一種大壩平面離散點(diǎn)邊界搜索算法

于印+薛松

摘要：針對大壩平面離散點(diǎn)邊界提取不連續(xù)的問題，提出了一種新的邊界提取方法。根據(jù)行列進(jìn)行搜索，將大壩離散點(diǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，在行和列上分成了若干相等等份，然后分別進(jìn)行行搜索和列搜索，再次基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步修正提高邊界曲線的精度，從而得到邊界曲線。方法實(shí)現(xiàn)簡單，算法效率高，能夠精確提取平面的凹凸曲線。

關(guān)鍵詞：邊界搜索；大壩數(shù)據(jù)可視化；行列法

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0142-02

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，我國在利用水利發(fā)電的技術(shù)也得到了飛躍的提升，越來越多大壩已經(jīng)建成或者在建和規(guī)劃。在己建成的86900多座大壩中，絕大多數(shù)是土石壩。已建、在建以及規(guī)劃中的土石壩的高壩中，有很大一部分采用了面板堆石壩的筑壩形式。雖然按規(guī)范要求這些大壩都設(shè)計(jì)和布置了大壩安全監(jiān)測設(shè)備，但是大部分設(shè)備都還沒有實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測自動化。因而有必要設(shè)計(jì)一套大壩安全監(jiān)測信息系統(tǒng)。如何使大壩運(yùn)行管理中的龐大信息量的高效管理，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、移動、高效、及時(shí)、便捷的安全管理與監(jiān)控成了事關(guān)水利水電工程建設(shè)能否穩(wěn)定、安全、高質(zhì)量運(yùn)行的重大關(guān)鍵性技術(shù)問題。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)方面，如何精確的提取數(shù)據(jù)是一個(gè)難題，因?yàn)榧词箶?shù)據(jù)出現(xiàn)細(xì)微的差錯也可能造成無可彌補(bǔ)的后果，在防洪大壩的受力分析方面，對于受力圖像數(shù)據(jù)的邊界提取，必須找出一個(gè)最小誤差的算法，而本文則根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，選擇了適合大壩受力分析數(shù)據(jù)的邊界數(shù)據(jù)提取方法，為系統(tǒng)的精確運(yùn)行提供了理論支持。

1 提出的算法

在大壩的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)中，為了確定每次搜索的范圍大小，需要確定步長，所謂步長是指離散點(diǎn)的平均距離。首先要通過一個(gè)有效公式確定步長的大小，同時(shí)盡量保證每行和每列只有一行/列離散點(diǎn)，然后進(jìn)行搜索和列搜索。行搜索是在Y坐標(biāo)上進(jìn)行搜索，每增加一個(gè)步長，取得該步長內(nèi)最小值和最大值的坐標(biāo)，得到行搜索邊界點(diǎn)，按順序連接這些點(diǎn)，結(jié)果即為行搜索邊界；列搜索是在X坐標(biāo)上進(jìn)行搜索，每增加一個(gè)步長，找到步長內(nèi)最小值和最大值的坐標(biāo)，得到列搜索邊界點(diǎn)。然后對行搜索得到的邊界和列搜索得到的邊界進(jìn)行修正處理，得到最終的邊界點(diǎn)，然后按順序連接這些點(diǎn)，結(jié)果即為邊界曲線[1][2]。

依據(jù)式（1），可根據(jù)步長大小，將大壩離散點(diǎn)在行和列上分別分成若干等分，同時(shí)保證每行和每列盡量只有一排離散點(diǎn)，這樣可以增加邊界的精確，然后進(jìn)行行搜索和列搜索，最后將行搜索和列搜索的結(jié)果整合，得到邊界[3]。

需要指出的是，在大壩離散點(diǎn)的提取中，需要將行搜索和列搜索結(jié)果重新搜索一遍，將重復(fù)的點(diǎn)只計(jì)算一次，而后連接篩選之后各點(diǎn)，即為邊界曲線。修正之后的邊界大大提高了邊界曲線的準(zhǔn)確性。

大壩剖面邊界提取如圖1所示。

2 結(jié)語

為獲取離散點(diǎn)邊界，本文算法的核心思想是將行和列分開搜索，在Y坐標(biāo)上的搜索為行搜索，搜索的結(jié)果為行搜索邊界；在X坐標(biāo)上的搜索為列搜索，搜索的結(jié)果為列搜索邊界，最后將兩者修正整合，以對于行和列模糊的邊界得到更精確的坐標(biāo)位置信息。本方法在大壩實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]袁滿，袁志華.一種基于行列法離散點(diǎn)邊界搜索算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，27（11）： 4130-4132.

[2]邱澤陽，宋曉宇，張樹生，張定華，楊海成.一種新的散亂數(shù)據(jù)邊界點(diǎn)提取方法[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2004，23（9）：1037-1039.

[3]胡鑫，習(xí)俊通，金燁.基于圖像法的點(diǎn)云數(shù)據(jù)邊界自動提取[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，36（8）：1118-1120.

Abstract：In view of the dam surface discrete points boundary extraction of discontinuous problems， puts forward a new method of boundary extraction. According to search， the dam discrete point data grid， and the rows and columns is divided into several equal portions， and then separately line search and search， again， on the basis of further modified to improve the precision of the boundary curve， boundary curve is obtained. Method algorithm with high efficiency and easy to implement， can accurately extract the plane of concave and convex curve.

Key Words：boundary search； The dam data visualization； The ranks of lawendprint