CN104361002B - 一种网络地图定点专题符号配置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络地图定点专题符号的自动化配置方法及装置。所述方法包括：计算网络地图上专题符号信息载负，并根据计算得到的地图专题符号信息载负以及适宜性指标参数；如果判断过载，则利用点集化简算法，对当前专题符号对应的定位点进行点群化简综合；如果一次点群化简综合未能达到要求，则循环进行多次，直到地图专题符号信息载负不过载为止；当不过载时，则调节专题符号尺寸，使得专题符号之间避免出现重叠和压盖现象，同时，对于小于肉眼识别尺寸的专题符号进行放大处理；计算调节尺寸后专题符号与地理底图要素的相交情况，判断是否存在专题符号与地理底图要素冲突；若存在冲突，则对专题符号进行设置调节，以避免所述冲突。

Description

一种网络地图定点专题符号配置方法及装置

技术领域

本发明涉及网络地图与空间信息服务技术领域，尤其涉及一种网络地图定点专题符号配置方法及装置。

背景技术

在线交互式地图(Web Interactive Maps)作为泛在制图时代的一种地图形式，具有获取便利、制作简单、个性化制图等特点，在推动地图应用向社会化、通用化发展的同时，却也导致地图的专业性和美观性方面呈现下降的趋势。例如，现有的在线专题地图当中，由于网络专题数据的不可预期性，自动绘制出来的专题符号很容易出现空间冲突的情况，表现为邻近的专题符号之间存在争位、专题符号与重要地理底图要素争位等，制约了地图的表达效果。以定点专题符号地图为例，定点专题符号是在地图实地位置点上的通过形状、颜色和大小来表达物体数量与质量特征的一种常见的在线专题地图表达方法，包括定性符号、定量符号和组合符号，容易出现符号冲突的问题，具体表现见图1。

导致网络专题地图出现符号空间冲突原因有：1)地图空间信息载负量过大，在有限的网页地图空间，信息量过载的网络地图之上，专题符号要素的分布过多、过密，则必然造成符号与符号之间产生重叠、压盖，符号图层与地理底图图层中的要素重叠(如图1（a）)；2)在地图空间信息负载正常的情况下，仍有可能因为相邻符号的布局和尺寸的不合理而导致符号之间出现压盖的情况(如图1（b）)，而目前，仍缺乏一个较为有效的网络专题地图定点符号配置方法来解决这些问题。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种网络专题地图定点符号配置方法，以实现对网络专题地图定点符号的自动化、无符号冲突化配置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种网络地图专题定点符号的自动化配置方法，包括以下步骤：

计算网络地图上定点专题符号信息载负，并根据计算得到的地图定点专题符号信息载负以及适宜性指标参数，判断地图是否信息过载；

如果判断地图定点专题符号信息过载，则利用点集化简算法，对当前定点专题符号对应的定位点进行点群化简综合；如果一次点群化简综合未能达到要求，则循环进行多次，直到地图定点专题符号信息载负不过载为止；

当地图定点专题符号信息不过载时，则调节定点专题符号尺寸，使得定点专题符号之间避免出现重叠和压盖现象，同时，对于小于肉眼识别尺寸的定点专题符号进行放大处理；

计算调节尺寸后定点专题符号与地理底图要素的相交情况，判断是否存在定点专题符号与地理底图要素冲突；

若存在冲突，则对定点专题符号进行设置调节，以避免所述冲突。

一种网络地图定点专题符号的自动化配置装置，其特征在于，包括：

负载计算模块，用于计算网络地图上定点专题符号信息载负，并根据计算得到的地图定点专题符号信息载负以及适宜性指标参数，判断地图是否信息过载；

点集化简模块，其果判断地图定点专题符号信息过载，则其利用点集化简算法，对当前定点专题符号对应的定位点进行点群化简综合；如果一次点群化简综合未能达到要求，则循环进行多次，直到地图定点专题符号信息载负不过载为止；

尺寸调节模块，当地图定点专题符号信息不过载时，则其调节定点专题符号尺寸，使得定点专题符号之间避免出现重叠和压盖现象，同时，对于小于肉眼识别尺寸的定点专题符号进行放大处理；

