536.城市道路注记的动态显示技术 【开题报告+毕业论文】 .doc

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1、开 题 报 告 论文题目：城市道路注记的动态显示技术 【开题报告+毕业论文】 院 系：遥感信息工程学院 专 业：遥感科学与技术（地理信息系统方向） 姓 名： 学 号： 指导老师： 一、一、研究的目的和意义 地图可以为环境、经济、文化、科学、军事等建设提供参考资料，或作为建设 工具。但如果地图上没有地物名称，没有注记，上述的功用是不太可能实现的。 地图注记在地图的制作过程中是一项重要的工作。普通地图的使用价值在很大 程度上取决于图面上大量的名称注记。因此，地图注记是地图中必备的并具有特别 意义的一种要素，是地图的主要内容之一。 注记位置的选择是否恰当，排列是否美观直接影响到地图的清晰易读性和使用

2、 价值。就一般地图而言，地图注记的工作是十分繁重的，即使有了目前较先进的计 算机辅助制图系统，地图注记仍普遍采用人机交互式的作业方式，效率无法得到提 高。于是人们越来越多的把眼光投向能够灵活操作的动态电子地图。动态注记在这 一领域的问题便出现了：其一，注记点位置的选取，这是一个很难解决的问题但是 在制作各个系统时又不得不面对。其二，动态注记的实时显示问题，这是电子地图 最为优越的特点之一，也是难点之一。考虑到地图是无级，无缝和动态变化的，每 一次用户改变比例，改变显示区域，以及对一张大于屏幕显示区域的地图进行漫游 或浏览都会形成一张新的地图。由于地图注记是用文字等表示地物的属性，注记的 质量将

3、直接影响到地图信息的表达和使用价值。所以，如果要使电子地图显示得清 晰美观并具有可读性，就要求用一定的算法来动态调整注记的位置。 本次毕业设计主要目的是应用图形学裁剪及算法及数学方法，采用一种快速而 实用的方法再分段求匀注记汉字，来解决信息缺损，注记压盖等问题，实现对窗 口中的注记进行大小，位置的调整，以满足用户的需求和地图的美观。 二、二、国内外的现状和发展趋势 地图的注记是影响地图可读性、增进地图使用价值的一个重要因素。目前，国 外在地图自动注记方面作了较深的研究，取得了很大的成果。如美国人口调查局研 制的自动注记定位系统,对1990年人口统计图作了成功的注记。 2 近年来，国内在这一方面

4、也作了不少研究，取得了很大进展。 大学的 教授在 综合国内外地图自动注记研究成果的基础上，将注记问题抽象成空间竞争的优化组 合问题，提出了使用神经元网络算法、遗传算法解决点状注记问题的整体最优方案， 并证明了其算法的优点。此外， 大学资源与环境学院的 提出了将分段注记和移动 注记相结合的思想,并在此基础上提出了采用回溯法解决注记之间的冲突,从而较好 地解决了图幅移动之后某些屏幕内线状要素注记不可见或表达模糊的问题,实现了 注记输出的完整性和美观性的统一,提高了图形输出的效率,节省了存储空间,在实际 应用中取得了较好的效果。 三、三、主要研究内容、途径及技术路线 本课题研究的内容主要包括： 1.

5、注记生成和显示的方法； 2.道路注记流动显示的方法和策略。即窗口中的道路名称始终显示全名，不会出 现道路名称不全的情况； 3.点位注记自动避让的原则的研究。即在图上点位很密集的情况下，不会出现点 位互相压盖，注记重叠在一起，系统会自动调整点位图标的注记的显示位置和 尺寸，保证地图显示的美观和图面整洁； 4.VB和ArcObjects的编程方法，并开发出一个能实现地图注记动态显示、在缩放 情况下注记可以自动避让的一个小型的GIS系统。此外，该系统还包括：地图 的放大、缩小、平移等基本的图形操作功能。 研究途径： 了解和分析城市道路特点，明确城市道路空间数据与道路名称注记之间的所属 关系。研究设计

