CN111667552A - 一种s57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备，将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，并根据内边界数分类为孤立、非孤立海域多边形，将非孤立海域多边形有小到大排序，分别判断孤立海域多边形与非孤立海域多边形的深度值范围，并按内边界数大到小的顺序直接进行填充，不需要剔除区域或建立完整父子关系树，提高了深度范围判定及填充效率。并且，本发明每一次判断出深度点与海域多边形外边界存在包含关系时，将所述深度点从深度点集合中删除，减少了循环次数。

Description

一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备

技术领域

本发明涉及航海领域，具体为一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备。

背景技术

随着电子技术的发展，助航器已经实现了计算机化，并且在世界运输业发展先进的国家中已经实现了高度自动化的船舶。电子海图具有与传统纸质海图相同的信息量外，还能在短时间内实现海图的定位和更新，为开发和利用海洋资源提供保障。在电子海图的帮助下驾驶人员对航海设备航行状态和航行区域中存在的危险都会一目了然，同时也能更简单实现传感器数据与海图叠加显示。国际标准即S57标准电子海图区域深度范围快速判定及填充方法是影响电子海图数据解析使用效率及显示浏览效率的主要因素之一，目前剔除法和父子关系树法是最常用的方法。

剔除法需要找出电子海图中所有海域多边形的拓扑关系，即从父海域多边形中排除所有子海域多边形得到父海域多边形中除子海域多边形外的补集区域，逐一进行深度范围判断和填充。这种方法逻辑简单且结果准确但运算量巨大且运算时间漫长，效率非常低。

父子关系树法既在判定深度及填充前将海域多边形全部建立父子关系树，形成清晰的层次关系，逐个判定深度范围，之后按父子关系由大到小进行排序，再逐层覆盖填充。这种方法效率比剔除法要高，但S57电子海图中海域多边形及深度值点往往数目庞大，建立完整的父子关系树较为繁复。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术的剔除法和父子关系树法存在的运算量巨大、运算时间漫长、效率低下的问题，提供一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，N大于或等于0，其中N＝0时为孤立海域多边形，N大于0时为非孤立海域多边形；所述方法包括如下步骤：

S100遍历S57电子海图的判定海域多边形集合，得到孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，以及非孤立海域多边形集合；B_m为第m个孤立海域多边形；

S200按内边界数由小到大排序得到非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)；其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；A_n为第n个非孤立海域多边形；

S300根据孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，与深度点集合，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

S400根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

S500按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；

S600将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

本发明将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，并根据内边界数分类为孤立、非孤立海域多边形，将非孤立海域多边形有小到大排序，分别判断孤立海域多边形与非孤立海域多边形的深度值范围，并按内边界数大到小的顺序直接进行填充，不需要剔除区域或建立完整父子关系树，提高了深度范围判定及填充效率。

优选的，所述深度点集合为采样点的集合，每一个深度点包括经度、纬度及深度信息。

优选的，每一次判断出深度点与海域多边形外边界存在包含关系时，将所述深度点从深度点集合中删除，剩余的深度点形成新的深度点集合，即剩余深度点集合。

优选的，所述步骤S300包括：

S310判定深度点集合的当前深度点与当前孤立海域多边形外边界区域的包含关系；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S320重复步骤S310进行下一深度点与当前独立海域多边形外边界区域包含关系的判断，直到完成最后一个深度点判定，得到当前孤立海域多边形的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判定下一孤立海域多边形外边界区域的包含关系；

S330根据当前孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复S310、S320、S330直到得到所有孤立海域多边形的深度值范围。

优选的，所述步骤S400包括：

S410判断剩余深度点集合的当前深度点与A_t外边界区域的包含关系，t＝1,2,3,...,n；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S420重复步骤S410进行下一深度点与A_t外边界区域包含关系的判定，直到完成最后一个深度点判定，得到A_t的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判断与A_t+1外边界区域的包含关系；

S430根据当前非孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复步骤S410、S420、430，直到得到A₁，A₂，A₃，...，A_n的深度值范围。

一种S57电子海图深度范围快速判定填充设备，包括：

海域多边形分类器，将判定海域多边形集合分为孤立海域多边形集合以及非孤立海域多边形集合，并按内边界数由小到大对非孤立海域多边形进行排序，其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；

