图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法.pdf

本发明公开了图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法，该方法包括图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换、基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换两部分。图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换是指对图元法点状符号进行判读，然后将图元法点状符号数据按照几何形状分类，最后将图元法点状符号实体对象映射为基于路径的点状地图符号。基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换指对基于路径的点状地图符号进行判读，然后将基于路径的点状地图符号按几何形状进行分类，最后将基于路径的点状地图符号映射为图元法点状符号。

1.  图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法，其特征是，该方法包括图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换和基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换两部分。

2.  根据权利要求1所述的地图符号交换方法，其特征是，所述图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换包括以下几个步骤：
步骤1图元法点状符号判读：对需要同化的图元法点状符号文件进行识别，鉴别其图块格式，基于该格式的数据模型，读取图元法点状符号数据；
步骤2图元法点状符号分类：对图元法点状符号进行分类，将数据中的点状符号按照图元几何形状进行分类；
步骤3图元法点状符号向基于路径的点状地图符号映射：在基于路径的点状地图符号数据模型基础上，将分类后的图元点状地图符号数据映射为基于路径的点状地图符号。

3.  根据权利要求1所述的地图符号交换方法，其特征是，所述基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换包括以下几个步骤：
步骤I基于路径的点状地图符号判读：对基于路径的点状地图符号文件进行识别，鉴别其符号格式，根据基于路径的点状地图符号数据模型，将符号文件中的地图符号数据加载到内存中；
步骤II基于路径的点状地图符号分类：将加载到内存中的基于路径的点状地图符号数据按照几何形状进行分类；
步骤III基于路径的点状地图符号向图元法点状符号映射：将步骤2分类后的地图符号数据映射为图元法点状符号中的数据。

4.  根据权利要求2所述的地图符号交换方法，其特征是，所述步骤2具体是指：将矩形、菱形、多边形分为一类，圆、圆弧、椭圆、椭圆弧分为另一类。

5.  根据权利要求4所述的地图符号交换方法，其特征是，所述步骤3具体是指：将矩形、菱形、多边形映射为MoveTo、LineTo，圆、圆弧、椭圆、椭圆弧为ArcTo。

6.  根据权利要求3所述的地图符号交换方法，其特征是，所述步骤I具体是指，基于基于路径的点状地图符号数据模型，即符号库、符号、路径、顶点、笔划、填充六层结构，将符号文件中的地图符号数据加载到内存中。

7.  根据权利要求6所述的地图符号交换方法，其特征是，所述步骤II具体是指，将基于路径的点状地图符号中的弧拆为三个部分：圆、圆弧、椭圆与椭圆弧，Bezier曲线与样条曲线归为一类，直线单独成类。

8.  根据权利要求7所述的地图符号交换方法，其特征是，所述步骤III具体是指，将直线映射为图元法点状符号中的折线，弧中的圆、圆弧、椭圆与椭圆弧分别映射为图元法点状符号中的圆、圆弧、椭圆、椭圆弧，Bezier曲线与样条曲线被打散，映射为图元法点状符号中的折线。

