地图注记自动配置的研究及其在AUTOCAD地图制图中的应用
|
摘要
近年来，随着经济建设的飞速发展，地图更新的速度越来越快。除此以外，以计算机和网络为代表的信息技术的发展，促使世界各国加快了测绘技术信息化进程。地图设计与生产自动化已成为一个迫切需要解决的课题摆在包括从事地理信息系统(GIS)工作在内的测绘工作者的面前。在地图设计和生产自动化的过程中，地图注记是制约其发展的瓶颈。如果地图注记能够实现自动化，那么制图效率就将大大地提高，完成地图生产所需要的时间将大大的缩短，并能在很大程度上满足各行各业对地图生产速度的要求。
首先，在了解了国内外地图注记自动配置的发展及研究现状的基础上，本文归纳总结了地图注记的规则。并详细论述了地图各要素自动注记的多种方法和相应的具体算法。点状要素注记自动配置的候选注记位置的计算应根据点状要素的形状而采取相应的计算方法，以得到与点状要素有较强归属关系的候选注记位置。除此以外，本文还阐述了两种点状要素最优注记位置的搜索算法：贪婪式注记搜索法和基于回溯的搜索方法，它们同样能够应用于线状和面状要素最优注记位置的搜索。线状要素和面状要素候选注记位置的计算要比点状要素复杂得多，对于不同类型的线状和面状要素有相应的算法，本文重点论述了双线线状要素注记定位线的改进搜索算法，提出了面状要素自动注记的新方法：中心阵列法，并改进了基于Delaunay三角网实现面状要素自动注记的注记定位线的搜索算法。由于现有的线状和面状要素的预处理简化算法不能满足要求，故本文又提出一种新的简化算法：平行线法，该法处理效果不但满足要求，而且算法简单，计算效率较高。最后，以目前世界上流行的制图软件AutoCAD作为二次开发平台，用ObjectARX开发出地图自动注记子系统，并以四川省邛崃市某镇地形图和土地利用现状图注记为例，对该系统进行了测试和应用。
In recent years, with the fast development of economy construction, the rateof maps updating becomes faster and faster. Otherwise, the information technologydevelopment, represented by computer and network, makes the world to quicken theprocess of geomatics technology informatization. The design and productionautomatization of maps have become a task needed imminently resolved, which isfaced by the persons whose work is geomatics. In the process of map design andproduction automatization, map labeling is the bottle-neck restricting its development.If map labeling automatization can come true, the efficiency of cartography will beenhanced greatly, the time, consumed by producing maps, will be shortened greatly, and it can be largely satisfied that every walk of life gives demands to the speed ofmap production.
First, in the foundation of realizing the development of present situation of mapautomatic labeling around world, the paper has concluded the rules of map labeling.Then, all methods and material algorithms, used for labeling all kinds of mapelements, are discussed in detail in the paper. The calculation of candidate placementsof point element automatic labeling must be executed by corresponding methods, according to the shape of point elements, so we can get candidate placements whichhave strong relationship belonging to point elements. In addition, the paper alsointroduces two algorithms used for optimizing labeling placement, they are greedsearch and search based on trace, and can be used for optimizing labeling placementsof line element and area element. The calculating of candidate placement of line andarea elements is more complex than point element, there are suitable algorithms fordifferent line and area elements. The key points of the paper are putting forwardalgorithm ameliorated for labeling dual line element, a new method, center arraymethod, used for labeling area element, and ameliorating the search algorithm basedon Delaunay triangle network to label area element. The paper also gives us a newpredigesting algorithm, because some algorithm in existence can't meet our demands, the name of new algorithm is parallel method, it is not only simple, but also in highefficiency. At last, the map automatic labeling subsystem is developed by ObjectARXon the platform of AutoCAD which is famous software of cartography around world, and it is tested and applied by the example labeling the topography map and land mapof a town in QiongLai, SiChuan.