冲突判断模块，用于计算调节尺寸后定点专题符号与地理底图要素的相交情况，判断是否存在定点专题符号与地理底图要素冲突；

设置调节模块，若存在冲突，则其对定点专题符号进行设置调节，以避免所述冲突。

本发明具有以下优点和积极效果：

1)本发明使得生成的网络专题地图定点符号之间无压盖等空间冲突；

2)本发明可以根据网络地图的制图需要合理选符号的化简程度和符号尺寸的等级划分尺度。

附图说明

图1(a)～图1(b)分别是网络专题地图中定点符号地图出现空间冲突说明示意图。

图2是本发明中网络专题地图定点符号配置方法流程示意图。

图3是未经过本方法处理之前的一幅关于深圳市商业建筑统计分布的专题地图。

图4(a)是使用本方法对图2进行定位符号点群化简之后，得到的专题地图效果图，图4(b)是对图4(a)的局部放大图。

图5(a)是使用本方法中的符号尺寸配置算法对图4符号进行处理之后，得到的专题地图效果图，图5(b)是对图5(a)的局部放大图。

图6是使用本方法中的符号与底图要素叠加之时，对图5符号进行透明处理得到的专题地图局部区域效果图，图6(a)是处理之前的图，图6(b)是透明处理之后的图。

图7是经过本方法所有处理流程之后，得到的最终的专题地图效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种网络专题地图定点符号配置方法，该方法从控制地图信息量入手，参考已有的地图载负计算方法、点群化简算法，而根据定点专题符号位置拓扑关系，构思定点专题符号尺寸调节算法，进而提出一种针对于网络地图环境下定点专题符号配置的方法，以解决存在定点专题符号冲突问题。

图2示出了本发明提出的网络专题地图定点符号配置方法流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤1：启动任务，计算定点符号专题地图信息载负，根据网络地图信息载负适宜性指标参数，判断地图是否信息过载；如果过载，则转步骤2，否则转步骤3；其中，所述适宜指标参数包括定点专题符号数目、拓扑分布、符号几何形态等参数，是用于判断地图定点专题符号信息是否过载的阈值参数；本发明主要通过两个指标参数进行判断：在网页范围下，单位屏幕面积的定点专题符号个数，和单位屏幕面积的定点专题符号面积百分比；

步骤2：地图信息载负过载时进行点群综合；在步骤1中根据计算的当前地图空间信息载负量，与得到的适宜载负量进行对比，并判断其是否过载；如果过载，则在步骤2中选取点集化简算法，对当前符号定位点进行综合，综合的过程中，主要考虑保持点群的空间分布、拓扑关系，同时也需要考虑符号本身的尺寸；综合完成之后，再次返回步骤1，计算综合后的地图空间信息载负，如果一次综合未能达到要求，则继续执行步骤2，循环进行多次综合，当地图信息载负达到要求，则进入步骤3；

步骤3：地图信息载负达标时进行定点专题符号尺寸调节，即使得定点专题符号之间避免出现重叠和压盖现象，同时，对于小于肉眼识别尺寸的定点专题符号进行放大处理。

该步骤中，在当前地图空间信息载负量没有过载的情况下，则启动“基于Voronoi的定点专题符号尺寸的调节算法”，主要通过缩放符号尺寸，使得调节后的符号尺寸满足定点专题符号尺寸适宜性指标参数的要求，避免定点专题符号之间出现重叠和压盖的现象；需要注意的是，在进行尺寸调节的时候，需要设定尺寸的最小下限，以避免调节后的定点专题符号尺寸小于肉眼识别的尺寸；

步骤4：计算定点专题符号与地理底图重要要素的相交情况，判断是否存在符号与底图要素冲突；

步骤5：如果存在冲突，则对定点专题符号进行设置调节，即根据上述计算结果，如果发现符号与重要要素重叠或压盖的情况，则进行定点专题符号的设置调节，如舍弃当前符号或者设置符号透明度来保证重要底图 要素的可视，设置调节完毕得到最终的专题地图则终止任务，而如果不存在重叠或压盖的情况，则直接终止任务。

所述步骤1中所述的网络定点符号专题地图的载负计算，主要通过两个指标参数进行计算：在网页范围下，单位屏幕面积的定点专题符号个数，和单位屏幕面积的定点专题符号面积百分比。

根据网络专题地图的实际要求，定位专题地图空间信息载负参数主要包括符号的数目、拓扑分布、符号几何形态，具体到网络专题地图之上，本发明引入两个指标：即在网页范围下，单位屏幕面积的定点专题符号数目，和单位屏幕面积的定点专题符号面积百分比，其计算公式分别为：

Pt＝Num/Area(Map)*Area(Unit) (1)

Per＝∑Area(Symbol)/Area(Map) (2)

