,n，表示位于纵边上等值点；上述中心格的中心点值H中心通过设定待定系数法计算，其计算如下：设待定系数为A、B：H中心=A*（Hr,c+Hr+1,c+1 +Hr+1,c+Hr,c+1)/4+B*H外                   ①当H外=(1/2)(Hr,c+Hr+1,c+1)时，H中心=（Hr+1,c+Hr,c+1)/2             ②当H外=(1/2)(Hr+1,c+Hr,c+1)时，H中心=（Hr,c+Hr+1,c+1)/2             ③将②和③代入①得A=2, B=‑1代入①得 H中心=2*（Hr,c+Hr+1,c+1 +Hr+1,c+Hr,c+1)/4－H外=2H内‑H外上式中，H内表示内四点的平均高程， r为行序数，c为列序数，且r>1，c>1。