Kỹ thuật nâng cao tìm sửa lỗi trong bài toán tạo vùng phục vụ công tác biên tập bản đồ

Bài viết này trình bày kỹ thuật tự động tìm, sửa lỗi tạo vùng phục vụ công tác biên tập bản đồ. Các lỗi trong bài toán tạo vùng như điểm cuối tự do, trùng đè, giao nhau được phát hiện tự động và thông báo đến người sử dụng.

36 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ (2017) 36-41 Kỹ thuật nâng cao tìm sửa lỗi tốn tạo vùng phục vụ công tác biên tập đồ Phạm Thế Huynh * Khoa Trắc địa – Bản đồ Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 15/08/2017 Chấp nhận 18/10/2017 Đăng online 29/12/2017 Việc tạo vùng từ đường liên kết đối tượng dạng đường ứng dụng nhiều thực tế Các đối tượng dạng đường đoạn thẳng, đa tuyến, cung tròn Trong số chương trình đồ họa, chức tạo vùng sử dụng tính diện tích, tơ màu, tạo đường ranh giới khép kín Tuy nhiên, trước tạo vùng, đối tượng đường biên phải xử lý lỗi khép vùng nhằm tạo vùng khép kín Bài báo trình bày kỹ thuật tự động tìm, sửa lỗi tạo vùng phục vụ công tác biên tập đồ Các lỗi toán tạo vùng điểm cuối tự do, trùng đè, giao phát tự động thơng báo đến người sử dụng Từ khóa: Tạo vùng Lỗi khép vùng Bản đồ địa Thành lập đồ Khoảng hở lớn © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Đặt vấn đề Một số mô đun phần mềm biên tập đồ địa Việt Nam chạy phần mềm đồ họa nước Famis, TMV.Map, VietMap XM xác định lỗi khép vùng trước tạo vùng thường sử dụng mơ đun MRFClean hãng Bentley Thuật tốn tạo vùng trình bày số tài liệu (Robert Sedgewick, 1994; Trần Thùy Dương, 2006; Trần Thùy Dương, 2007; Đinh Hải Nam, 2009; Phạm Thế Huynh, 2015) , nhiên việc xác định lỗi khép vùng trước tạo vùng chưa quan tâm xử lý triệt để nghiên cứu trường hợp biên Các lỗi khép vùng xảy không tạo vùng tạo vùng không theo thực tế thường khó phát số lượng _ *Tác giả liên hệ E-mail: phamthehuynh@humg.edu.vn vùng khép kín cần tạo lớn dẫn đến sai lầm chấp nhận Những sai lầm không phát tạo vùng tốn nhiều thời gian công sức để sửa chữa Đặc biệt, cơng tác biên tập đồ địa chính: đất vùng khép kín, yếu tố quan trọng đồ địa chính, gắn nhiều thơng tin thuộc tính, liên quan đến nhiều hồ sơ kèm theo; ranh giới đất kiểm tra chặt chẽ tới chủ sử dụng trải qua nhiều cấp kiểm tra nghiệm thu Nhằm chủ động việc xây dựng chương trình đồ họa độc lập Việt Nam phục vụ công tác biên tập đồ nói chung biên tập đồ địa nói riêng, cần nghiên cứu kỹ thuật xác định lỗi khép vùng đối tượng đường biên cách triệt để Kỹ thuật xác định lỗi khép kín vùng thường gặp cơng tác biên tập đồ trình bày cách chi tiết báo Phạm Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 Giải vấn đề 2.1 Bài tốn tạo vùng Mục đích tốn tạo vùng tìm đoạn giới hạn biên vùng, thường đoạn liên tiếp biên Để thực mục đích này, tiến hành điểm đầu mút đoạn biên vùng, xét đoạn để tìm đoạn có đầu mút trùng với đầu mút thứ hai đoạn xuất phát, trình thực liên tục quay trở điểm đầu mút ban đầu Tiếp tục, tiến hành lát kín mặt phẳng không gian cần tạo vùng vùng chung quanh điểm xét theo