公式中，Pt为单位屏幕面积的定点专题符号数目，Num为符号总数，Area(Map)为屏幕地图面积，Area(Unit)为单位面积，Per为定点专题符号面积百分比，Area(Symbol)为单个定点专题符号面积。

从对主要的网络专题地图网站，随机选取多幅专题定位地图，主要选取网络定点专题符号的大小、数目、几何面积进行统计，其中符号的大小为符号的最大量取直径，符号面积假定为该长度下的矩形的面积，单位面积设为100px*100px。由统计结果分析得到网页上最小定点专题符号不宜低于8px，单位面积符号数目不超过2个为宜，符号面积百分比不超过10％为宜，这些指标参数是初步给定进行地图载负过载判断的基本阈值，更加适宜的指标参数需要在长期交互制图中逐步优化得到。

所述步骤2中将网络定点定点专题符号的取舍问题转化为点群化简问题，即每一个定位点对应一个定点专题符号，通过已有的点群综合化简算法，对定点专题符号数目进行控制，以使得化简之后网络专题定点符号地图能够达到上述两个指标的要求；

根据专题地图中保持符号整体空间特征的要求，主要采用已有的点群化简算法，通过对过载的专题地图符号定位点进行综合，保留重要的点，删去次要的点，进而达到保留重要点的定点专题符号，删去次要点的定点专题符号目的；根据制图的需要，可以选择合适的点群化简算法，如使用顾及空间特征的点群化简算法、点群综合加权Voronoi算法等等，然后根 据上一小节提供的点数、符号尺寸、符号面积、几何及拓扑等指标参数确定最终点群化简的综合程度，保留合理数目的定点专题符号。其中，符号尺寸指定点专题符号的大小，符号面积指左右定点专题符号在地图上所在的面积。所述最终点群化简的综合程度指的是所删除的次要点位符号的多少。

所述步骤3中提到的“基于Voronoi的定点专题符号尺寸调节算法”，是一种根据定点专题符号定位点，进行拓扑构建Voronoi图，而后根据Voronoi图特性，计算相应定点专题符号尺寸，以保证定点专题符号之间不会存在压盖冲突的算法，其中，所提到的定点专题符号尺寸适宜参数是指当前网页显示环境下定点专题符号的可允许的最大尺寸和肉眼可分辨的最小尺寸，是一个制图经验性的参数，在网络专题地图中1024*768范围内定点专题符号尺寸为8px～60px，可根据制图需要和显示环境进行微调；

确定地图信息载负在适宜的范围内之后，进一步调节定点专题符号尺寸智能调节。提供基于Voronoi图的符号尺寸调节算法，具体如下：

设已知专题地图符号定位点集Pn，其中元素为符号定位点的坐标位置，如二维空间的x，y坐标等，对应的专题数据Dn，主要指专题数据的统计数值如100人口，10000元人均收入等，n为正整数，算法的步骤如下：

步骤31：点集Pn即为二维空间的散点集合，可以根据构建Voronoi的通用算法，构建点集Pn对应的Voronoi图集合Vn，V把整个平面分成n个区域，每个区域中包含一个定位点Pi；其中，每个定位点Pi对应Voronoi图的一个空间区域Vi，它是由包含Pi的Voronoi边和Voronoi顶点组成；

步骤32：计算Vi中各个定位点Pi对应的空间区域中，以Pi为圆心的最大内切圆直径，对于地图边界上的Vi区域，计算其与边界的相交点构成的凸包，计算凸包中以定位点Pi为圆心的最大内切圆直径，将这两种情况得到的直径结果记为Rn并排序，最大记为Rmax，最小记为Rmin；

步骤33：计算各定位点的专题数据与各个定位点的内切圆直径比值(Dn/Rn)，记为Tn，对Tn进行排序，最大值记为Tmax，并记录定位点Pmax，最小值记为Tmin，并记录定位点Pmin；

步骤34：设各定位点Pn对应的符号尺寸为Sn，则Pmax点对应的最大符号尺寸设为Smax，Pmin点对应的最小符号尺寸设为Smin，设当前网页屏幕适宜最小符号尺寸为L，最大符号尺寸为H，(L和H为根据屏幕显示情况设置的固定参数，其中最小符号尺寸是肉眼可分辨的最小尺寸)，则有关系式如下：

L≤Smin≤Smax≤H (3)

因此：

Smax＝Min(Rmax，H) (4)

Smin＝Max(Rmin，L) (5)