首先，在了解了国内外地图注记自动配置的发展及研究现状的基础上，本文归纳总结了地图注记的规则。并详细论述了地图各要素自动注记的多种方法和相应的具体算法。点状要素注记自动配置的候选注记位置的计算应根据点状要素的形状而采取相应的计算方法，以得到与点状要素有较强归属关系的候选注记位置。除此以外，本文还阐述了两种点状要素最优注记位置的搜索算法：贪婪式注记搜索法和基于回溯的搜索方法，它们同样能够应用于线状和面状要素最优注记位置的搜索。线状要素和面状要素候选注记位置的计算要比点状要素复杂得多，对于不同类型的线状和面状要素有相应的算法，本文重点论述了双线线状要素注记定位线的改进搜索算法，提出了面状要素自动注记的新方法：中心阵列法，并改进了基于Delaunay三角网实现面状要素自动注记的注记定位线的搜索算法。由于现有的线状和面状要素的预处理简化算法不能满足要求，故本文又提出一种新的简化算法：平行线法，该法处理效果不但满足要求，而且算法简单，计算效率较高。最后，以目前世界上流行的制图软件AutoCAD作为二次开发平台，用ObjectARX开发出地图自动注记子系统，并以四川省邛崃市某镇地形图和土地利用现状图注记为例，对该系统进行了测试和应用。
In recent years, with the fast development of economy construction, the rateof maps updating becomes faster and faster. Otherwise, the information technologydevelopment, represented by computer and network, makes the world to quicken theprocess of geomatics technology informatization. The design and productionautomatization of maps have become a task needed imminently resolved, which isfaced by the persons whose work is geomatics. In the process of map design andproduction automatization, map labeling is the bottle-neck restricting its development.If map labeling automatization can come true, the efficiency of cartography will beenhanced greatly, the time, consumed by producing maps, will be shortened greatly, and it can be largely satisfied that every walk of life gives demands to the speed ofmap production.
First, in the foundation of realizing the development of present situation of mapautomatic labeling around world, the paper has concluded the rules of map labeling.Then, all methods and material algorithms, used for labeling all kinds of mapelements, are discussed in detail in the paper. The calculation of candidate placementsof point element automatic labeling must be executed by corresponding methods, according to the shape of point elements, so we can get candidate placements whichhave strong relationship belonging to point elements. In addition, the paper alsointroduces two algorithms used for optimizing labeling placement, they are greedsearch and search based on trace, and can be used for optimizing labeling placementsof line element and area element. The calculating of candidate placement of line andarea elements is more complex than point element, there are suitable algorithms fordifferent line and area elements. The key points of the paper are putting forwardalgorithm ameliorated for labeling dual line element, a new method, center arraymethod, used for labeling area element, and ameliorating the search algorithm basedon Delaunay triangle network to label area element. The paper also gives us a newpredigesting algorithm, because some algorithm in existence can't meet our demands, the name of new algorithm is parallel method, it is not only simple, but also in highefficiency. At last, the map automatic labeling subsystem is developed by ObjectARXon the platform of AutoCAD which is famous software of cartography around world, and it is tested and applied by the example labeling the topography map and land mapof a town in QiongLai, SiChuan.