6、城市道路注记动态显示的裁剪等相关算法。用 VB 和 AO 编程实现 道路注记流动显示与点位注记自动避让。由于二次开发实现简单，实现的速度较快， 所以本次毕业设计选用 ArcObjects 组件（ESRI 公司推出的具有强大功能的组件式 地理信息系统开发软件） ，采用 VB 作为开发平台，来实现城市道路注记的动态显 示功能以及地图的基本操作功能。 具体的技术路线如下： 采用限定下界法，即只要道路在显示区内的长度 l = 肉眼可识别最小汉字大 小 k 与道路名称字符个数 n 的乘积，则对道路注记，否则不予注记。 L = K*N k 肉眼可识别最小汉字大小(float) n 道路名称字符个数(int

7、) 3 l道路在显示区内的长度(float) 解决方法如下，由于线状地物由其内部的线来表示和控制所以首先对线状地 物按显示窗口裁剪，裁剪后得到新的多条折线段或直线段。这时运用统计方法， 我们知道往往折线段的比例在总量中占有较小一部分，而直线段的注记点位置要比 折线段的注记位置容易控制得多，所以对折线段而言我们有如下讨论：其长度 L 为各线段长度之和，各注记字符的字间距 d 应该相等。如果注记为 n 个字符,则应 该将裁剪后的线段作 n+1 等分，字间距 d= L/（n+1） ，再通过内部线的线宽与地物 之间的关系,计算出字符的尺寸，就可以对线状地物注记了，注记点就定在这些分 点上，当分点正好处

8、于某个畸形部位时，则通过更细致的算法来调整。通过调整注 记字符的字头方向，使之符合人们的阅读习惯。从而使地物的全部注记信息都在显 示区内。 四、四、研究的主要阶段、进度及完成时间： 第一阶段（第 1 周）：收集资料。在图书馆查找有关 VB 编程的相关书籍以及 在在中国期刊网 、 重庆维普等网站检索电子地图中动态注记方法和研究实 现作为主要参考资料。 第二阶段（第 2 周第 6 周）：理论学习。学习 ArcGis，AO 等软件的使用以 及计算机图形学中裁剪算法。学习并巩固 VB 编程的相关知识。 第三阶段（第 7 周第 9 周）：编程实现。通过参考 ESRI 公司提供的 Exploring Ar

9、cObject。pdf 和 ESRI 的帮助文档完成软件系统的开发。 第四阶段（第 11 周第 12 周）：撰写论文，总结设计成果，提交毕业设计论 文及答辩。 五、五、主要参考文献： 1.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 年 22（12） 2.陈孔哲,朱欣焰,张银洲,苏光奎.地图汉字注记的自动地位研究J.武汉测绘科技大学 学报, 1997, 2,136 141 3.孙家广等编著. 计算机图形学,清华出版社 4.王洪,艾廷华,祝国瑞.电子地图可视化中的自适应策略 武汉大学资源与环境学院 5.樊红,张祖勋,杜道生,地图注记质量评价模型的研究 武汉大学

10、6.刘志辉,艾廷华等.对 ArcGIS 地图综合功能的扩展研究 武汉大学资源与环境学院 7.ESRI 公司提供的 Exploring ArcObject.pdf 和 ESRI 的帮助文档 4 8.廖楚江,蔡忠亮,杜清运,姜坤丽 电子地图中线状要素移动注记关键问题研究 武汉大学资源与环境学院 9.樊红,张祖勋,杜道生,地图注记自动配置规则及其实现策略 武汉大学 I 目 录 摘要 第第 1 1 章章绪论绪论 1 1.1研究的目的和意义 1 1.2国内外的现状和发展趋势 1 1.3主要研究内容及技术路线 2 第 2 章动态注记原理与理论基础 3 2.1地图注记介绍 3 2.2动态注记的理论基础 4

11、2.3动态注记方法的比较 9 第 3 章开发工具介绍 .11 3.1AO（ARCOBJECTS）介绍.11 3.2ARCMAP介绍16 3.3ARCCATALOG介绍 16 3.4主要接口及核心类的介绍 .17 第 4 章道路动态注记的设计与实现 .19 4.1数据准备 .19 4.2系统设计 .21 4.3代码实现 .23 4.4效果图 .29 第 5 章结论 .30 参考文献 .3131 致谢.32 摘 要 本文阐述了地图动态注记的概念及研究内容，探讨了当前电子地图中采用的动 态注记的实现方法以及在电子地图的动态注记中出现的信息缺损，注记压盖，实时 显示等问题。本次设计基于 ESRI 公司