图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法
技术领域
本发明涉及地理信息共享领域，具体涉及一种图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法。
背景技术
地理信息共享是指以计算机及空间数据基础设施等硬件技术为依托，在标准、政策、法律等软环境支持下，对地理信息进行共同使用。地图符号是空间数据可视化的主要工具，它通过象形的、会意的图形刺激人的左脑，产生心像，来传递地理实体的特征、分布规律等信息。
现有的地理信息共享技术很少考虑地图符号信息的共享，即使涉及，效果也并不理想，因为各个地理信息系统(GIS)软件平台都有自己封闭的符号设计和绘制模块，实现地图符号信息的共享技术难度较大。此外，空间数据与地图符号数据在GIS操作系统里一直都有两个相对独立的单元，所以在共享空间数据时很少考虑地图符号信息的共享。实际制图工作中经常需要针对各种不同的GIS平台，对同一个地理对象制作多套符号，严重降低了制图的效率，导致了地图符号的方言性问题。
为解决上述问题，需要要将地学分析与制图功能整合在一起，其重中之重是两者之间符号数据的共享，因此需要一种新的方法，能够同化当前主流CAD、GIS软件中的符号，共享同一个符号库，减少不必要的重复劳动，提高制图效率。
基于路径的点状地图符号数据模型，是一种基于路径的点状地图符号数据模型，在吸取传统CAD与GIS符号模型的基础上，借鉴了PostScript语言、SVG规范、Flash技术中的图形描述机制，如图1所示，符号库包括符号与模板，符号为有限路径(Path)的集合，路径由段构成，段可以包括直线、弧、Bezier曲线和样条曲线四类。其中，直线包括直线段与折线，弧包括圆、椭圆、圆弧、椭圆弧，Bezier曲线包括二次与三次Bezier曲线，样条曲线采用非均匀有理B样条曲线(NURBS曲线)，该曲线为STEP标准中自由型曲线唯一表示方法。模板是指一种符号构建方式，地图符号中常见的矩形、星型、规则多边形等均可以定义为构建Path的模板。同时，新的符号结构采用FlyWeight(享元)模式解决了Path与Stroke、Fill操作的“解耦和”问题，使得同一个Path可以被多个Stroke和Fill操作引用。因此，基于路径的点状地图符号结构具备通用图形描述能力，且兼顾了地图符号的构图特点，能够同化目前主流的地图符号。
名称为“基于虚拟机的地理信息系统通用符号系统及其构建方法”，申请号为200610018873.0，公开号为CN1838073A的专利、名称为“点、线、面一体化地物符号形成方法”，申请号为200710021392.X，公开号CN101075244A、“复杂地图符号的计算机自动绘制方法”，申请号为200710053790.X，公开号为CN101159065的专利、名称为“一种自适应电子地图符号的系统及方法”，申请号为200810239848.4，公开号为CN101458819的专利申请均公开了地图符号构建的方法，但它们均未涉及对TrueType符号与VGE点状符号交换方法。
发明内容
本发明目的在于克服现有的地图符号共享方面存在的缺陷，解决地图中点状符号异构问题，在基于路径的点状地图符号数据模型基础上，提出图元法点状符号与基于路径的点状地图符号(简称为VGE点状地图符号)交换方法，提供图元法点状符号与基于路径的点状地图符号间的双向映射，实现点状地图符号的同化、共享。
实现本发明目的的技术方案是：图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法，该方法包括图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换和基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换两部分。
其中：所述图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换包括以下几个步骤：
步骤1图元法点状符号判读：对需要同化的图元法点状符号文件进行识别，鉴别其图块格式，基于该格式的数据模型，读取图元法点状符号数据；
步骤2图元法点状符号分类：对图元法点状符号进行分类，将数据中的点状符号按照图元几何形状进行分类；
步骤3图元法点状符号向基于路径的点状地图符号映射：在基于路径的点状地图符号数据模型基础上，将分类后的图元点状地图符号数据映射为基于路径的点状地图符号。