chiều kim đồng hồ (hoặc ngược lại) Như vậy, đầu vào toán tạo vùng đoạn Đoạn không đoạn thẳng mà đối tượng dạng tuyến có hai đầu mút phân biệt đường đa giác, cung tròn, đoạn đường cong Khi danh sách đoạn chứa nhiều dạng đối tượng khác việc tổ chức quản lý đoạn cần thực dựa cấu trúc đặc biệt từ định rõ số điểm đầu, điểm cuối, thuộc tính, kiểu đối tượng đoạn phương pháp quản lý liệu đoạn Mỗi đoạn đường biên chung hai vùng kề nhau, đoạn cần quản lý với hai chiều ngược nhằm mục đích quét qua đoạn, đoạn quét qua lần 2.2 Các lỗi khép vùng Trong thực tế, cách trực quan, nhìn vào vẽ đơn giản người ta phát 37 vùng khép kín tương đối xác cách xuất phát từ điểm, dò đường biên gần lát tồn mặt phẳng chung quanh điểm Tuy nhiên, vùng mà mắt thường nhìn thấy vẽ khơng thể xác định xác có phải vùng khép kín hay khơng có đoạn hở, đoạn giao nhau, trùng , từ cho kết không với thực tế Đối với chương trình tự động tạo vùng, danh sách đoạn đưa vào tạo vùng cần tìm, sửa lỗi tự động đánh dấu lỗi khép vùng để người biên tập sửa chữa triệt để Sau số lỗi khép vùng thường gặp 2.2.1 Các đối tượng trùng nhau: Các đối tượng trùng tạo vùng tạo vùng lặp có diện tích 2.2.2 Các điểm cuối tự do: Các điểm cuối tự làm cho việc tạo vùng cho kết vùng có diện tích vùng có chứa đỉnh lặp (khơng phải đỉnh xuất phát) 2.2.3 Các đối tượng giao nhau: Các đối tượng giao nối vùng sai bắt buộc phải thực toán chồng phủ vùng nhằm tạo vùng giao Quá trình xác định giao đoạn tương đối phức tạp, gặp nhiều trường hợp biên cần xử lý cách triệt để (như Hình 3) nhằm tạo đoạn rời tạo vùng cách xác (Vũ Thị Minh Huyền, 2016) 2.3 Kỹ thuật xác định lỗi khép vùng 2.3.1 Các đối tượng trùng Đối với chương trình quản lý đối tượng đồ họa, đoạn định rõ điểm đầu, điểm cuối, thuộc tính kiểu đối tượng với liệu quản lý chúng cách chặt chẽ Như vậy, việc xác định đối tượng trùng tương đối dễ dàng Hình Các đối tượng trùng Hình Các điểm cuối tự Hình Các đối tượng giao 38 Phạm Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 nhờ việc xếp so sánh đoạn kiểu liệu, thuộc tính, điểm đầu điểm cuối Việc lựa chọn giải pháp xử lý sau xác định đối tượng trùng cài đặt trước tìm lỗi nhằm xây dựng danh sách đoạn tạo vùng không chứa đoạn trùng 2.3.2 Các điểm cuối tự Tại đỉnh danh sách đoạn quản lý số hướng xuất phát từ đỉnh Số hướng đỉnh ln có giá trị lớn Nếu số hướng đỉnh xét điểm cuối tự Có thể sử dụng thuật tốn rút đỉnh cho điểm cuối tự để tự động đánh dấu loại bỏ điểm 2.3.3 Các đối tượng giao a Giao hai đoạn thẳng Trước hết cần làm rõ khái niệm hai đoạn thẳng giao Thơng thường, hình học phẳng, hai đường thẳng có vị trí tương đối trùng nhau, song song cắt Hai đoạn thẳng 12 34 giao khác với hai đường thẳng giao Hai đoạn thẳng coi giao chúng khơng trùng hồn tồn giao điểm hai đường thẳng chứa chúng nằm hai đoạn thẳng đầu mút đoạn thẳng nằm đoạn thẳng Dưới tất trường hợp thể vị trí tương đối hai đoạn thẳng 12 34 (Hình 5) Qua 18 trường hợp cho thấy đoạn thẳng có nhiều vị trí tương Vậy kỹ thuật xử lý để nhanh chóng