12、提供的 ArcObjects 开发组件，采用 VB 作为 开发语言，应用计算机图形学中的裁剪算法并采用一种快速而实用的方法再分 段求匀注记汉字来实现道路注记在电子地图上的动态显示技术，在实际应用中取得 了较好的效果,充分体现了电子地图在线状要素注记显示这一环节的优越性。 关键词： 线状要素，注记，ArcObjects，窗口裁剪 Abstract This paper presents the definition of dynamic annotation and the content of research in this area. Also,it discusses some prob

13、lems about Chinese annotations such as annotation information lost ,overlap among annotations ,displaying images on time when wandering on electronic map.It gives some methods to realize dynamic annotation.Based on VB language and the ArcObjects tools provided by ESRI company,One rapid and useful me

14、thod, annotating every fragment of line which was dividedevenly, was adopted to solve the problems. This method is proved to produce a good result in application. Key words：Linear feature, Annotation, ArcObjects, Window cut 1 第 1 章绪论 1.1 研究的目的和意义 地图可以为环境、经济、文化、科学、军事等建设提供参考资料，或作为建 设工具。但如果地图上没有地物名称，没有

15、注记，上述的功用是不太可能实现的。 地图注记在地图的制作过程中是一项重要的工作。普通地图的使用价值在很大程度 上取决于图面上大量的名称注记。因此，地图注记是地图中必备的并具有特别意义 的一种要素，是地图的主要内容之一。 注记位置的选择是否恰当，排列是否美观直接影响到地图的清晰易读性和使 用价值。就一般地图而言，地图注记的工作是十分繁重的，即使有了目前较先进的 计算机辅助制图系统，地图注记仍普遍采用人机交互式的作业方式，效率无法得到 提高。于是人们越来越多的把眼光投向能够灵活操作的动态电子地图。动态注记在 这一领域的问题便出现了：其一，注记点位置的选取，这是一个很难解决的问题但 是在制作各个系统

16、时又不得不面对。其二，动态注记的实时显示问题，这是电子地 图最为优越的特点之一，也是难点之一。考虑到地图是无级，无缝和动态变化的， 每一次用户改变比例，改变显示区域，以及对一张大于屏幕显示区域的地图进行漫 游或浏览都会形成一张新的地图。由于地图注记是用文字等表示地物的属性，注记 的质量将直接影响到地图信息的表达和使用价值。所以，如果要使电子地图显示得 清晰美观并具有可读性，就要求用一定的算法来动态调整注记的位置。 本次毕业设计主要目的是应用图形学裁剪算法及数学方法，采用一种快速而 实用的方法再分段求匀注记汉字，来解决信息缺损，注记压盖等问题，实现对窗 口中的注记进行大小，位置的调整，以满足用户

17、的需求和地图的美观。 1.2 国内外的现状和发展趋势 地图的注记是影响地图可读性、增进地图使用价值的一个重要因素。目前， 国外在地图自动注记方面作了较深的研究，取得了很大的成果。如美国人口调查局 研制的自动注记定位系统,对 1990 年人口统计图作了成功的注记。近年来，国内在 这一方面也作了不少研究，取得了很大进展。武汉大学的樊红教授在综合国内外地 图自动注记研究成果的基础上，将注记问题抽象成空间竞争的优化组合问题，提出 了使用神经元网络算法、遗传算法解决点状注记问题的整体最优方案，并证明了其 算法的优点。此外，武汉大学资源与环境学院的廖楚江，蔡忠亮提出了将分段注记 和移动注记相结合的思想,并

18、在此基础上提出了采用回溯法解决注记之间的冲突,从 而较好地解决了图幅移动之后某些屏幕内线状要素注记不可见或表达模糊的问题, 2 实现了注记输出的完整性和美观性的统一,提高了图形输出的效率,节省了存储空间, 在实际应用中取得了较好的效果。 1.3 主要研究内容及技术路线 1.3.1 研究的主要内容 1.注记生成和显示的方法。用计算机图形学中的裁剪算法对窗口进行裁剪，并显 示以线要素字段存储的道路名称，增强图层的可读性。 2.道路注记流动显示的方法和策略。即窗口中的道路名称始终显示全名，不会出 现道路名称不全的情况。 3.点位注记自动避让的原则的研究。即在图上点位很密集的情况下，不会出现点 位互相

