岛群在自动综合中边界和岛屿数量的确定方法

赵雪胜，杨维芳，闫浩文，程国伟

(1.兰州交通大学土木工程学院，兰州 730070;2.山东省东营市公路管理局，山东 东营 257000)

0 引言

在传统的制图方法中，制图综合是凭借制图人员的专业知识和经验以手工完成的。随着计算机在制图领域的引入，制图综合由传统的手工方式向当今的自动化方式转变。特别是随着计算机制图理论研究的深入，使得利用大比例尺数字地图自动生成小比例尺数字地图成为可能。

海图与陆图相比有许多特殊之处，所以其在自动综合原则上与陆地地图相比也具有许多不同之处。因此，对海图要素的自动综合必须进行专门的研究。岛屿的制图综合主要包括岛屿形态特征的综合、岛群分布特点的综合以及岛屿的合并与取舍。主要研究基于岛群分布特点的综合，给出了岛群边界的一种综合方法以及在确定边界的基础上对岛屿的取舍方法。

1 岛屿的综合原则

岛屿(包括岛群)的综合原则为:

(1)对于大面积的岛屿，其海岸形态与性质的综合，与海岸的制图综合方法和要求是一致的，均要扩浅缩深。

(2)当岛屿在图上的直径小于2mm时，则不再表示其海岸性质，只能用一条闭合的岸线表示，应显示出其主要弯曲、轮廓特点和延伸方向。

(3)当岛屿在图上的面积小于0.5mm2，则用实心的黑点表示，仍要表示出岛屿的延伸方向。

(4)岛群的综合，要保持其分布特点，密度对比、总轮廓以及列岛的延伸方向不变。

(5)小岛再小，只能将其改为小黑点或舍去，而决不能改为明礁，也就是说不能够改变其属性，这不仅是保持地理特征的需要，同时具有一定的政治和军事意义。

(6)孤立的具有政治、经济、军事意义的岛屿，一般应保留。

(7)除在河口等以陆地为主要特征的区域外，岛屿只能取舍，不能合并。

(8)在河口等以陆地为主要特征的区域，岛屿可以合并，但要保持原有的地理形态。

2 岛屿的合并

一般情况下，岛屿在图上能表示的，应尽量表示，不能舍去，更不能轻易合并。特别是外海的孤岛，再小也不能舍去。但在岛屿非常密集的岛群，随着比例尺的缩小，会妨碍图面的清晰，属于散列式小岛或位于大岛周围的小岛，可以根据情况将其中的一些小岛舍去，但不能将它们合并成大岛，舍去后仍应能反映出岛群的内部结构和分布特点。另一种，一般在河口区，有些原属一个岛，而后来因海水冲蚀或断裂风化等原因使其分成2个很近的岛屿，且走向一致，则可合并，合并后仍应保持原形特征，在这种情况下实施自动综合，就需要借助其属性，来判断岛屿的类别决定其能否合并，再实施相应的综合。

3 岛群的选取、边界的确定和岛群的化简

由上面的第四条原则，岛群在自动综合的时候，要保证总轮廓以及列岛的延伸方向不变，这就要求岛群的边界保持总的趋势不变。以下是基于线性要素图形综合的渐进式方法来化简岛群边界的方法。

3.1 岛群的选择问题

在众多的岛屿中，到底什么样的岛屿在一起作为一个岛群，组成岛群的岛屿之间要遵循什么样的准则才能算一个岛群呢?岛群为群集的岛屿类型，一般指集合的岛屿群体，是彼此距离很近的许多岛屿的合称。从岛群的定义上可以看出:所谓岛群，就是距离很近的岛屿所组成的集合。因此，把距离作为岛群选取的标准。

3.2 岛群选取的步骤

(1)读取每一个表示岛屿的闭合线段，对该线段作一个最小外接矩形，取该最小外接矩形的中心坐标一一记入数组 a［i］{i=0，1，2…n}中，作为该岛屿的记录标志;

(2)读取 a［0］，计算 a［0］与 a［i］{i=1.2.3…n}的中心距离，记入 b［i］［j］{i.j=0，1，2，3…n}中，依次计算 a［i］与 a［i+1］…a［n］的中心点的距离，记入 b［i］［j］中;

