異常圖斑邊界自動(dòng)檢測(cè)與校正算法設(shè)計(jì)

徐冬寶，張 蒙 ，李先林

（1.蘇州市測(cè)繪院有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州 215000； 2.宿遷市科技局，江蘇 宿遷 223800）

基于AutoCAD的電子地圖在各個(gè)行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并逐步取代了傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖。其中，國(guó)土資源管理的土地利用現(xiàn)狀分析作為土地利用總體規(guī)劃的基礎(chǔ)[1]，其成果圖一般采用DWG或者DXF格式文件儲(chǔ)存。圖斑作為土地利用規(guī)劃成果圖中最基本單位，一般以閉合的多段線來(lái)表示，而在傳統(tǒng)矢量化中往往會(huì)出現(xiàn)圖斑邊界不閉合、折返及自相交等情況，影響到圖斑的準(zhǔn)確性。其準(zhǔn)確度又導(dǎo)致圖斑拓?fù)潢P(guān)系及圖斑面積統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤，關(guān)系到土地利用規(guī)劃能否順利進(jìn)行。所以，在影響圖斑拓?fù)潢P(guān)系的準(zhǔn)確構(gòu)建及圖斑面積的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)的諸多因素中，圖斑作為最基本的面狀要素在反映土地地類要素的分布特征中有著重要的意義[2]，其邊界數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否無(wú)疑是最重要的。

本文從分析圖斑邊界的異常情況出發(fā)研究了基于C++及AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)的自動(dòng)校正異常的圖斑邊界算法，達(dá)到提高工作效率及保證數(shù)據(jù)精確度的目的。

1 ObjectARX二次開發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介

ObjectARX是繼AutoLISP及ADS之后的第三代AutoCAD二次開發(fā)語(yǔ)言之一，同代的Visual AutoLISP作為AutoLISP的換代產(chǎn)品同樣采用了ObjectARX平臺(tái)開發(fā)。VBA技術(shù)對(duì)于開發(fā)小規(guī)模的應(yīng)用程序是比較好的選擇，而ObjectARX以Visual C++語(yǔ)言為基礎(chǔ)的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境和應(yīng)用程序接口，從運(yùn)行速度、運(yùn)行效率及穩(wěn)定性來(lái)看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他開發(fā)語(yǔ)言[3]。其本質(zhì)為Windows動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（dll）程序[4]，與常規(guī)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)編程相同，可在AutoCAD程序調(diào)用時(shí)被加載，且與AutoCAD應(yīng)用程序自身的代碼相互獨(dú)立。所不同的是，ObjectARX是在C++語(yǔ)言的基礎(chǔ)上規(guī)定了獨(dú)自的語(yǔ)言，是專門針對(duì)于AutoCAD的二次開發(fā)，因此在創(chuàng)建ARX程序時(shí)應(yīng)進(jìn)行一些相應(yīng)的設(shè)置[5]。

2 圖斑邊界異常情況分類

在AutoCAD系統(tǒng)中，對(duì)圖斑邊界的檢測(cè)與校正等操作實(shí)質(zhì)上是對(duì)多線段的操作，也就是對(duì)AcDb數(shù)據(jù)類庫(kù)中的AcDbPolyline的操作[6]。因此其異常情況通常有以下3種：①多線段不閉合；②多線段出現(xiàn)折返；③多線段自相交。

圖1 多邊形折返或自相交示意圖

本文主要研究多段線折返及自相交的檢測(cè)與校正方法。如圖1中所示的a、b、c 3幅圖是多段線折返的主要情況；d、e、f 3幅是多段線自相交的主要情況。

其中，a為返折情況，即多段線在折返點(diǎn)處沿原多段線折回一段后又折回并繼續(xù)延伸的一種情況；b為單重旁折情況，即多段線的折返點(diǎn)處折向一邊后折回并繼續(xù)延伸的一種情況；c為多重旁折情況，即多段線在旁折處多次旁折的情況； d、e為多段線一般自相交情況；f為多段線折返與自相交嵌套的情況。另外，還有多重返折及返折與旁折嵌套出現(xiàn)的情況。

3 算法設(shè)計(jì)

根據(jù)圖1中所示的多段線折返的特點(diǎn)，本文主要用順序重合點(diǎn)折返檢測(cè)的方法對(duì)多線段進(jìn)行檢測(cè)并校正，步驟如下：

1）調(diào)用添加選擇集函數(shù)acedSSGet()將待檢測(cè)多段線ID放入一個(gè)待檢測(cè)序列中。

2）遍歷待檢測(cè)序列，調(diào)用函數(shù)acedOpenObject()以寫的方式打開每條多段線。

3）遍歷多段線頂點(diǎn)，以每個(gè)頂點(diǎn)為基點(diǎn)，并調(diào)用函數(shù)acedDistance()比較該基點(diǎn)與其后繼的每個(gè)頂點(diǎn)的距離，判斷是否有點(diǎn)與該基點(diǎn)重合；如果重合，轉(zhuǎn)4），否則基點(diǎn)后移并重復(fù)3），直到循環(huán)結(jié)束。