19、压盖，注记重叠在一起，系统会自动调整点位图标的注记的显示位置和 尺寸，保证地图显示的美观和图面整洁。 4.VB 和 ArcObjects 的编程方法，并开发出一个能实现地图注记动态显示、在缩 放情况下注记可以自动避让的一个小型的 GIS 系统。此外，该系统还包括：地 图的放大、缩小、漫游等基本的图形操作功能。 1.3.2 技术路线 了解和分析城市道路特点，明确城市道路空间数据与道路名称注记之间的所 属关系，即道路名称注记以字段的形式存储在道路空间数据中。研究设计城市道路 注记动态显示的裁剪等相关算法。主要包括学习 Cohen-SutherLand 线段裁剪算法等。 采用 VB 和 AO 编程实

20、现道路注记流动显示。由于二次开发实现简单，实现的速度 较快，所以本次毕业设计选用 ArcObjects 组件（ESRI 公司推出的具有强大功能的 组件式地理信息系统开发软件） ，采用 VB 作为开发平台，来实现城市道路注记的 动态显示功能以及地图的基本操作功能。在前期的数据准备中，应用 Arcmap 与 Arccatalog 工具对原有数据进行加工，生成供编程实现的实验数据图层。 3 第 2 章动态注记原理与理论基础 电子地图是地理信息系统的一种，它具备了地理信息系统的大多数功能。智 能交通系统的大部分信息都需要通过电子地图来表示。 电子地图主要有两方面作用：一是多维地图的静态显示和动态显示作

21、用；二 是动态环境下空间数据库与专题数据库的交流作用。两方面相互作用，共同完成 GIS 中空间数据视觉化的任务。 要完成上述任务，就产生了动态注记的概念和研究问题。实现地图的静态显 示功能，传统的纸质地图就能实现，要实现电子地图的实时更新，就涉及了地图的 动态显示技术。除了地图各要素的重绘与刷新，地图中原来显示的注记大小和位置 也发生相应的改变，必须采用动态注记技术合理地显示在重置的窗口中。 2.1 地图注记介绍 2.1.1 地图注记的概念 在地图语言中，除了利用以图形为主的基本语言地图符号外，还使用了 自然语言地图注记。地图注记为用户提供了直观的图形要素的名称，性质等属 性，极大的增强了地图

22、的可读性和实用性。地图注记主要包括地名注记和说明注记 两大类。地名注记即地理名称。它主要包括居民地名称；公路，铁路及其附属物名 称；行政区域，地域名称；水系物体名称；山脉，山岭，岛屿名称等。是地图不可 缺少的内容，占据地图相当大的载负量。另一种注记为说明注记，包括文字的和数 字的两种，主要用以补充说明对象的质量和数量属性，文字说明注记如矿产性质， 铁路性质，地貌性质等，后者如比高，高程，公里数等。地图注记对地图符号起着 补充作用，使地图具有可阅读性，可翻译性和成为一种信息传输的工具。所以，地 图注记在一定程度上可以说是地图符号的一个组成部分。 2.1.2 地图注记的功能 地图注记功能是 GIS

23、 和机助制图中不可缺少的重要功能之一。和其他专题符 号相比，注记能更加直观地表达地图信息，恰当的注记可以有效地增加地图的可读 性和表现能力。地图注记可以反映出和地图要素相关的属性，如名称、长度、面积 以及说明性文字等。按不同的标准可将地图注记分成不同的类别，例如按其表示的 地理要素可分为点状注记、线状注记和面状注记；按其内容来源可分为基于数据库 4 属性字段值和任意输入的文本内容。但是不论是什么类别的注记，都必须满足使用 方便、美观合理的原则。 地图注记主要有标识各对象，指示对象的属性，表明对象间的关系和转译等 功能。 1.标识各种对象：地图用符号表示地表现象，同时用注记注明各种对象的名称，

24、使注记与符号相配合，准确地标识对象的位置和类型。例如，北京 喜马拉雅 山 等各种地理名称。 2.指示对象的属性：指文字的和数字的各种说明注记，指示对象的某些属性。例 如，塔形符号注记“水”字，指水塔；管线符号注记“气”字，指输气管道； 森林范围内注记“松”字，说明以松树为主的森林。又如河流的宽度和深度， 桥梁的载重量，公路的路面材料与宽度，冲沟的比高等。 3.表明对象间的关系：例如， “山地森林草原生态经济大区”综合地表明地貌， 植被，经济等生态结构区划的划分。 2.1.3 地图注记的质量评判 高质量的地图注记应该遵循的一些准则可以概括为:清晰性,美观性,和谐性,无二 义性,符合阅读习惯,不影

