第三章 城市地下管线信息系统的算法研究.docx
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第三章城市地下管线信息系统的算法研究
第三章城市地下管线信息系统的算法研究
3.1拓扑数据生成算法
由于管网的空间关系相对较为简单，基本上不存在线与面的关系，只包含线与弧段、线与结点、弧段与结点之间的拓扑关系。
它们之间的拓扑关系在第二章已阐述。
管网拓扑数据通过管线索引数据文件生成。
算法采用VisualC++5.0编程实现，在算法的设计过程中主要使用数组、结构及结构数组的数据存贮方式。
有关拓扑数据生成算法如下（PAD图）：
3.2管线点MIF、MID文件生成算法
MIF文件用于保存管线点的图形数据，而MID文件用于保存管线点的属性数据，它们是管网成图的关键。
MIF、MID文件是在管线拓扑数据文件的基础上生成的。
管线点MIF、MID文件生成的算法如下：
voidCTopolbuildView:
:
OnPointBuild（）//生成管线点MIF文件
{
设置一对话框
if（确认）
{
获取管线点标准坐标数据文件
读该文件并以行为一记录写入数组linearray中
确定管线点的总点数
for（管线的总点数）
{
从linearry中逐记录分离出各每一记录的内部元素
写数据元素到管线点结构数组中
}
释放linearray
MessageBox（"管线点数据文件已成功写入结构coordata!
"）;
//为不重复写结点而设置一标记
for（所有结点）
{
nodearray.SetAtGrow（l,"fause"）;
}
写所有管线点MIF文件的头
for（所有管线根数）
{
//根据LineUserID确定管线点MIF文件的名、颜色及类型
if（line[k].LineID<200000&&line[k].LineID>=100000）
{
CStringgoal="c:
\\mappipeline\\data\\mif\\JSP001.mif";
CStringgoal1="c:
\\mappipeline\\data\\mif\\JSP001.mid";
CStringgoal2="c:
\\mappipeline\\data\\mif\\JST001.mif";
CStringLColor="255";
ltype="JS";
//写管线点MIF文件的数据节
CTopolbuildView:
:
WriteMifLinePointEntry
（k,goal,goal1,goal2,LColor,ltype）;
}
．．．（共九类，其实现算法同上述给水管线。
）
}
MessageBox（"各类管线点的*.mif;*.mid文件生成完毕!
"）;
Invalidate（）;
}
}
3.3管线点MIF文件数据节的生成算法
如前所述，MIF文件包括两部分，即MIF文件的头和数据节。
MIF文件的数据节主要对应的是点对象、线对象、区域对象等图形信息，如无数据节，则所得到的MIF文件只是一个空表并无实际意义。
管线点MIF文件数据节的生成算法如下：
voidCTopolbuildView:
:
WriteMifLinePointEntry
（ints,CStringgoalfile,CStringgoalfile1,
CStringgoalfile2,CStringLColor,CStringLType）
//生成管线点MIF文件数据节
{
定义变量用于写MIF文件的数据节
利用VC的CstdioFile类定义一文件对象，该对象实现文件的写操作
置该文件尾部
写一回车换行符号
for（一管线的组成弧段数）
{
for（所有弧段数）
{
if（该管线的一组成弧段是某一弧段）
{
for（所有管线点数）
{
if（该弧段的起结点是某一管线点）
{
for（所有的管线结点数）
{
if（该弧段的起结点是某一结点）
{
if（该结点标记为“fause”，）
{
按MapInfo的MIF文件格式写管线点数据CTopolbuildView:
:
WriteMidLinePAtribute（n,goalfile1,LType）;//写管线点MID文件CTopolbuildView:
:
WriteMifPText（n,goalfile2,LType）;//写管线点注记文件
nodearray[h]="true";//写完结点后，作一标记
}
}
}
}
}
//写弧段内点
for（该弧段内点数）
{
for（所有管线点数）
{
if（该弧段一内点是某一管线点）
{
按MapInfo的MIF文件格式写管线点数据
CTopolbuildView:
:
WriteMidLinePAtribute
（n,goalfile1,LType）;//写管线点MID文件
