地图符号库匹配软件的研究与实现

摘 要

由于地质符号库符号量大，符号组成复杂，传统的形状匹配方法在精度和效率都不能满足实际工作上的需要，传统的人工对比方法效率低、成本高，本课题在对当前的矢量符号匹配算法研究的基础上结合地质符号特点，对形状匹配算法加以改进，将计算几何和上下文特征匹配算法结合，实现准确高效的地质符号对比，并基于MAPGISK9二次开发实现地质符号库匹配软件。

【关键词】地图符号识别 上下文特征匹配

1 前言

目前地质资料数据所涉及的系统库千差万别，许多图库中是一图一系统库，因此系统库的统一换库处理也是当前需要研究解决的问题之一。常规的形状匹配方法在精度和效率上难以满足实际工作中对地质符号识别的需要，因此，针对不同的识别目标，不同的识别对象，结合符号形状特点，应用适当的算法来实现高效准确的符号库匹配具有重要的实用意义和理论价值。

2 基于形状上下文的形状匹配方法

本文对于符号库中部分形状不规则，符号的轮廓简化和去噪用偏角-距离限制特征点的方法（道格拉斯-普克法）提取符号形状轮廓点集，以简化符号子图。

基于形状上下文的匹配算法是根据轮廓点的相对位置关系进行匹配，不涉及轮廓点的绝对位置，匹配结果具有平移不变性，其中特征曲线在模长分量的差决定了符号的缩放大小，因此，匹配结果具有缩放不变性，在计算特征点的时候，以横坐标为正轴，特征点的极角确定了它在特征曲线上的水平位置，因此，该方法具有旋转不变性。

3 系统设计与实现

本课题在研究和总结目前符号匹配方法和相关算法的基础上，结合地质符号特点，实现了矢量地质符号库快递、准确的对比。地质符号库对比软件基于MapGIS二次开发，通过多种匹配、识别算法的计算，得到两个符号库的对比结果表，其中包括相同符号和相似符号以及符号缩放和偏移等参数，用户可以以多种方式灵活查看和编辑对比结果，改变了原有的人工查找相同符号的方式，极大的提高了符号对比的工作效率，节约了人力物力。

3.1 符号库对比实现流程

本课题所研究的符号匹配算法主要是针对矢量的地质符号，所以先要获取符号库信息，地质符号信息包括符号整体信息和组成符号的子图信息。

本课题目前只针对矢量符号对比，为了提高符号库的对比效率，在开始对比前，根据原库中当前选定的符号类型提取目标库中的符号的几何形状特征和上下文特征信息。在符号对比过程中，根据符号的类型分别实现初步的筛选，例如原符号库中的点状符号只在目标符号库的点符号中查找。通过基于计算几何的形状识别来判断符号子图几何形状，从而缩小查找范围，再根据符号子图属性信息（线型、颜色、填充等属性信息）多级筛选，模糊定位，得到相似符号集，在相似符号集中采用改进的上下文特征算法进一步定位一个最优结果，如果没有符合条件的结果，重新在目标符号库中查找。

通过以上对比步骤，得到相似符号集和最优结果以供用户检查和确认，对比结果表中记录了原符号和目标符号的相关参数（中心上下、左右偏移值，符号缩放比例、颜色号、旋转角度等）。

3.2 系统实现

系统集成了MapGIS符号管理方面的部分功能，包括符号库版本的升级，以使系统支持多版本的数据符号库的对比。

在符号库对比功能上实现了符号库的整库对比，更新目标符号库后的整库对比，根据选择图幅中的图例符号对比，根据符号的类型整库对比，单一符号查找对比等多种方式满足实际工作中的不同的需要。

在显示和查看对比结果功能上，提供了交互式的方式，系统提供最优化的结果显示在主界面上，同时提供相似符号供用户参考，在结果表中列出了对比相关参数，包括缩放比例、旋转角度、符号偏移、符号高宽、填充颜色等。

根据实际工作的需要，系统还提供了符号库的拷贝和合并功能，提供了系统皮肤设置功能，提高了界面的友好性，如图1，系统提供了符号中心点显示，可以直观的判断符号的缩放、偏移程度。

4 结论

本系统将特征匹配和上下文匹配方法相结合，通过特征匹配缩小查找范围，根据上下文特征匹配确定最优方案，基本实现了符号库与符号库间的相似性识别问题，提供了符号库中符号间的关联确认可视化工具，极大地提高了原系统库与目标系统库中相同符号的查找效率，为数据格式转换提供了切实可行的保障，提高了转换效率，同时为将来实现统一系统库提供了可靠依据和方法技术。

参考文献

[1]罗磊.基于轮廓的形状匹配方法研究[D].国防科学技术大学，2008（12）.

[2]万书亭，韩庆瑶.平面多边形凹凸性的顶角判别法[J].水利电力机械，2003（04）：6-8.

作者简介

李瑞宁（1984-），硕士学位。现供职于广东省佛山地质局信息中心。研究方向为地图制图学于地理信息工程。

作者单位

广东省佛山地质局信息中心 广东省佛山市 528000