xác định xác mối quan hệ hai đoạn thẳng? - Xét trường hợp: + TS MS d1, d2 đồng phương (13 vị trí tương đối đầu tiên) + TS khác 0; MS d1 song song với d2 (vị trí tương đối 18) + MS khác d1 cắt d2 điểm M có tọa độ (vị trí tương đối 14 đến 16: Nếu dx12 khác thì: x5 = TS/MS; y5 = y1 + (x5x1)*(dy12/dx12)) Nếu dx34 khác thì: x5 = TS/MS; y5 = y3 + (x5x3)*(dy34/dx34)) - Xét tiếp điểm M nằm hai đoạn thẳng 12 34 M giao hai đoạn thẳng Với phương pháp đại số tốc độ xử lý chưa đạt yêu cầu phải xét nhiều trường hợp Chính vậy, nghiên cứu này, chúng tơi cải tiến giải pháp xử lý nhằm tăng tốc độ xét cách xét trước 15 vị trí tương đối thơng qua xét vị trí tương đối đầu mút đoạn thẳng với đoạn thẳng kia, có đầu mút đoạn nằm đoạn hai đoạn thẳng coi giao b Một đoạn bị cắt nhiều đoạn khác Khi đoạn m bị cắt k đoạn khác ni, đoạn m lưu k vị trí giao Sắp xếp vị trí giao theo thứ tự từ điểm đầu đến điểm cuối đoạn Sau xếp xong, tiến hành phân tách đoạn m theo k vị trí giao k+1 đoạn thẳng Chẳng hạn, đoạn AB có vị trí giao cắt 1,2,3 Sắp xếp tăng dần theo khoảng cách đoạn A1, A2, A3 Đoạn AB phân tách thành đoạn đoạn A1, 12, 23 3B (Hình 4) Kỹ thuật xử lý: * Có thể xác định vị trí tương đối đầu mút đoạn thẳng với đoạn thẳng cách sử dụng hàm CCW (Robert Sedgewick, 1994), nhiên kỹ thuật không xác định tọa độ điểm giao trường hợp đoạn thẳng nằm hai đường thẳng đồng phương * Sử dụng phương pháp đại số sau: - Xét hai đường thẳng d1, d2; d1 qua điểm có tọa độ (x1, y1) (x2, y2); d2 qua điểm có tọa độ (x3, y3) (x4, y4); - Tính: dx12 = x2-x1; dy12=y2-y1; dx34=x4-x3; dy34=y4-y3 TS = dx34*(x1*y2-x2*y1)-dx12*(x3*y4-x4*y3) MS = dy12*dx34 - dy34*dx12 Hình Đoạn AB có vị trí giao cắt 1, 2, 2.4 Chương trình thử nghiệm Qua nghiên cứu, chúng tơi sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 lập chương trình thử nghiệm (Hình 6) Qua thử nghiệm cho thấy, kết nhận dạng lỗi thường gặp với tốc độ nhanh, xử lý lỗi tương đối triệt để Trong giới hạn cho phép, báo trình bày hết trường hợp khép vùng, chương trình thử nghiệm Phạm Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 •1 •3 • 1• •4 • (2) • •4 •2 1• 3• (3) • • • • 1≡3 (5) • • 2≡4 • • • • (9) • • • • • • • • 1≡3 • • (15) ``` (14) • • • 4≡1 (13) • (12) • • • • (10) (11) • (8) • • • • 1≡3 (7) • • (6) • 1≡3 • 2≡4 (4) • • •4 2≡3 (1) 1• 39 (16) (17) (18) Hình trường hợp thể vị trí tương đối hai đoạn thẳng 12 34 (1): 1,2 nằm bên trái Hai đoạn thẳng không cắt nhau; (2): nằm bên trái 3, trùng Cắt thành đoạn thẳng 12 24; (3): nằm bên trái 3, nằm Cắt thành đoạn thẳng 13, 32 24; (4): nằm bên trái 3, trùng Cắt thành đoạn thẳng 13 34; (5): nằm bên trái 3, nằm bên phải Cắt thành đoạn thẳng 13, 34 42; (6): trùng 3, nằm Cắt thành đoạn thẳng 12 24; (7): trùng 3, trùng Hai đoạn thẳng không cắt nhau; (8): trùng 3, nằm bên phải Cắt thành đoạn thẳng 34 42; (9): nằm Cắt thành đoạn thẳng 31, 12 24; (10): nằm 4, trùng Cắt thành đoạn thẳng 31 12; (11): nằm 4, nằm bên phải Cắt thành đoạn thẳng 31, 14 42; (12): trùng 4, nằm bên phải Cắt