CTopolbuildView:
:
WriteMifPText
（n,goalfile2,LType）;//写管线点注记文件
}
}
}
//写终结点，算法同起结点相同
//MessageBox（"thesecondwrited"）;
}
}
}
entryfile.Close（）;//关闭该文件
}
3.4交点搜索和线性内插算法
该算法是绘制管线纵横断面图的关键。
通过该算法，可获取管线断面与所截管线的交点的平面位置，同时可搜索出交点的两个相邻点，并采用线性内插的方法求出该交点的地面高、管顶高和管底高。
交点搜索和线性内插算法主要由三个部分构成：
判断断面与管线相交并求交点、搜索交点两相邻点、线性内插。
算法描述如下：
（1）计算管线图中已打开的相关管线表的个数，逐表进行扫描、循环。
（2）计算某一管线TAB表中的记录数（管线根数），逐记录进行扫描、循环。
判断断面线是否与该记录相交，如果相交求出交点的X，Y。
如果不相交则继续对表的下一记录进行判断。
（3）如果存在交点，依次求该管线每连续两点的最小BOX，判断交点是否在最小BOX内。
（4）如果在某一最小BOX内，则进行如下判断：
（5）求交点到这两点所确定的直线的距离，如果该距离大于一给定限值，则此最小BOX不是所要求的最小BOX，继续进行搜索。
（6）如果距离小于给定的限值，则该最小BOX即为所要查找的BOX，然后求出此最小BOX的大小两点（即交点的前后两点），记录点标识（POINTID）。
（7）通过如上所得的点标识（POINTID），分别得到1点的X、Y、Z、ZT、ZB和2点的X、Y、Z、ZT、ZB，如图3-1。
（8）求交点p与1点的距离S1和1、2两点的距离S。
（9）求交点的Z、ZT、ZB1
Zp=Z1+S1/S*（Z2-Z1）p
ZTp=ZT1+S1/S*（ZT2-ZT1）
ZBp=Z1+S1/S*（ZB2-ZB1）2
（10）把这此数据写入自定义的数据结构中。
图3-1
（11）逐记录逐表进行循环，直至全部结束。
（12）把交点数据写入数据文件之中。
3.5空间分析算法
管线空间分析主要包括空间位置分析、相交分析、包含分析和网络分析，本文主要研究相交分析（叠置分析）和包含分析算法。
3.5.1相交分析算法
相交分析算法实现区域对象（任一图上区域或用户自定义区域）与管线线对象及区域对象的相交叠置计算，通过该算法可获取相交计算后的管线线对象的长度及面对象的面积。
相交分析算法如下：
//主程序
submain
定义各变量
打开表fzxc.tab用于用户自定义一区域
获取表的存贮路径
if用户选择了一个表中的一面对象，then
获取所选表的表名
把该面对象赋值给一对象变量
获取所选对象类型
if所选对象类型为一区域（region）then
调相交分析子程序（subintersectsys）进行相交计算
endif
else
note"请在地图窗口选择一个区域对象"
endif
endsub
//相交分析计算
subintersectsys
定义各变量
创建一新表"INSresult.tab"用于相交分析结果属性数据显示输出
定义一地图窗口用于相交分析结果图形显示输出
curpen=Currentpen（）//获取目前线样式
curbrush=MakeBrush（1,BLUE,red）//获取目前区域样式
//逐表进行相交运算（如下为给水管线表）
求给水管线同所选区相交的记录，并赋给一临时表jsl_temp.tab中
获取表中的记录数
if记录数不为零then
选择第一条记录
do
jsl_zone=jsl_temp.obj//把该记录所对应的对象赋给一对象变量
returns=Overlap（region1,jsl_zone）//获取相交计算后的对象
改变线样式
设置记录加数器
通过s1、s2、s3、s4、s5、s6设置相交分析结果表属性值
InsertIntoINSresultValues（s1,s2,s3,s4,s5,s6）
//插入相交分析结果表（INSresult）一记录,并更新。
FetchNextFromjsl_temp//搜索下一记录，进行如上操作。
LoopWhileNotEOT（jsl_temp）//如果未到表结束，继续进行循环
endif
．．．
//对其它表进行相交计算，如排水管线表、燃气管线表等共九类表，其算法相同。
//区域与面对象的相交计算的算法与上述算法一致。
Endsub
3.5.2包含分析算法
包含分析算法实现区域对象（任一图上区域或用户自定义区域）与管线点点对象的包含计算，通过该算法可查询分析出该区域对象内的用户所要获取的信息。
包含分析算法如下：
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