25、响地图内容和提示要素的位置、方向、形状和范围等。它 们应该如何定量地描述并在模型中进行表达是需要首要考虑的问题。在提出的空间 对象模型（主要包括点对象，线对象和面对象）中,选取 4 个独立(很少重叠)的因素: 冲突、压盖、位置优先级和要素注记关联性来表达注记质量,这 4 个影响注记质量 的重要因素,不仅在概念上有区别,而且评估它们的参数也彼此独立。 1. 冲突:注记与注记的重叠称为冲突。在地图注记的配置中,冲突是最严重的问 题。地图设计、地图美观性等方面的缺点,有时不可避免,但不会引起信息传达的障 碍,可注记冲突却会妨碍信息的传播。 2. 压盖:注记与要素的重叠称为压盖。注记不是孤立存在的,它

26、与要素有机地结 合在一起。地形图包含丰富的地物类型,一幅地形图对其地物分类有时可达 19 层之 多。压盖分为两种情形:第一类压盖是不允许的,如点状要素和一些重要的交叉点(如 道路交叉处、河流汇合处、居民地入口处等) 的压盖；第二类压盖是不可避免的,如 密集地图上居民地注记对道路的压盖。 3. 位置的优先级:注记的备选位置在易读性和美观性方面存在差别,无论是点状 注记还是线状注记,注记与被注记要素的位置关系有优劣之分。 4. 要素注记关联性:高质量的注记的另一个重要条件是注记和被注记要素的 关联性清楚, 无二义。 2.2 动态注记的理论基础 2.2.1 动态注记的产生背景 地图的注记是影响地图可

27、读性、增进地图使用价值的一个重要因素。地图的注 记也有自己的编绘规范, 不同比例尺的地图, 注记的规范通常有所不同。长期以来, 5 地图的注记用人工方法完成。随着计算机和 GIS 技术的发展和应用, 地图以数字的 形式进入了计算机, 传统的地图编绘也逐步为计算机排印系统所取代, 注记作为地 图使用和输出的重要环节, 其自动化程度及注记质量的好坏将影响 GIS 应用的质量。 于是出现了计算机自动注记的理论研究。 2.2.2 计算机自动注记与手工注记比较 计算机自动注记是指由计算机模拟人工注记过程, 根据从数据库中读取的注记 字体、尺寸、倾角等参数, 按照自动注记配置原则, 进行全局或局部最优判定

28、, 自 动确定注记位置。计算机自动注记与手工注记方式存在着较大的差异, 这些差异主 要体现在下列几个方面：(1) 主体不同。手工注记的主体是人, 但计算机依靠人们 编制好的程序和算法进行逻辑推理来解决问题。这种区别决定了在手工注记时, 使 用的注记配置规则可以是指导性的、原则性的、定性的, 而计算机自动注记使用的 配置规则必须更严格、更具体、更精确, 要求是定量的, 没有二义性。(2) 对象不同。 手工注记的对象多为纸质地图, 纸质地图尺寸固定, 能够容纳的信息量固定, 一般 对于一种特定比例尺的地图有一种最佳表达信息的方式, 这样, 手工注记的注记规 则一般对注记的字体、尺寸都作了详细而严格

29、的规定； 计算机自动注记的对象有 屏幕输出和图纸输出两种。图纸输出可以采用手工注记的规定, 但是, 屏幕输出可 以灵活地变动窗口的大小和地图的比例尺, 又由于数字(或电子) 形式地图可以有更 广泛的应用, 而不同的应用可能有不同的输出要求, 因此, 屏幕输出要求提供更为 灵活可变的注记配置规则, 如由系统确定大原则, 给出缺省配置值, 再由用户根据 需要指定具体注记配置的规则等。 注记配置的基本原则主要有： 1. “所属关系”的原则 读者应容易确定注记与被注记目标之间的所属关系, 不会与附近注记或其它目标发生混淆。 2. “避让”的原则 注记应避开重要地物, 即不能压盖重要地物, 尤其不能压