所述步骤2具体是指：图元法点状符号大都包括矩形、菱形、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、多边形等图元，将矩形、菱形、多边形分为一类，圆、圆弧、椭圆、椭圆弧分为另一类。
所述步骤3具体是指：将矩形、菱形、多边形映射为MoveTo、LineTo，圆、圆弧、椭圆、椭圆弧为ArcTo。
所述基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换包括以下几个步骤：
步骤I基于路径的点状地图符号判读：对基于路径的点状地图符号文件进行识别，鉴别其符号格式，根据基于路径的点状地图符号数据模型，将符号文件中的地图符号数据加载到内存中；
步骤II基于路径的点状地图符号分类：将加载到内存中的基于路径的点状地图符号数据按照几何形状进行分类；
步骤III基于路径的点状地图符号向图元法点状符号映射：将步骤2分类后的地图符号数据映射为图元法点状符号中的数据。
所述步骤I具体是指，根据基于路径的点状地图符号数据模型，即符号库、符号、路径、顶点、笔划和填充六层结构，将符号文件中的地图符号数据加载到内存中。
所述步骤II具体是指，将基于路径的点状地图符号中的弧拆为三个部分：圆、圆弧、椭圆与椭圆弧，Bezier曲线与样条曲线归为一类，直线单独成类。
所述步骤III具体是指，将直线(MoveTo、LineTo)映射为图元法点状符号中的折线，弧(ArcTo)中的圆、圆弧、椭圆与椭圆弧分别映射为图元法点状符号中的圆、圆弧、椭圆、椭圆弧，Bezier曲线(CurveTo)与样条曲线(BsplineTo)需要被打散，映射为图元法点状符号中的折线。
本发明能够将基于图元法构建的点状地图符号(如SuperMap点状符号)同化至基于路径的点状地图符号中，并能将基于路径的点状地图符号转换为图元法点状符号，以实现点状地图符号共享。
本发明不仅能够对图元法点状符号中的地图符号进行交换，而且能够对其中的普通符号(图形)进行交换，如家具、植物等。具备通用图形描述能力，且兼顾了地图符号的构图特点。
附图说明
图1本发明基于路径的点状地图符号数据模型示意图
图2本发明图元法点状符号与基于路径的点状地图符号同化路线示意图
图3本发明实施例中SuperMap符号图元映射为基于路径的点状地图符号路径示意图
图4本发明实施例中基于路径的点状地图符号路径映射为SuperMap符号图元示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明在基于路径的点状地图符号数据模型基础上，提出图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法，提供了图元法点状符号向基于路径的点状地图符号正向及反向映射。为基于路径的点状地图符号与GIS点状地图符号共享供了一条新的技术路线，有利于推动制图规则和知识的形式化表达，有利于消除地图符号学中因符号数据模型异构带来的歧义。
实施例1
如图2所示，图元法点状符号与基于路径的点状地图符号交换方法，该方法包括图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换和基于路径的点状地图符号向图元法点状符号转换两部分。
图元法点状符号向基于路径的点状地图符号转换包括以下几个步骤：
步骤1、图元法点状符号判读；
步骤2、图元法点状符号分类；
步骤3、图元法点状符号向基于路径的点状地图符号映射。
本实例以Windows XP SP3为操作系统环境，Visual Studio 2008 SP1为开发环境，C++为开发语言，SuperMap2008为GIS平台。
具体实施步骤如下：
步骤1图元法点状地图符号判读是指对需要同化的基于图元法构建的符号文件首先进行识别，鉴别其符号格式。SuperMap符号是在图元法的基础上构建而成，即符号库-符号-图元模式。因此，本实例采用SuperMap2008点状地图符号作为实例对象。SuperMap中可以用两种文件格式来存储矢量点状地图符号，分别为*.sym、*.smi格式。sym格式文件是SuperMap符号库文件，为二进制格式。smi格式文件是SuperMap使用的矢量地图符号交换文件格式，用于矢量点状地图符号的交换，为文本格式。本实例采用smi格式的符号文件为实例数据。根据SuperMap的点状地图符号数据模型从*.smi文件中读取符号数据。