引文
[1] Cook A C, Jones C B. A Prolog Rule2Based Syetem for Cartographic Name Placement [J]. Computer Graphics Forum, 1990, 9 (2): 109-126
[2] 樊红，张祖勋，杜道生，等．地图线状要素自动注记的算法设计与实现．测绘学报，1999，28(1)：86-89
[3] 杜瑞颖，刘镜年．面状地物名称注记的自动配置研究．测绘学报，1999，28(4)：365-368
[4] 杜世宏，杜道生，樊红，等．基于栅格数据提取主骨架线的新算法．武汉测绘科技大学学报，2000，25(4)：432-435
[5] 杜世宏，杜道生，樊红，等．面状地物注记自动配置算法的探讨．测绘信息与工程，2000(4)：6-8
[6] 姜永发，张书亮等．长对角线法实现GIS中矢量地图面状地物汉字注记的自动配置．武汉大学学报·信息科学版，2005．30(6)
[7] 杜世宏，王桥等．地名注记自动配置研究．地理学与国土研究，2002，18(4)
[8] 罗广祥，马智民等．智能化地图注记．西安工程学院学报，1999，9
[9] 郭庆肚 任晓热等．智能化地理信息处理．武汉：武汉大学出版社，2003．2
[10] 樊红，张祖勋，杜道生．地图注记质量评价模型的研究．测绘学报，2004，11
[11] 周培德．计算几何—算法分析与设计．北京：清华大学出版社，广西科学技术出版社，2000．03
[12] 罗广祥，徐斌．基于Voronoi图的点状要素注记自动配置．长安大学学报(地球科学版)，2003，25(2)．
[13] 蔡孟裔等．新编地图学教程．北京：高等教育出版社，2000，6
[14] 褚广荣．地图概论．北京：北京师范大学出版社，1987，6
[15] 祝国瑞．地图学．武汉：武汉大学出版社，2004，1
[16] 马永立．地图学教程．南京：南京大学出版社，1999，2
[17] 刘小利．城市地形图注记自动配置子系统的设计与实现．武汉：武汉大学，2005，5
[18] 毋河海．数字曲线拐点的自动确定．武汉大学学报(信息科学版)，2003，6
[19] 胡鹏，黄杏元等．地理信息系统教程．武汉：武汉大学出版社，2002，12
[20] 樊红，杜道生，张祖勋．地图注记自动配置规则及其实现策略．武汉测绘科技大学学报，1998，6
[21] 高积粮，杨崇俊等．电子地图的自适应注记研究．计算机工程与应用，2004．16
[22] 雷明军．地图线状要素注记自动配置的研究．武汉：武汉大学，2005，4
[23] 孙家广．计算机图形学(第三版)．北京：清华大学出版社，2000
[24] 廖楚江等．电子地图中线状要素移动注记关键问题研究．测绘信息与工程，2004，8
[25] 夏金伟，赵东保．等高线图等高线高程自动注记算法研究．地矿测绘，2004，2
[26] 李志林，朱庆．数字高程模型．武汉：武汉大学出版社，2000，3
[27] 乔庆华，吴凡等．河流中轴线提取方法研究．测绘通报，2004．05
[28] 赵秀忠，刘修国．电子地图中动态注记方法的研究实现．小型微型计算机系统，2001，11
[29] 刘德胜．曲线高程自动注记的实现．铁路航测，1997，2
[30] 赵东保，张书毕，贾伟召．一种新的等高线图等高线高程自动注记算法．矿山测量，2004，6
[31] 樊红．地图注记自动配置的研究．北京：测绘出版社，2004
[32] 郭庆胜，刘小利．城市街道注记离散化定位的自动推理方法．武汉大学学报·信息科学版，2006，2
[33] 罗广祥，马智民等．基于单调性图形综合的面状要素名称注记定位线确定．地球科学与环境学报，2004，6
[34] 王杰臣，间国年．曲线矢量数据综合的微凹凸消除算法．测绘通报，2002，1
[35] 黄利民，张跃鹏．利用三角网方法实现面域骨架线的自动生成．测绘学院学报，2002，12
[36] 孙江宏等．AutoDAD ObjectARX开发工具应用．北京：清华大学出版社，1999
