基于Visvalingam-Whyatt改进算法的行政区划边界自适应简化研究

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随着科技的发展,移动电子设备的普及,电子地图的使用也不断影响着人们的日常出行与生活,而在目前有限的带宽条件下体量不断增加的海量地理空间数据在可视化时进行压缩是不可避免的,其中行政区划边界矢量数据的压缩常常应用于电子地图的无级缩放等领域。矢量数据的压缩常常通过一些折线简化算法对其进行点抽稀来实现,而传统的折线简化算法如Douglas-Peucker算法、Visvalingam-Whyatt算法等在对行政区划边界矢量数据进行压缩时图形中的线状要素容易产生自相交等拓扑异化的问题,一些基于传统算法进行改进后的算法虽能在一定程度上解决自相交的问题,但却不能满足行政区划边界矢量数据在实际应用中所需要的多层级表达、相邻边拓扑关系保持一致性等一些更为复杂的要求。本文对比Douglas-Peucker算法和Visvalingam-Whyatt算法两种基础算法对行政区划边界矢量数据的压缩效果,结合行政区划边界矢量数据在压缩过程中需要满足的一些特殊要求,提出了一种基于Visvalingam-Whyatt算法的改进算法,该算法以数据中线状要素每连续三点形成三角形面积与设定阈值对比来进行点抽稀的方法为基础,通过以下几点进行了改进:1、通过计算每个节点形成三角形参数和单调链切割两种方法,提取每条线状要素中的极端点以及单调链节点作为特征点保留,不仅在一定程度上避免了图形中的自相交,还解决了行政区划矢量数据容易发生的邻边相交等其他拓扑异化的问题,保持了矢量数据压缩前后图形的拓扑一致性以及轮廓的几何特征。2、对不同等级行政区划线设置不同的阈值进行分级压缩并保留国界线中更多的特征点,通过迭代压缩进一步减少拓扑异化情况的产生,更高效的获取不同等级压缩率的矢量数据,实现了行政区划边界地理数据可视化过程中的多层级表达。3、压缩过程中依据行政区划边界线的绘制要求设定一些具体的限制条件并程序化,限制条件中规定了各等级区划线压缩时所设定面积阈值的大小关系,对重合边界的特殊处理避免了压缩后图形产生“裂缝”的问题,通过限制删除点的循环次数防止图形降维,对代表重要国界线和岛屿的曲线保留更多特征点也使得压缩更加合理。该论文有图30幅,表12个,参考文献128篇。
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