30、盖同种颜色的其它地物。 3. “习惯”的原则 注记的字位、字序、排列方式要符合读图的习惯.一般说 专业人员对点状注记遵循以下原则:注记的分布以正右为先, 其次分别是正 上、正左、正下,再次分别是右上、左上、左下、右下等位置, 分布形式多 呈水平。注记不能压盖被注记要素和其它点状要素。注记不能压盖同颜色 的重要的线状地物, 如铁路与干线公路； 尽量不要压盖同颜色的其余线状 地物, 如机耕路、乡村路、小路等。与相同颜色等级、较低的线状要素相压 盖时, 线状要素要在此断开。 6 4. 注记与注记之间彼此不能压盖 5. 注记最好要与被注记的点状地物在境界的同侧, 且不能压盖境界。这些是进 行注记时应具

31、备的基本知识。 2.2.3 自适应策略 动态注记的实质是使电子地图中的注记实现某种自适应性。现代理论认为，制 图是一种个人可视化思考和公众可视化交流的科学处理过程,因此,可以认为自适应 是电子地图的设计者和用户之间的一种技术与需求的协调统一关系。显然,自适应 如果限于对个人特点和要求无止境的妥协,那么,目前在技术实现上“自适应”必然 会成为一种空洞的概念,因而建立适当的自适应约束条件是保证这种自适应行为合 理和实用的关键。任何自适应的触发条件均来自于外部情况的改变,而这种改变只 能和电子地图的交互接口进行通讯,所以交互接口是自适应方法产生的初始条件。 将这种交互接口划分为两种类型: 1.由用户

32、的地图操作行为触发的接口,Dorling 认为,当操作地图的行为发生改变 时,地图没有道理依然保持不变; 2.由外部环境的变化触发的接口,这里涉及与用户相关的各种硬件和软件环境的 信息。根据这个分类可以给出电子地图自适应可视化的定义:在电子地图的使用过 程中,由于用户自身的地图操作行为、电子地图系统本身或者外部环境的变化而引 起的电子地图可视化内容、方式、质量和结构等的相应自动变化机制。本文定义的 电子地图自适应策略的基本框架如图所示。 适应层次 适应条件适应机制适应结果 评价方法 知识库 7 图 2.2.1 地图信息的自适应可视化表达依赖于用户的地图操作行为,在使用电子地图时, 用户的操作可

33、能很多,并且不同的系统所定义的功能也不同。根据电子地图的用途 以及用户使用电子地图的目的,可以对用户的地图操作行为进行划分和描述,从而提 取出一套地图操作行为的自适应触发条件。在以浏览为目的的电子地图中主要有放 大、缩小、漫游和查询等用户操作,这些操作将会引起地图的位置、范围和比例尺, 以及地图要素的数量、方位、密度和质量等的变化。另外,为了表达查询结果,可能 还会有选中目标的要素层次、显示顺序和显示频率等的动态变化。Reichenbacher 认为,并不是所有的动作都应该产生表现效果,所以对电子地图的设计者来说,首先应 该选择为哪些操作行为提供用户接口;其次再为这些选定的接口制定自适应可视化

34、 的具体方案。 电子地图通过地图内容及其表现形式的变化来实现自适应可视化的目的,所以 对自适应层次的分析就是对电子地图的内容和自适应表现功能的分析。地理要素的 分层和地图的多比例尺数据库是提供用户选择个性化地图输出方案的基础,而缩小、 放大、漫游和查询等操作则是一般电子地图需要具备的功能,至于对光线、声音和 硬件等的自动感知和适应,则可以是更高层次的功能要求。所以自适应的电子地图 产品需要建立自己的自适应层次关系,从而保证各种用户的多层次需求。 2.2.4 动态注记研究内容 注记位置的选择是否恰当，排列是否美观直接影响到地图的清晰易读性和使用 价值。就一般地图而言，地图注记的工作是十分繁重的，