thành đoạn thẳng 34 42; (13): nằm bên phải Hai đoạn thẳng không cắt nhau; (14): trùng Hai đoạn thẳng không cắt nhau; (15): nằm Đoạn thẳng 12 bị cắt thành đoạn 13 32; (16): Hai đoạn 12 34 giao 5, đoạn bị cắt thành đoạn 15, 52 35, 54; (17): đoạn thẳng không cắt nhau; (18): đoạn thẳng song song 40 Phạm Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 Hình Chương trình thử nghiệm nhận dạng thêm số lỗi thường gặp khác vùng có góc nhỏ, diện tích nhỏ chu vi nhỏ, vùng vùng lỗi thường gặp đánh dấu vẽ màu sắc riêng cho loại Kết luận Kỹ thuật tìm, sửa lỗi tạo vùng trình bày báo xử lý hầu hết trường hợp biên toán tạo vùng xác định giao tốn chồng phủ vùng Trong q trình nghiên cứu, việc xem xét trường hợp biên, việc tăng tốc độ tính tốn xử lý tính đến Kỹ thuật sở để xây dựng phần mềm ứng dụng độc lập công tác biên tập đồ địa Việt Nam Tài liệu tham khảo Trần Thùy Dương, 2006 Một giải pháp xử lý trường hợp biên toán tạo Topology Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất 14, 8891 Trần Thùy Dương, 2007 Nghiên cứu xây dựng công nghệ thành lập đồ số độ cao điều kiện Việt Nam Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Phạm Thế Huynh, 2015 Nghiên cứu công nghệ thành lập ứng dụng đồ số địa điều kiện Việt Nam Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Đinh Hải Nam, 2009 Nghiên cứu cấu trúc liệu thuật toán tạo Topology phục vụ cho công tác xây dựng sở liệu quản lý đất đai Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Robert Sedgewick, 1994 Cẩm nang thuật toánCác thuật toán chuyên dùng Tập 2, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội Phạm Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 41 ABSTRACT The advanced techniques of finding errors in Polybuiding for map editing Huynh The Pham Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Polybuiding from links of linear objects is practically applied in practice Linear objects can be Lines, Polylines, Arcs, etc In certain graphic softwares, the selection function is used when calculating area, coloring, creating boundary lines However, before selecting, boundary objects must be processed to enclose closed areas to create closed areas This article presents the technique for automatically finding and correcting regions for map editing Errors in the area problem such as free end point, overlap, intersection are automatically detected and notified to the user  ... với chương trình tự động tạo vùng, danh sách đoạn đưa vào tạo vùng cần tìm, sửa lỗi tự động đánh dấu lỗi khép vùng để người biên tập sửa chữa triệt để Sau số lỗi khép vùng thường gặp 2.2.1 Các... Kết luận Kỹ thuật tìm, sửa lỗi tạo vùng trình bày báo xử lý hầu hết trường hợp biên toán tạo vùng xác định giao tốn chồng phủ vùng Trong q trình nghiên cứu, việc xem xét trường hợp biên, việc... Thế Huynh/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 36-41 Giải vấn đề 2.1 Bài tốn tạo vùng Mục đích tốn tạo vùng tìm đoạn giới hạn biên vùng, thường đoạn liên tiếp biên Để thực mục đích này,