GEOS庫學習之三 空間關係 DE 9IM和謂詞

2021-09-07 03:41:35 字數 2254 閱讀 1277

要判斷兩個多邊形的關係,實際上屬於幾何圖形空間關係判斷。幾何圖形並不只有多邊形一種,它包括點、線、面構成的任何圖形,兩兩之間相互關係也有很多種,因此空間關係非常複雜。根據前人的研究,總結出了de-9im模型,作為一種空間關係判斷的標準。

de-9im,全稱是dimensionally extended nine-intersection model (de-9im),是一種拓撲模型,用於描述兩個幾何圖形空間關係的一種標準。在專業領域,通常將每個幾何圖形分為三部分:外部(exterior),邊界(boundary)和內部(interior)。相像一下,乙個矩形的三個部分分別是指哪些地方?兩個圖形的關係判斷,實際上就是三個部分的分別判斷,因此就會有乙個3*3交叉矩陣,這個矩陣就是de-9im模型,如下圖:

其中,a,b分別代表兩個面,i,b,e分別表示它的三個部分。dim()函式表示相交部分的維度。如果相交部分是乙個面,則是二維,即dim()=2;如果相交部分是一條線,則為一維,dim()=1;如果相交部分是一些點,則為0維,dim()=0;如果不相交,則dim()=-1;從上往下,從左往右讀取這個矩陣,就會有乙個字串,如"212101212",即將相互關係轉換成了乙個字串,最終對字串進行判斷就可以了。上面的圖只是許多關係中的一種,畫的是相交的情形,所以並沒有出現-1的情況。

如果換一種寫法,我們將(0,1,2)認為是相交,寫為t,-1認為不相交,寫為f。則"212101212"變為"ttttttttt"。 實際上這9個值,我們只需要知道其中幾個值就能作出判斷了,不需要全部知道。比如我們只要知道第一位是t,就能判斷兩者相交,而後面8位是什麼並不關心。不關心是什麼值,我們就用*來代替,因此,我們只要看到"t********",就知道兩個圖形相交。

將關係用專業術語來表達,我們就叫謂詞,比如相交、接觸、重疊、包含等。關係比較多,定義也是非常精細。我們這裡只考慮兩個面(兩個多邊形)的關係,因此,只需要掌握幾種關係就可以了。如果需要判斷點、線關係的,建議去 仔細看看,介紹得非常詳細。

面之間的關係,主要兩種:相交和脫離(不相交),相交又分為接觸、重疊、覆蓋和相等。

謂詞返回值  

描述相等(equals)

t*f**fff*邊界上的點和內部的點全部重合。屬於相交的一種

脫離(disjoint)

ff*ff****不相交,與相交相反

接觸(touches)

ft*******\f**t*****\f***t****

只有邊界上有共同點,內部沒有。屬於相交的一種

覆蓋(covers)

t*****ff*\*t****ff*\***t**ff*\****t*ff*

b上的每個點都在a上(邊界和內部),且所有點都不在a外部。屬於相交的一種  

重疊(overlaps)

t*t***t**\1*t***t**

a和b相交,且具有一部分共同點,但不是全部內部點。屬於相交的一種

上圖分別表示:覆蓋、接觸和重疊

在geos中, 這五種關係,分別有對應的函式,返回乙個bool值

a->equals(b)   //

判斷ab是否相等,返回

a->disjoint(b) //

判斷ab是否脫離

a->touches(b) //

判斷ab是否接觸

a->covers(b) //

判斷ab是否覆蓋,注意和contains的區別

a->overlaps(b) //

判斷兩者是否有重疊部分

另外,如果ab脫離,還可以用

a->distance(b)  計算兩者間的最短距離。

如果ab重疊,還可以用

a->intersection(b)  返回相交部分的幾何圖形。

如果不知道兩者之間是什麼關係 ,可以使用

a->relate(b)  來返回一串字串,然後去匹配字串,看屬於哪一種關係。

具體**練習後續

Geos庫學習之(三) 幾何物件空間關係

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