步骤35：其余各点符号尺寸根据专题数据分级算法计算得到，以线性分级算法为例，Ti为任意点专题数据与内切圆直径比值，任意点Pi对应的符号尺寸Si计算公式如下：

该步骤中主要是将定点专题符号尺寸进行调节，使得定点专题符号最大尺寸不超过Voronoi图边界，最小尺寸不小于肉眼能够分辨的尺寸；

所述步骤5中提到的定点专题符号与底图基础要素的设置调节，是一种根据定点定点专题符号和底图要素之间优先规则的调节方法。

确定符号尺寸之后，通过多边形相交算法计算定位定点专题符号与其它地图要素之间的相交情况，可以知道定点专题符号是否与其它地图要素之间存在争位冲突，若存在冲突，按照要素重要程度：“基础要素＞矢量符号＞定点专题符号＞标绘符号”的原则进行合理安排，其中基础要素包括地名、区划等基本栅格地图要素，矢量符号主要指发布的矢量要素符号，标绘符号如添加的态势标注，定点专题符号主要指的是表达定量信息的专题统计数据的定位符号，比如饼状、柱状等符号，基础要素主要是带有境界、河流、居民地等要素的栅格瓦片，矢量符号是可以编辑的基础要素，标绘符号一些箭头、圈图等指示性符号；定点专题符号尤其应尽量不阻挡重要基础要素如地名、区划等要素，此外视具体情况，可如下处理：

①弃定点专题符号，若底图要素重要性程度高，即高于定点专题符号，而定点专题符号将要素完全遮盖，则可以不显示该定点专题符号；

②设置定点专题符号透明，若底图要素重要性一般，即低于定点专题符号，达到可视即可，则可以对定点专题符号设置透明度，保证底图要素可见；

③调换符号与要素显示层次，若底图要素是地名标注等与周围地理要素不构成几何结构，则可以将要素放置于定点专题符号之上。

下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明：

如图1(a)所示，这是一种常见的符号数目过多造成地图符号压盖和地图过载问题，如图1(b)所示，这是一种专题尺寸过大造成符号压盖的问题，是本算法要解决的问题；

下面以2008年深圳市商业建筑统计分布图为例，利用本方法对其进行配置。

(1)如图3所示，根据统计数据，直接自动生成的专题地图信息负载过大，符号冲突较为严重，统计其单位面积符号数目为13.91，符号面积百分比约为20.03％，超过了专题地图适宜载负范围；

(2)如图4(a)所示，在其之上，按照顾及分区特征的算法进行综合，计算其单位面积符号数目为1.1，符号面积百分比月为6.89％，达到专题地图适宜负载范围，但由图可知，虽然地图负载明显减少，但对地图进行局部放大，如图4(b)所示，定点专题符号之间仍然存在压盖的情况；

(3)如图5(a)所示，接着运行符号大小调节算法，以上述算法为例，根据算法，图中的最大符号直径不会超出Voronoi图的范围，同时对小于肉眼识别的最小符号进行尺寸放大处理，图5(b)是对图5(a)的局部放大；

(4)如图6(a)示，计算定点专题符号与地理底图要素相交情况，发现定点专题符号压盖了重要的地名地物要素，据此对定点专题符号进行透明度处理，以便透过符号依然能清晰地看到底图地物，透明处理之后效果如图6(b)所示；

(5)如图7所示，完成所有的处理，得到最终的网络专题地图。

本发明使得在线自动生成的定点专题地图符号层次明显，符号之间无压盖，提高了专题地图符号的可视化效果，保证了专题地图符号的信息传输能力，充分满足在线地图用户的定点专题地图的用图需求，效果明显。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算网络地图上定点专题符号信息载负，并根据计算得到的定点专题符号信息载负以及适宜性指标参数，判断地图是否信息过载；

如果判断定点专题符号信息过载，则利用点集化简算法，对当前定点专题符号对应的定位点进行点群化简综合；如果一次点群化简综合未能达到要求，则循环进行多次，直到地图定点专题符号信息载负不过载为止；

当地图定点专题符号信息不过载时，则调节定点专题符号尺寸，使得定点专题符号之间避免出现重叠和压盖现象；

计算调节尺寸后定点专题符号与地理底图要素的相交情况，判断是否存在定点专题符号与地理底图要素冲突；

若存在冲突，则对定点专题符号进行设置调节，以避免所述冲突。

2.根据权利要求1所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于：

所述的网络地图上定点专题符号信息载负的计算，通过两个指标参量进行计算：其一、在网页范围下，单位屏幕面积的定点专题符号个数；其二、单位屏幕面积的定点专题符号面积百分比。