[37] 邵俊吕等．AutoCAD ObjectARX开发技术指南．北京：电子工业出版社，2000
[2] 樊红，张祖勋，杜道生，等．地图线状要素自动注记的算法设计与实现．测绘学报，1999，28(1)：86-89
[3] 杜瑞颖，刘镜年．面状地物名称注记的自动配置研究．测绘学报，1999，28(4)：365-368
[4] 杜世宏，杜道生，樊红，等．基于栅格数据提取主骨架线的新算法．武汉测绘科技大学学报，2000，25(4)：432-435
[5] 杜世宏，杜道生，樊红，等．面状地物注记自动配置算法的探讨．测绘信息与工程，2000(4)：6-8
[6] 姜永发，张书亮等．长对角线法实现GIS中矢量地图面状地物汉字注记的自动配置．武汉大学学报·信息科学版，2005．30(6)
[7] 杜世宏，王桥等．地名注记自动配置研究．地理学与国土研究，2002，18(4)
[8] 罗广祥，马智民等．智能化地图注记．西安工程学院学报，1999，9
[9] 郭庆肚 任晓热等．智能化地理信息处理．武汉：武汉大学出版社，2003．2
[10] 樊红，张祖勋，杜道生．地图注记质量评价模型的研究．测绘学报，2004，11
[11] 周培德．计算几何—算法分析与设计．北京：清华大学出版社，广西科学技术出版社，2000．03
[12] 罗广祥，徐斌．基于Voronoi图的点状要素注记自动配置．长安大学学报(地球科学版)，2003，25(2)．
[13] 蔡孟裔等．新编地图学教程．北京：高等教育出版社，2000，6
[14] 褚广荣．地图概论．北京：北京师范大学出版社，1987，6
[15] 祝国瑞．地图学．武汉：武汉大学出版社，2004，1
[16] 马永立．地图学教程．南京：南京大学出版社，1999，2
[17] 刘小利．城市地形图注记自动配置子系统的设计与实现．武汉：武汉大学，2005，5
[18] 毋河海．数字曲线拐点的自动确定．武汉大学学报(信息科学版)，2003，6
[19] 胡鹏，黄杏元等．地理信息系统教程．武汉：武汉大学出版社，2002，12
[20] 樊红，杜道生，张祖勋．地图注记自动配置规则及其实现策略．武汉测绘科技大学学报，1998，6
[21] 高积粮，杨崇俊等．电子地图的自适应注记研究．计算机工程与应用，2004．16
[22] 雷明军．地图线状要素注记自动配置的研究．武汉：武汉大学，2005，4
[23] 孙家广．计算机图形学(第三版)．北京：清华大学出版社，2000
[24] 廖楚江等．电子地图中线状要素移动注记关键问题研究．测绘信息与工程，2004，8
[25] 夏金伟，赵东保．等高线图等高线高程自动注记算法研究．地矿测绘，2004，2
[26] 李志林，朱庆．数字高程模型．武汉：武汉大学出版社，2000，3
[27] 乔庆华，吴凡等．河流中轴线提取方法研究．测绘通报，2004．05
[28] 赵秀忠，刘修国．电子地图中动态注记方法的研究实现．小型微型计算机系统，2001，11
[29] 刘德胜．曲线高程自动注记的实现．铁路航测，1997，2
[30] 赵东保，张书毕，贾伟召．一种新的等高线图等高线高程自动注记算法．矿山测量，2004，6
[31] 樊红．地图注记自动配置的研究．北京：测绘出版社，2004
[32] 郭庆胜，刘小利．城市街道注记离散化定位的自动推理方法．武汉大学学报·信息科学版，2006，2
[33] 罗广祥，马智民等．基于单调性图形综合的面状要素名称注记定位线确定．地球科学与环境学报，2004，6
[34] 王杰臣，间国年．曲线矢量数据综合的微凹凸消除算法．测绘通报，2002，1
[35] 黄利民，张跃鹏．利用三角网方法实现面域骨架线的自动生成．测绘学院学报，2002，12
[36] 孙江宏等．AutoDAD ObjectARX开发工具应用．北京：清华大学出版社，1999
[37] 邵俊吕等．AutoCAD ObjectARX开发技术指南．北京：电子工业出版社，2000