步骤2图元法点状地图符号分类是步骤2基础上，对图元法点状符号(SuperMap点状地图符号)数据进行分类，将数据中的点状符号按照图元几何形状进行分类。如SuperMap中的点状符号是由若干个笔划组合而成，笔划是基本图元的集合，笔划对象包括点、折线、弧线、扇型、弓形、多边形、椭圆、矩形、圆角矩形、五角星、正六边形、菱形等。基本图元分为折线、弧段、椭圆、矩形、圆角矩形等。按照这些图元的几何形状，将它们分为几类，折线、矩形分为一类，弧段、椭圆分为一类，圆角矩形拆散为折线与弧。
步骤3图元法点状符号向VGE点状符号映射是指在VGE点状地图符号数据模型基础上，将分类后的图元法点状地图符号数据映射为VGE点状符号。如图2、3所示，分别将步骤2中分类后的图元对象映射为VGE点状符号中的路径，映射方法如下：
①折线：
折线图元记录了直线中起点与终点坐标，在VGE点状符号中将其映射为路径MoveTo(起点)、LineTo(终点)。
②弧段：
弧段图元中记录了外接矩形的左上角、右下角点坐标以及圆弧起始点、终止点坐标，首先计算弧段对应(椭)圆的中心点、左右焦点坐标，然后在VGE点状符号中将其映射为路径ArcTo(起始点、终止点)，两个控制点分别为左右焦点，若弧为圆弧，则两个控制点重合为圆心。
③椭圆：
椭圆图元中记录了外接矩形的左上角、右下角点坐标，首先分别计算椭圆左右焦点坐标，然后在VGE点状符号中将其映射为路径ArcTo(起点、终点)，两个控制点分别为椭圆左右两个焦点，因为椭圆闭合，所以椭圆的起点与终点为同一个点。
④矩形：
矩形图元中记录了左上角、右下角点的坐标，首先分别计算左下角、右上角点的坐标，然后在VGE点状符号中将其映射为路径MoveTo、LineTo(四个角点)。
⑤圆角矩形：
圆角矩形图元中记录了左上角、右下角点的坐标，SuperMap中，圆角矩形的圆弧度自动生成，为最小边的三分之二。首先，根据这些参数，将圆角矩形拆为四段圆弧与四段直线，计算圆弧段、直线段的起始点、终止点，然后，在VGE点状符号中分别将圆弧段、直线段映射为路径ArcTo、MoveTo、LineTo。
VGE点状符号向图元法点状符号转换包含以下步骤：
步骤1、VGE点状符号判读
步骤2、VGE点状符号分类
步骤3、VGE点状符号向图元法点状符号映射
步骤1VGE点状符号判读是指对VGE点状符号文件进行识别，鉴别其符号格式，基于VGE点状地图符号数据模型即符号库-符号——路径-顶点-笔划-填充六层结构，将符号文件中的地图符号数据加载到内存中。
步骤2VGE点状符号分类是指将加载到内存中的VGE点状地图符号数据按照几何形状进行分类，将VGE点状符号路径中的弧拆为三个部分：圆、圆弧、椭圆与椭圆弧，Bezier曲线与样条曲线归为一类，直线单独成类。
步骤3VGE点状符号向图元法点状符号映射是指将步骤2分类后的地图符号数据映射为图元法点状符号中的数据，本实例中均将VGE点状符号转换为SuperMap中的符号，每个路径(Path)映射为一个或多个图元：直线(MoveTo、LineTo)映射为SuperMap符号中的折线或多边形图元；弧(ArcTo)中的圆、圆弧、椭圆与椭圆弧分别映射为弧段、椭圆图元；由于SuperMap符号中没有贝塞尔曲线(CurveTo)与样条曲线(BSplineTo)，所以对贝塞尔曲线与样条曲线进行细分，将它们打散为首尾相连的直线段，映射为折线图元。
映射方法如下：
①直线(MoveTo、LineTo)
直线记录了起点、终点坐标，将其映射为折线图元。如果路径闭合且填充，则映射为多边形图元。
②弧(ArcTo)
VGE点状符号路径中弧记录了起始点、终止点以及两个控制点的坐标，因此，在映射时判断起始点与终止点是否相等，两个控制点是否为同一个点，将弧分为圆、圆弧、椭圆、椭圆弧，其中，将圆、椭圆映射为椭圆图元，圆弧、椭圆弧映射为弧段图元。
③贝塞尔曲线(CurveTo)
VGE点状符号路径中贝塞尔曲线记录了结点与控制点坐标，对贝塞尔曲线细分(从曲线的起点按一定的步长逐点计算坐标点直至终点)，打散为首尾相连的直线段，映射为折线图元，如果贝塞尔曲线闭合且填充，则映射为多边形图元。
④样条曲线(BSplineTo)
VGE点状符号路径中样条曲线记录了节点处曲线上的点以及控制点坐标，因此可以反求节点向量、阶数。对Nurbs曲线细分(从曲线的起点按一定的步长逐点计算坐标点直至终点)，打散为首尾相连的直线段，映射为折线图元，如果样条曲线闭合且填充，则映射为多边形图元。
本发明将图元法点状地图符号向VGE点状符号无损映射，有利于实现“一库多用”，为地图符号交换、共享提供了一个可行的途径。