孤立海域多边形深度值计算模块，根据孤立海域多边形集合，与导入的深度点集合，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

非孤立海域多边形深度值计算模块，根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与孤立海域多边形深度值计算模块输出的剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将每次判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

填充模块，先按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；然后，将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一项所述的方法。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法及设备，将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，并根据内边界数分类为孤立、非孤立海域多边形，将非孤立海域多边形有小到大排序，分别判断孤立海域多边形与非孤立海域多边形的深度值范围，并按内边界数大到小的顺序直接进行填充，不需要剔除区域或建立完整父子关系树，提高了深度范围判定及填充效率。并且，本发明每一次判断出深度点与海域多边形外边界存在包含关系时，将所述深度点从深度点集合中删除，减少了循环次数。

附图说明

图1是S57标准电子海图海域深度值分布例图。

图2为海域多边形包含关系示意图。

图3为S57电子海图深度范围快速判定及填充方法的流程图示意图。

图4为S57电子海图深度范围快速判定及填充设备的结构示意图。

图5为本发明提供的电子设备的结构示意图。

图6为剔除法、父子关系树法、本发明方法的记录耗时曲线对比示意图。

图中标记：1-海域多边形分类器，2-孤立海域多边形深度值计算模块，3-非孤立海域多边形深度值计算模块，4-填充模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，S57标准电子海图深度值是以具有深度值属性的点集来表示，即海域深度采样点集合，深度范围由分布于预判定海域多边形外边界内、内边界外的深度点值定义，

且海域多边形之间有复杂的包含关系。现有方法通常需要剔除面域或确定完整的父子关系，如图2所示，需要判定深度并填充如图所示区域，需要逐个剔除判定填充或建立C.child_1＝A，C.child_2＝B、B.child＝D。而实际上S57电子海图是以点-线-面的拓扑关系存储表示的一种海图格式，因此可以将一个面域(海域多边形)理解成具有外边界和内边界两个属性的一个对象。

如图3所示，一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，N大于或等于0，其中N＝0时为孤立海域多边形，N大于0时为非孤立海域多边形(有内边界的海域多边形)；所述方法包括如下步骤：

S100遍历S57电子海图的判定海域多边形集合，得到孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，以及非孤立海域多边形集合；

S200按内边界数由小到大排序得到非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)；其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；

S300根据孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，与深度点集合(深度点集合为采样点的集合，每一个深度点包括经度、纬度及深度信息)，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

具体的包括：S310判定深度点集合的当前深度点与当前孤立海域多边形外边界区域的包含关系；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S320重复步骤S310进行下一深度点与当前独立海域多边形外边界区域包含关系的判断，直到完成最后一个深度点判定，得到当前孤立海域多边形的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判定下一孤立海域多边形外边界区域的包含关系；

S330根据当前孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复S310、S320、S330直到得到所有孤立海域多边形的深度值范围。

S400根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

具体的包括：S410判断剩余深度点集合的当前深度点与A_t外边界区域的包含关系，t＝1,2,3,...,n；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S420重复步骤S410进行下一深度点与A_t外边界区域包含关系的判定，直到完成最后一个深度点判定，得到A_t的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判断与A_t+1外边界区域的包含关系；

S430根据当前非孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复步骤S410、S420、430，直到得到A₁，A₂，A₃，...，A_n的深度值范围。

S500按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；

S600将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

实施例2

如图4所示，一种S57电子海图深度范围快速判定填充设备，包括：

海域多边形分类器1，将判定海域多边形集合分为孤立海域多边形集合以及非孤立海域多边形集合，并按内边界数由小到大对非孤立海域多边形进行排序，其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；

孤立海域多边形深度值计算模块2，根据孤立海域多边形集合，与导入的深度点集合，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

非孤立海域多边形深度值计算模块3，根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与孤立海域多边形深度值计算模块输出的剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将每次判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

填充模块4，先按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；然后，将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

实施例3

如图5所示，根据本发明示例性实施例的电子设备(例如具备程序执行功能的计算机服务器)，其包括至少一个处理器，电源，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器和输入输出接口；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述任一实施例所公开的方法；所述输入输出接口可以包括显示器、键盘、鼠标、以及USB接口，用于输入输出数据；电源用于为电子设备提供电能。