35、即使有了目前较先进的计 算机辅助制图系统，地图注记仍普遍采用人机交互式的作业方式，效率无法得到提 高。于是人们越来越多的把眼光投向能够灵活操作的动态电子地图。动态注记在这 一领域的问题便出现了： 其一，注记点位置的选取，这是一个很难解决的问题但是在制作各个系统时又 不得不面对。其二，动态注记的实时显示问题，这是电子地图最为优越的特点之一， 也是难点之一。考虑到地图是无级，无缝和动态变化的，每一次用户改变比例，改 变显示区域，以及对一张大于屏幕显示区域的地图进行漫游或浏览都会形成一张新 的地图。由于地图注记是用文字等表示地物的属性，注记的质量将直接影响到地图 信息的表达和使用价值。所以，如果要使

36、电子地图显示得清晰美观并具有可读性， 就要求用一定的算法来动态调整注记的位置。 动态注记中注记位置的确定一般分为两个步骤：首先, 为每个待注记的要素提 8 供一系列候选位置。每个候选位置有相应的权值, 这个权值反映此候选位置的恰当 程度。其次, 就是综合考虑各要素的候选位置, 为每个要素选择一个候选位置, 以 便达到总体效果上的最佳。 2.2.5 注记点位的搜索与选优 确定候选位置的过程被称为注记点位的优选。注记定位算法的核心是注记点位 的搜索与选优。对定位搜索方法和要求是: (1) 搜索是完备的; (2) 搜索的方向是从 较优位置向较不优位置过渡的。假定一组注记由 n 个汉字组成, 只有为

37、n 个汉字选 出的点位都没有注记冲突时, 我们才称这组注记是有效注记。那么, 搜索方法的总 目标则是要选出至少一组有效注记。我们采用了如下的搜索方法: ( 1) 将注记看成一个由其尺寸决定的矩形框。放置注记的方式是先中间后两头。 如果注记包含奇数个汉字, 则先配置中间的汉字, 再依次配置紧靠中间的汉字, 依 此类推; 如果注记包含偶数个汉字, 则需先配置中间的两个汉字, 再配置紧靠中间 汉字的两个汉字, 依此类推。 (2) 在配置汉字(即选出注记点位) 时, 边配置边进行冲突检测和压盖检测, 压 盖检测结果记录在注记结果结构中, 而冲突检测用来决定每组注记的有效性, 仅当 一组注记全部配置完成

38、并通过冲突检测时, 这组注记备选点位才是一组有效的备选 点位, 若其中某个配置点位没有通过冲突检测, 则使这组注记点位无效, 重新开始 一轮新的搜索。 (3) 从线状要素的左右或上下两侧, 各搜索出 n (n= 1 或 n= 2)组有效的备 选配置点位时,搜索结束。搜索时, 依次改变两个参数 d 和 n, 其中 d 为平行线与原 线之间的距离, n 则为注记中点与平行线中点的距离。 (4) 将搜索出的 2n 组有效备选注记点位进行比较, 选出压盖和最小者, 作为最 后的注记配置结果点位输出。 2.2.6 Cohen-SutherLand 线段裁剪算法 该算法的思想是：对于每条线段 P1P2 分

39、为三种情况处理。 （1）若 P1P2 完全 在窗口内，则显示该线段 P1P2 简称“取”之。 （2）若 P1P2 明显在窗口外，则丢弃该 线段，简称“弃”之。 （3）若线段既不满足“取”的条件，也不满足“弃”的条件，则在 交点处把线段分为两段。其中一段完全在窗口外，可弃之。然后对另一段重复上述 处理。 为使计算机能够快速判断一条直线段与窗口属何种关系，采用如下编码方法。 9 延长窗口的边，将二维平面分成九个区域。每个区域赋予 4 位编码 Ct Cb Cr Cl。其 中各位编码的定义如下： max 1 0 y y t c 其他 min 1 0 y y b c 其他 max 1 0 x x r c

40、 其他 min 1 0 x x t c 其他 图 2.2.2 多边形裁剪区域编码 图 2.2.3 线段裁剪 裁剪一条线段时，先求出 P1P2 所在的区号 code1,code2。若 code1=0,且 code2=0， 则线段 P1P2 在窗口内，应取之。若按位与运算 code1 2) 实现了地图平滑漫游; 从实际工作情况看, 所要求的目标均已达到较好的效果,实现了真正的动态.。 但是还存在着不足之处： 1) 对处理折线形式的线状数据，显示注记时，注记的位置精度由于折线的长度计 算不够精确，显示效果相对于直线的显示有所欠缺。 2) 在计算斜线注记位置时存在舍入误差, 从而产生注记的轻微抖动,