3.根据权利要求2所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于：单位屏幕面积的定点专题符号个数和单位屏幕面积的定点专题符号面积百分比如下计算：

Pt＝Num/Area(Map)*Area(Unit)

Per＝∑Area(Symbol)/Area(Map)

公式中，Pt为单位屏幕面积的定点专题符号个数，Num为定点专题符号总数，Area(Map)为屏幕地图面积，Area(Unit)为单位面积，Per为定点专题符号面积百分比，Area(Symbol)为单个定点专题符号面积。

4.根据权利要求1所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于：

调节定点专题符号尺寸时，采用Voronoi算法进行调节，根据每个定点专题符号对应定位点的Voronoi图区域，调节所述定点专题符号尺寸，使定点专题符号的尺寸不超过对应定位点的Voronoi图区域；同时，定点专题符号尺寸大于肉眼识别尺寸。

5.根据权利要求4所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，采用Voronoi算法调节定点专题符号尺寸具体包括以下步骤：

构建所有定点专题符号对应的定位点点集Pn的Voronoi图集Vn；

计算Voronoi图集Vn中各个定位点对应的Voronoi图区域中，以每个定位点为圆心的最大内切圆直径，对于网络地图边界上的Voronoi图区域，计算其与网络地图边界相交的构成的凸包，计算凸包中以对应定位点为圆心的最大内切圆直径；

计算各定位点对应的专题数据与各定位点的最大内切圆直径比值，获取所述比值最大值和最小值分别对应的最大尺寸定位点和最小尺寸定位点；

确定最大尺寸定位点对应定点专题符号的尺寸为最大内切圆直径的最大值和网页屏幕适宜最大尺寸中的较小值，最小尺寸定位点对应定点专题符号的尺寸为最小内切圆直径的最小值和网页屏幕适宜最小尺寸中的较大值；

其他定位点对应定点专题符号的尺寸由下式计算得到：

<mrow> <mi>S</mi> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mi>S</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mi>S</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>S</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mrow> <mi>T</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>T</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </mfrac> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mi>T</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，Si为第i个定位点对应定点专题符号的尺寸，Smin为最小尺寸定位点对应定点专题符号的尺寸，Smax为最大尺寸定位点对应定点专题符号的尺寸，Tmax为最大内切圆直径的最大值，Tmin为最大内切圆直径的最小值，Ti为第i个定位点对应的最大内切圆直径。

6.根据权利要求1所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，对专题符号进行设置调节具体是根据专题符号和地理底图要素之间的优先规则进行调节。

7.根据权利要求1或6所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，所述地理底图要素包括基础要素、矢量符号和标绘符号。

8.根据权利要求7所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，所述定点专题符号和地理底图要素之间的优先规则如下所示：

基础要素>矢量符号>定点专题符号>标绘符号。

9.根据权利要求7所述的网络地图定点专题符号的自动化配置方法，其特征在于，所述对定点专题符号进行设置调节具体如下：

若地理底图要素优先级高于定点专题符号，且定点专题符号将要素完全遮盖，则不显示该定点专题符号；

若地理底图要素优先级低于定点专题符号，则将定点专题符号设置成透明，保证地理底图要素可见；

若地理底图要素与周围地理要素不构成几何结构，则将地理底图要素放置于定点专题符号之上。

10.一种网络地图定点专题符号的自动化配置装置，其特征在于，包括：

负载计算模块，用于计算网络地图上定点专题符号信息载负，并根据计算得到的地图定点专题符号信息载负以及适宜性指标参数，判断地图是否信息过载；

点集化简模块，如果判断地图定点专题符号信息过载，则其利用点集化简算法，对当前定点专题符号对应的定位点进行点群化简综合；如果一次点群化简综合未能达到要求，则循环进行多次，直到地图定点专题符号信息载负不过载为止；

尺寸调节模块，当地图定点专题符号信息不过载时，则其调节定点专题符号尺寸，使得定点专题符号之间避免出现重叠和压盖现象，同时，对于小于肉眼识别尺寸的定点专题符号进行放大处理；

冲突判断模块，用于计算调节尺寸后定点专题符号与地理底图要素的相交情况，判断是否存在定点专题符号与地理底图要素冲突；

设置调节模块，若存在冲突，则其对定点专题符号进行设置调节，以避免所述冲突。