矢量地图数据的分幅裁剪.doc

矢量地图图幅裁剪技术研究 罗胜 郭海涛 张保明 （1 信息工程大学测绘学院遥感信息工程系 郑州市陇海中路66号， 450052） 摘要：本文针对矢量地图的图幅裁剪要求，讨论了目前矢量地图图幅裁剪的原理和方法，并提出了一种图幅裁剪的通用算法，适应于对矢量数据中的点、线和面数据的裁剪。实验表明，该算法运行快速，可靠性高。 关键词：矢量地图 图幅裁剪 节点 线段 所谓图幅裁剪就是将地图图廓线以外的矢量数据信息舍弃。对于矢量地图的图幅裁剪在GIS或其它相关应用中非常常见。在图幅裁剪中用到的二维图形的多边形窗口裁剪技术，是计算机图形学中的一项重要技术，目前对该类算法的研究也比较多，如Cyrus和Berk提出的Cyrus—Berk算法等。但是在进行矢量地图图幅裁剪的时候，如对面数据的裁剪，此类算法通常不能适应裁剪要求，需进一步研究。本文针对矢量地图图幅裁剪的特点，重点描述了其裁剪的原理和方法，并对涉及的点和线段裁剪算法做了具体的描述，最后给出了裁剪实例。 矢量地图的图幅裁剪原理和方法 矢量地图数据是以军标格式存储的，由十八个地物要素层构成，每个要素层分别有一个坐标文件和一个属性文件。矢量数据的裁剪与普通的图形裁剪有所不同，在裁剪操作时不仅仅需要考虑到坐标信息，同时也要保留矢量地图数据的属性信息。矢量数据的坐标信息是以点、线和面的方式分类存储的，所以也可以说对矢量数据的裁剪也就是对点、线和面的裁剪。 矢量地图点的裁剪 矢量地图中的点分两种：无向点和有向点。 对于无向点来说，对它的裁剪相对来说比较容易，只要判断出该无向点的坐标是否在裁剪窗口内部即可。 对于有向点，它是由一个定位点和方向点构成。对它的裁剪，首先判断它的定位点是否在裁剪窗口之内，如果定位点不在窗口之内，则认为有向点在裁剪窗口之外；如果定位点和有向点都在窗口之内则判断在裁剪窗口之内。如定位点在裁剪窗口之内，而方向点在窗口之外，需求出线段与裁剪窗口的交点，把它作为新的方向点并存储。 矢量地图线的裁剪 对于线和裁剪窗口的相交情况总体上可分成两种，一种是线被裁剪窗口分成了一条新的线，另一种就是线被裁剪窗口截断成多条线段，如图1： L1 L2 1 2 3 4 5 6 P1 1 7 8 P2 P3 P6 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P4 P5 图1 线段与裁剪窗口相交位置概略图 图1中线L1被裁剪窗口裁剪成了一条新的线。对该线的裁剪只要求出线段的进入裁剪窗口的入口点P1及出裁剪窗口的出口点P2即可，然后保存P1与P2之间的节点，组成新的线并赋原线的属性值并保存。对于线L2，被裁剪成两条线或两条以上的线，对它的裁剪过程如下： 判断该线的首点是否在裁剪窗口内，如在，计算出线的出口点，保存首点与出口点之间的节点，并赋原线的属性作为新的线存储； 如当前点不在窗口内，求其入口点，如P3。如果当前线直到最后一个节点都在窗口内，则保存入口点和其后的所有节点，作为新的线并赋属性保存，此时当前线裁剪完毕；如果有节点出窗口，则求出其出口点（如P4），保存入口点（如P3）和出口点（如P4）之间的节点作为新的线并赋属性保存； 当前点为出口点的后一个节点，计算后面的节点有无入口点，如无则当前线处理完毕；如有入口点（如P5），则进入步骤2； 直到最后一个节点判断完毕，则当前线全部裁剪完成。 矢量地图面的裁剪 面裁剪的情况与线裁剪相比，不同之处是多了面域点的生成和面的强制闭合。如图2所示： D4 1 P2 2 3 D1 D2 D3 4 5 6 7 P1 P2 P3 P4 P5 P6 8 S S’ 图2 矢量地图面数据的裁剪示意图 图2中，面S的边线被裁剪窗口分成多条线段，最后裁剪完毕生成的面为S’，其裁剪操作步骤如下： 如果当前面S中当前处理的节点在裁剪窗口内，判断其后的所有节点是否在裁剪窗口内，如是则保存所有节点作为新的面的顶点，当前面也裁剪完毕；如否求出出口点并保存其间的节点作为新的面的顶点，转入步骤3； 如当前面的当前处理节点不在窗口内，求出后面节点的入口点，如无，则当前面全在裁剪窗口之外，退出裁剪操作；如有，求出入口点（如图2中的P1），转入步骤1； 判断前面裁剪中的出口点（如P2）之后的节点，如全在窗口外，则根据面域点与刚才保存的线段（如P1P2）的相对位置关系选择强制闭合线，如图2，如果面域点在线段P1P2的上面，则选择P1P2上半部分的裁剪窗口顶点作为强制线的顶点，反之取下半部分的顶点，此时当前面裁剪完毕；如当前节点后仍有入口点，求出入口点（如P3），转入步骤4； 如前出口点与当前入口点（如P2与P3）间不经过裁剪窗口的顶点，则保存此入口点到刚才保存的新面数据中，转入步骤1；如其间经过裁剪窗口的顶点，如P4与P5，则根据P4和P5之间的节点5、6与线段P4 P5的相对关系（位于相对上方或下