41、但在速度快的 机器上或配有图形加速卡的机器上不会出现此问题; 在本文的基础上, 我们认为可以在以上两方面进行进一步的研究。 本次设计采用的实现方法以再分段求匀法为基础。该方法实现简单，能很好 的针对线状要素尤其是直线段进行动态注记的实现，但与基于角平分线的线线状要 素动态注记实现方法相比，不足之处主要体现在注记点位的搜索与优选的精度上。 同时，由于时间和本人的能力有限，所以该系统离实际的运用还有一定的距离，特 别是在空间分析功能还不够完整。 31 实际制图作业中,影响注记质量的因素很多,因素之间的关系也很复杂,如何形式 化地描述这些因素及其错综复杂关系以及它们对注记质量的影响，也是需要进一步

42、研究和解决的问题。本文虽然涉及这方面的内容不多，但这可以作为动态注记研究 领域今后发展的一个重点。 31 参 考 文 献 1 樊 红,张祖勋,杜道生. 地图线状要素自动注记的算法设计与实现J . 测绘学报,1999 ,28 (1) ：8689 2 赵秀忠,刘修国. 电子地图中动态注记的方法与实现J . 小型微型计算机系统,2001 ,22 (11) :1 3991 401 3 刘镜年,杜瑞颖,胡启平,等. 线状要素汉字注记自动配置J .地图,1996 (1) :2326 4 祝国瑞,尹贡白,徐永利,等. 地图设计与编绘M . 武汉:武汉测绘科技大学出版社,1996 5 马 飞, 用数学形态学自

43、动快速寻找地图注记位置J . 武汉测绘科技大学学报,1996 ,27 (3) :150153 6 樊 红, 张祖勋, 杜道生, 等. 基于神经网络模型求取注记配置最优解. 武汉测绘科技大学 学报, 1998, 23(1) ：32 35 7 李 艳, 华一新. GIS 中地图注记的自动配置. 见：中国GIS 协会第二届年会论文集, 1996 8 孙家广 等编著 计算机图形学（第三版）清华大学出版社 1998，9 9 景涛, 薛红萍. 在地理信息系统中如何处理地形图注记信息. 测绘通报, 1994 (6) 10 陈孔哲. 地图汉字注记系统： 学位论文. 武汉：武汉测绘科技大学, 1996 11 韩

44、鹏，徐占华，褚海峰，姜文亮 地理信息系统开发ArcObjects方法 武汉大学出版社， 2005，9 12 刘炳文 编著 Visual Basic 程序设计教程（第二版）清华大学出版社 2003，7 13 Doeo sch ler J S, F reeman H. 大密度地图配置专家系统. 杜瑞颖译. 武测译文, 1993 (4) 14 廖楚江，蔡忠亮，杜清运，姜坤丽 电子地图中线状要素移动注记关键问题研究，2004 (4) 15 陈孔哲，朱欣焰，张银洲，苏光奎 地图汉字注记的自动定位研究 1997 （6） 16 邹海明, 余祥宣. 计算机算法基础. 武汉：华中理工大学出版社, 1990. 3

45、2 致谢 本论文是在 老师的悉心指导下完成的。在毕业设计期间付老师严格要求， 耐心教导，使我受益匪浅。在整个毕业设计过程中， 老师严谨认真的治学态度给 我留下了很深的印象。在付老师的指导下我学习了 ArcObjects 的相关知识，了解了 ArcObjects 的体系结构，类，控件与接口之间的联系以及 VB 的编程方法，巩固了 所学的计算机图形学的知识。在设计过程中我从最简单的功能做起，通过查阅相关 资料逐步掌握了实现地图动态注记的方法，提高了编程的能力。此外，我利用己有 知识分析、解决问题的能力也在此次毕业设计过程中得到了提高，这些都是我今后 在研究生学习中极其需要的。在此我衷心地表示感谢。 在此，我还要感谢付老师的博士生 ，在毕业设计过程中，他定期检查我的进 展情况，指导我进行编程实现，并在我撰写论文阶段帮助我修改并提出了宝贵的意 见。给了我很大的帮助。我还要由衷感谢在武汉大学遥感信息工程学院为期四年的 本科生学习期间辛苦培育我的各位老师，在我四年的大学学习中，他们给了我很大 的帮助。