(3)根据地图比例尺确定一阀值，在同一i值下，b［i］［j］与这阀值进行比较，对小于等于该阀值的个数计入 a［i］中;

(4)比较出a［i］中小于等于阀值个数最多的岛屿，作为岛群中处于中心位置的岛屿;

(5)在b［i］［j］中找出与中心岛屿的距离小于阀值的岛屿，我们暂且称为第一层岛屿;

(6)再在第一层岛屿中确定与第一层岛屿距离小于阀值的外围岛屿，称为第二层岛屿，依次类推，直到最后再找不到外围岛屿与前一层的岛屿小于或等于阀值为止;

(7)把找出的所有层的岛屿记入c［i］{i=0，1，2，3…n}中，称 c［i］中所有的岛屿为一个岛屿群;

(8)把剩余的岛屿再经过步骤(1)～(7)，再找出另外的岛屿群或单独的岛。

3.3 岛群内岛屿的自动综合以及边界和延伸方向的确定

岛群边界关系到岛群延伸方向，因此一旦把边界确定好了，其延伸方向的大体趋势就基本确定了。因此在确定岛屿自动综合的时候，一定要考虑岛屿在整个岛群中的位置。

(1)把岛群选取时候的最外层岛屿的最小外接矩形中心点连接起来，作为一个最大的“岛屿”;

(2)找出该“岛屿”边的X值最小值Xmin和最大值Xmax，则该“岛屿”可以看作是有两条首位相接的边构成如图1，P1={Xmin.P.Xmax}和P2={Xmin.D.Xmax}两条线段构成(其中P.D分别是代表上半边点的集合和下半边点的集合);

(3)把P1和P2按线性要素图形综合的渐进式方法进行化简，并确定化简后多边形的面积，由面积来决定该多边形内点(岛)的个数N;

(4)对确定的岛群 A=(A1，A2，A3，…An)，考虑 Ai(i∈［1，n］)的属性(地理、行政、军事意义等)进行非图形因素选取，即对表示特殊含义的Ai无条件选取;

(5)计算Ai面积Si，并将Si按从大到小排序;

(6)选取Si＞=S0的岛屿 Ai，其中，S0为根据比例尺等因素给定的面积阀值，如果S0难以确定，则不进行次操作;

图1 岛屿边界示意图

(7)构建A的Vironoi图，依照点群综合的方法实施化简，与其不同的是，将步骤⑤中计算得出的Si作为该Vironoi图顶点的权值参数，使之充分顾及“Ai具有一定面积”这一特性;

(8)将综合结果Ai经行轮廓化简。如果Ai仍为面域，则依照形状特征和显著拐点的识别以及凹歪曲大小的量测，经行轮廓化简，使之保持原有的方案和形状，否则改为具有代表岛屿延伸方向的点表示;

(9)把化简了的岛屿个数与N经行比较，若岛屿的个数大于N，则把用点表示的岛屿再进行化简，直至所有岛屿总数小于或等于N;

(10)若把点表示的岛屿删除完了，岛屿个数仍然大于N，则按岛屿的合并原则进行合并，直至所有岛屿个数小于等于N。

4 结论

利用上述方法，对岛群及岛屿轮廓的确定与化简进行了描述研究，确定了以下结论:

(1)所提出的岛群的选取方法，基本上能实现岛群的岛屿有效选取，在岛群的综合中，该方法是可行的。

(2)在存在多个岛屿群时，岛群的选取方法效率不是很高，也可能出现岛群中岛屿漏落的情况，这有待于进一步解决。

(3)在岛群选取的时候，岛屿与岛屿之间的阀值的确定，是经过经验来做的，其规则和标准有待进一步探讨。

(4)在岛群综合中，先确定其外部边界，由岛群的边界来确定岛屿的数量，仍借用点的综合方面的知识，其可行性有待进一步探讨。

(5)在岛群的综合中，该总体方法，特别是从大比例尺数字地图所派生的小比例尺数字地图进行轮廓化简，岛屿合并后，即保持了原有的形状特征，又保证了图面的清晰。

最后需要指出的是，由于自然界的复杂和不规则性，任何的模拟只能是建立在一定的条件下和一定的限度内。如何更准确、更逼真的描述出来，将是进一步的研究目标。

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