4）判斷該重合點(diǎn)為“繼點(diǎn)”（即基點(diǎn)相鄰的后繼點(diǎn)）或是“跳點(diǎn)”（與基點(diǎn)不相鄰的后繼點(diǎn)）；若為繼點(diǎn)則進(jìn)行單純的重合點(diǎn)刪除，否則轉(zhuǎn)5）。

5）沿跳點(diǎn)折返并判斷原基點(diǎn)的繼點(diǎn)與此跳點(diǎn)的前趨點(diǎn)是否重合；若依然重合，則說(shuō)明從基點(diǎn)至跳點(diǎn)處有可能為折返的一段多段線，因此，將此段線段裁剪后形成新的多段線并加入待檢測(cè)序列；若原基點(diǎn)的繼點(diǎn)與跳點(diǎn)的前趨點(diǎn)不重合，則為如圖1e所示自相交的一種情況。對(duì)于此種情況，可將閉合部分的多段線裁剪形成新的多段線。

需要說(shuō)明的是，因?yàn)樘c(diǎn)是順序查找到的第一個(gè)與基點(diǎn)重合的點(diǎn)，所以跳點(diǎn)的前趨點(diǎn)不會(huì)與跳點(diǎn)重合，且基點(diǎn)的繼點(diǎn)也不會(huì)與基點(diǎn)重點(diǎn)，所以上述的折返判斷是可靠的。

根據(jù)圖1所示的多段線自相交情況，通過順序檢測(cè)多段線的每段線段與剩余的線段是否有交點(diǎn)而進(jìn)行判斷；若判斷出有交點(diǎn)，則計(jì)算交點(diǎn)，且分別將交點(diǎn)插入相交的線段中，于是自相交情況便統(tǒng)一成為圖1e所示的特殊的自相交情況。

由于兩種情況最終在多段線折返檢測(cè)算法中都能得到處理，尤其如圖1f所示的情況需要同時(shí)全用兩種檢測(cè)方法，因此，將兩種情況合一，對(duì)從待檢測(cè)的序列中順序取出的多段線先進(jìn)行自相交情況檢測(cè)并作出預(yù)處理，然后轉(zhuǎn)入折返情況的檢測(cè)并作出最終處理。上述算法的具體流程如圖2所示。

經(jīng)本文提出的算法校正后的圖斑有可能出現(xiàn)圖斑拓?fù)洳粐?yán)格的情況，可采用文獻(xiàn)[7]中土地利用利用數(shù)據(jù)綜合中圖斑拓?fù)潢P(guān)系的創(chuàng)建和一致性維護(hù)算法加以解決。

4 算法驗(yàn)證

將上文所述的算法生成的ARX程序加載到AutoCAD系統(tǒng)中，然后對(duì)某土地利用現(xiàn)狀圖的圖斑進(jìn)行異常檢測(cè)與校正實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3、圖4所示。其中，圖3為校正之前的圖斑數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)圖斑拓?fù)涑涮罱Y(jié)果，圖斑號(hào)620的圖斑在箭頭所示位置出現(xiàn)自相交的情況，且對(duì)應(yīng)的拓?fù)涑涮顖D中也出現(xiàn)了充填不全的情況。圖4為對(duì)圖斑邊界進(jìn)行校正之后的圖斑數(shù)據(jù)及其生成的拓?fù)涑涮顖D，由結(jié)果可以看出上述情況得到了很好的解決。

圖3 校正前圖斑情況

圖4 校正后圖斑情況

5 結(jié) 語(yǔ)

鑒于圖斑拓?fù)潢P(guān)系與圖斑面積的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)對(duì)土地利用規(guī)劃的重要性，本文對(duì)圖斑邊界的異常情況作了深入研究，并提出了相應(yīng)的異常檢測(cè)與校正算法。采用上述算法，應(yīng)用Visual C++結(jié)合ObjectArx技術(shù)在CAD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了圖斑邊界異常及自動(dòng)檢校功能，并成功應(yīng)用于多個(gè)土地利用現(xiàn)狀分析的項(xiàng)目中。由此可見，本文所提出的算法對(duì)于提高土地利用規(guī)劃的科學(xué)性具有很好的促進(jìn)作用。

[1]TD/T 1016-2007.土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]鄒勝武，鄒時(shí)林，李大軍，等.土地利用圖縮編中小圖斑綜合方法的改進(jìn)[J].地理空間信息，2013,11(2):138-140

[3]李長(zhǎng)勛.AutoCAD ObjectArx程序開發(fā)技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2005

[4]劉良華，朱東海.AutoCAD 2000 ARX開發(fā)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2000

[5]劉同成，林愉.基于ObjectARX的AutoCAD二次開發(fā)及應(yīng)用實(shí)例[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2006(5):35-37

[6]傅強(qiáng)，焦建民.基于ObjectARX的AutoCAD二次開發(fā)與應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2006,35(4):103-105

[7]陳先偉，郭仁忠，閆浩文.土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)綜合中圖斑拓?fù)潢P(guān)系的創(chuàng)建和一致性維護(hù)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版，2005(4):370-373