本领域技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

实施例4

在相同硬件条件下采用现有剔除法、父子关系树法，以及采用本方法与的测试结果分布如表1、表2、表3所示：

表1剔除法填充时间记录表

表2父子关系树法填充时间记录表

表3本发明方法填充时间记录表

如图6所示，以测试用S-57电子海图“海图1”为例，分别使用剔除法(方法一)、父子关系树法(方法二)、本发明方法(方法三)进行了50次海图数据读取及填充测试，并记录耗时曲线，可以看出本发明方法(方法三)耗时最低(本发明耗时15-20s，父子关系树法30-40s，剔除法耗时120-140s)，更为稳定(本发明每次测试的耗时最接近，差距不大)，具有更好的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，其特征在于，将海域多边形描述为具有N个内边界和一个外边界的多边形，N大于或等于0，其中N＝0时为孤立海域多边形，N大于0时为非孤立海域多边形；所述方法包括如下步骤：

S100遍历S57电子海图的判定海域多边形集合，得到孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，以及非孤立海域多边形集合；B_m为第m个孤立海域多边形；

S200按内边界数由小到大排序得到非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)；其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；A_n为第n个非孤立海域多边形；

S300根据孤立海域多边形集合(B₁，B₂，B₃，...，B_m)，与深度点集合，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

S400根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

S500按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；

S600将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

2.如权利要求1所述的一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，其特征在于，所述深度点集合为采样点的集合，每一个深度点包括经度、纬度及深度信息。

3.如权利要求2所述的一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，其特征在于，每一次判断出深度点与海域多边形外边界存在包含关系时，将所述深度点从深度点集合中删除，剩余的深度点形成新的深度点集合，即剩余深度点集合。

4.如权利要求1所述的一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

S310判定深度点集合的当前深度点与当前孤立海域多边形外边界区域的包含关系；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S320重复步骤S310进行下一深度点与当前独立海域多边形外边界区域包含关系的判断，直到完成最后一个深度点判定，得到当前孤立海域多边形的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判定下一孤立海域多边形外边界区域的包含关系；

S330根据当前孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复S310、S320、S330直到得到所有孤立海域多边形的深度值范围。

5.如权利要求1所述的一种S57电子海图深度范围快速判定填充方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

S410判断剩余深度点集合的当前深度点与A_t外边界区域的包含关系，t＝1,2,3,...,n；若在外边界内，存储当前深度点并从深度点集合删除当前深度点，遍历指针回退1，进行下一深度点的判定；若不在外边界内，直接进行下一深度点的判定；

S420重复步骤S410进行下一深度点与A_t外边界区域包含关系的判定，直到完成最后一个深度点判定，得到A_t的深度点集合与剩余深度点集合；剩余深度点集合用于判断与A_t+1外边界区域的包含关系；

S430根据当前非孤立海域多边形的深度点集合，计算当前孤立海域多边形的深度值范围；

重复步骤S410、S420、430，直到得到A₁，A₂，A₃，...，A_n的深度值范围。

6.一种S57电子海图深度范围快速判定填充设备，其特征在于，包括：

海域多边形分类器，将判定海域多边形集合分为孤立海域多边形集合以及非孤立海域多边形集合，并按内边界数由小到大对非孤立海域多边形进行排序，其中内边界数相同的，则按照周长从小到大排序；

孤立海域多边形深度值计算模块，根据孤立海域多边形集合，与导入的深度点集合，判断每一个孤立海域多边形外边界区域包含的深度点；根据孤立海域多边形包含的深度点，得到所有孤立海域多边形的深度值范围；

非孤立海域多边形深度值计算模块，根据非孤立海域多边形集合(A₁，A₂，A₃，...，A_n)，与孤立海域多边形深度值计算模块输出的剩余深度点集合，依次判断A₁，A₂，A₃，...，A_n外边界区域包含的深度点，将每次判断出在边界区域的深度点从剩余深度点集合中删除，得到所有非孤立海域多边形的深度点；根据非孤立海域多边形的深度点，得到非孤立海域多边形的深度值范围；

填充模块，先按照A_n，A_n-1，A_n-2，...，A₁的顺序，在S57电子海图上，逐层覆盖填充非孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色；然后，将孤立海域多边形的深度值范围对应的颜色覆盖在S57电子海图最上层。

7.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一项所述的方法。

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