复杂建筑物最短邻近线多边形聚合法探讨

邵磊

摘要：随着我国工程建筑类型的不断增加，使用的各种复杂建筑物也变得更加多样化。其中，复杂建筑物主要是由建模和简单的建模进行面堆拉成体而形成的一种新的建筑形式，相比较传统建筑物的不同，复杂建筑物更加注重的是建筑物内部空间结构的变化层次，能够精准地展示出智能建造中不同层面可视化要求的实际特点。基于此，本文将从复杂建筑物最短邻近线多边形聚合法进行分析，提出一种新的基于加密顶点间最短邻近线的建筑物多边聚合方法，帮助形成有效快速的邻近线集合方式，帮助实现智能建造中复杂建筑可视化提供一定的策略。

关键词：复杂建筑物；最短邻近线；多边形聚合法

智能建造已经成为当前我国建筑工程中重点关注的一种新的建筑模式。随着各种测量技术的不断发展，能够为复杂建筑提供一定的数据来源支撑，同时，也为复杂建筑物内部多边形拓扑结构不一致等问题给出相应的解决策略。在很多领域中都得到了广泛的使用，对于提升施工效率，实现可视化建筑有着非常重要的作用。当前行业中使用的建筑物多边形聚合常见方法主要有扩张-消除法、 缝合算 法、引力方向投影法、Delaunay 三角网法等。利用这些不同的方法对于建筑物中复杂的内部结构的探测有着较好的帮助，且能够解决传统建筑结构中存在的结构复杂多变、处理难等问题^[1]。为更好地分析复杂建筑物最短邻近线多边形聚合法，本文将提出 一种基于近似最短邻近线的复杂建筑物多边形自动聚合方法。帮助形式最便捷的邻近线组成，促进复杂建筑物多边形的聚合，为我国智能建筑的不断发展提供一定的理论支撑。

一、建筑物多边形的聚类

建筑物多边形的聚类按照分类的不同可以直接分为一个空间聚类问题，其中还可以细分为不同的群组，以群组为制图单元进行空间聚合操作。为更好地区分不同空间群组的不同，本文将提出使用递归搜索邻近建筑物多边形的方式来展现不同建筑群组的内部构造。在此基础上添加新的构造形式，确保所有的群组邻近多边形都能够在对应的范围中找到合适的建筑群。

二、顶点间最短邻近线的生成

顶点间最短邻近线主要是通过在建筑群组的某一个点设置出直径范围内最短的点的一条连线，这个邻近线的设置可以直接在某一个点上使用，同时也可以没有固定的终点，可以是单向的，也可以是双向的。为确保设计出来的邻近线能够满足坐标内建筑结构交叉的点，需要按照对应的坐标点进行添加，使得各个部分顶点之间的距离达到最短。 为了尽量保证建筑物轮廓接近垂直，加密点间的最小距离规定为最小视觉可分辨距离( SVO )，以计算公式：F=S X D 进行计算。将建筑物中多边形的顺序按照线性插值法的形式计算出各个点的数值，得出最终的数据^[2]。

根据加密后的不同，建立对应的网格索引，对不同的多边形的实际交叉点寻找出直线距离最短的邻近线。以两个多边形相离为例，建筑物A和建筑物B上相邻的PA₁、PB₁、PA₂三条相邻线距离建筑物之间的邻近连线最短，A₁表示建筑物A上的任意的邻近线编号，而B1则表示为建筑物B上的任意的邻近线编号。通过图形可以看出，最邻近连线 PB_１ PA_２为多边形 B 到 A 的最邻近连线，记为 B_１ → A_２，以此类推可以看出剩余邻近线之间的连接关系 。图1为加密点后的建筑物多边形边线。

图1加密点后的建筑物多边形边线

三、建筑物多边形之间聚合区域的确定

建筑物多边形之间聚合区域主要是指两个或者两个以上建筑物多边形之间的最短距离的区域，这个区域能够直接分辨不同建筑物多边形之间的相同部分。以本文中最短临近线多边形聚合法的实际要求来看，这一区域的确定主要是针对顶点间最短临近线来进行确定。设计人员在结合实际的建筑确定有效的最短临近线之后，通过建模寻求出建筑物之间最短的邻近线组，将其进行组合能够得到聚合区域的确定。

最短邻近线组最终必须由连续的最短邻近线所组成。假设最短邻近线组为 A ↔B ＝ {( A_i ，B _j )，( A _i +１，B _j +１ )，( A _i +２，B _j +２)......( A _m，B _n )} ,其中，A_i 和 B_j 分别表示 A 目标和 B目标上的顶点编号。通过分析最短邻近线与其相邻的临近线之间是否存在同一水平线，能够综合判断出两个最短邻近线点之间是否存在聚合情况，如果两个最短临近线之间不存在聚合，则可以对其进行相应的分组^[3]。图2为不同区域和最短邻近线组之间的分段图。

图2不同区域和最短邻近线组之间的分段图

判断两组最短邻近线之间是否存在最短邻近线时，可以通过测试顶点的形式进行判断，判断方式可以参照以下：

（1）两条最短邻近线之间比较显示，仅有一条最短邻近线能够达到标准， 这一条最短邻近线仅仅是顶点的对应关系，不能代表邻近边的关系，需要删除。

（2）一个最短邻近线组中有两个以上的最短邻近线时，分析两组最短邻近线的夹角值，如果夹角值的值大于阈值θ，那么最终确定的最短邻近线应当将选中的两条线删除。

（3）一个最短邻近线组中有多个以上的最短邻近线时，需选择多边形中最短的线作为最短邻近线， 但是其对应的多边形边长较短, 短于阈值β_１，并且多边形之间的距离大于距离阈值β_２，则这两个多边形之间需要合并的狭长区域较小，可以不合并，删除有关的最短邻近线。

四、结论

将复杂建筑物最短邻近线多边形进行合理有效利用，在智能建筑中能够综合考虑整个建筑内部复杂的结构关系。通过建立不同的最短邻近线组的形式寻求最短邻近线，能够帮助较快实现对复杂建筑物整体轮廓的自动提取。本文通过提出一种新的最短邻近线多边形聚合法，得出的结论显示，最短邻近线多边形聚合法能够快速分析整个建筑物的整体轮廓，寻求出最短邻近线组和邻近线，有利于复杂建筑物多边形的聚合。

参考文献

[1]王勇,罗安,王慧慧,曹元晖,刘纪平.复杂建筑物最短邻近线多边形聚合法[J].测绘学报,2021,50(12):1671-1682.

[2]李德仁,肖雄武,郭丙轩,江万寿,时月茹.倾斜影像自动空三及其在城市真三维模型重建中的应用[J].武汉大学学报(信息科学版),2016,41(06):711-721.

[3]郭建忠,谢明霞,李柱林.基于线缓冲区分析的街区合并方法[J].地理与地理信息科学,2011,27(06):111-112.