一种运用栅格矩阵建立兵棋地图地形属性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种运用栅格矩阵建立兵棋地图地形属性的方法。 技术背景
[0002] 兵棋地图是在一定条件下对地理环境的概略描述，用于在兵棋推演过程中辅助指 挥员或者作战模型定位空间位置、确定空间属性；在地理环境上覆盖网格和确定属性信息 的过程，称为"地形量化"或者"兵棋地图建模"。兵棋地图建模是指把不同来源的地理环境 数据，诸如数字地图数据、高程数据、坡度数据和兵要地志数据等，处理成为符合兵棋推演 系统使用的兵棋地图数据的过程。但是，已有关于兵棋地图建模的文献表明，面向兵棋地图 的研究并不多，而且大多数的研究侧重于几何建模的实现，很少涉及兵棋地图的地形属性 建模。
[0003] 兵棋地图的属性信息使得兵棋区别于其他的棋类游戏，即兵棋地图中每一个网格 的格网和格边都具有实际的地理意义，其中六角格的格网属性也称为六角格的地形属性 (如图1所示，其中G表示六角格的格网，A、B、C、D、E、F表示六角格的格边，R表示六角格的 半径）。分析兵棋地图属性的特征，六角格的格网属性和格边属性表现为不同的类型。六角 格的格网属性通常用于描述占据一定范围的要素，如"水域"，表示在这个六角格当中，"水 域"要素占主要地位；六角格的格边属性通常用于描述相邻两个六角格之间的"通"、"断"关 系，如"不可通行的河流"，表示从当前六角格不能通过"不可通行的河流"达到与之相邻的 六角格。
[0004] 兵棋推演过程中，作战模型需要从兵棋地图中提取相应的地理信息，用于决策作 战模型的行动方向。兵棋地图属性建模本质上属于地理环境的格网化过程，即按照网格的 几何坐标，重新分类和归置相应的地理环境数据。赵新等总结了兵棋地图可以具备的相关 属性信息，包括公路、铁路、管道、河流、海岸线、地形高程、地形类型等信息。周成军等提出 了更为详细的兵棋地图属性信息的分类方案，根据坡度、植被、道路、地质、障碍等要素的不 同分类，及其对作战行动的不同影响，将格网属性分为"山地""水域""岛屿" "丘陵""高 原""平原" "荒漠""城镇""山林地"以及"盆地"等十大类；基于上述十大类格网属性，附 加交通条件信息，可以形成"通行顺畅""通行条件一般"和"通行条件差"等更多的子格网 属性。格边属性分为"正常通行" "河流""海岸""可登陆海岸" "不能登陆海岸""不可通 过地区"以及"沟壑"等。
[0005] 在现有技术中通常根据地形环境要素，利用"中心归属法""长度占优法""面积占 优法"或者"重要性法"等确定相应的格网属性和格边属性。
[0006] 其中，"面积占优法"是指分别计算每个地理环境要素与网格的压盖面积比，根据 该面积比的大小确定六角格地形属性，其中涉及了一系列的多边形裁剪操作。然而地理环 境要素可能是凸多边形、也可能是凹多边形、甚至可能是含有一个或多个孔洞的复合多边 形，如此一来，传统的多边形裁剪方法的复杂度将大为增加、算法的效率大为降低。因此，提 高兵棋地图建模的效率，以及降低兵棋地图建模的复杂度，需要寻找代替多边形裁剪方法 的简化方法。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种运用栅格矩阵建立兵棋地图地形属性的方法，旨在降低兵棋地图 属性建模的复杂度，并提高兵棋地图地形属性建模的效率。
[0008] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009] 1)兵棋地图采用正六边形的网格，即六角格；
[0010] 2)确定参与兵棋地图建模的地理环境要素；
[0011] 3)计算每一个地理环境要素与六角格的压盖面积比：
[0012] a.设定栅格矩阵的尺寸r，确定包围每一个地理环境要素所在区域的外切矩形， 栅格化外切矩形，形成初始栅格矩阵，同时标识初始栅格矩阵的所有栅格点为〇 ;
[0013] b.确定每一个地理环境要素压盖初始栅格矩阵的情况，如果栅格点压盖地理环境 要素，那么该栅格点标识为1 ;
[0014] c.确定栅格矩阵中标识为1的栅格点压盖六角格的情况，如果栅格点位于六角格 之中，那么保留栅格点的标识不变，反之重新赋值为0 ;
[0015] d.结合六角格的面积，计算每一个地理环境要素与六角格的压盖面积比；
[0016] 4)根据每一个地理环境要素与六角格的压盖面积比，依据地形属性判断规则，确 定六角格的地形属性，即兵棋地图的地形属性。
[0017] 所述栅格矩阵的尺寸r = nR，其中，R为六角格尺寸，η为倍数值，0〈η〈1。
[0018] η的取值范围为1/64~1/32。
[0019] 所述步骤b)中确定每一个地理环境要素压盖的栅格矩阵时采用一种简化的扫描 线算法：计算列线段X = X1和地理环境要素的交叉点；按照交叉点y值的大小，从小到大对 交叉点进行排序操作；计算地理环境要素是否包含相邻两交叉点的平均坐标点，若包含，则 标识相邻两交叉点之间的所有栅格点，其中X 1栅格矩阵的横坐标。
[0020] 确定栅格矩阵尺寸的步骤包括：设定栅格矩阵尺寸r为六角格尺寸R的不同倍数 值η ;计算选取不同的R时的压盖面积比计算时间，建立"六角格尺寸-计算效率"散点图； 计算选取不同倍数值η时的压盖面积比，建立"栅格矩阵尺寸-压盖面积比"散点图；综合 "六角格尺寸-计算效率"散点图、"栅格矩阵尺寸-压盖面积比"散点图，以及压盖面积比 在不同倍数值η时的绝对偏离度统计图和相对偏离度统计图，确定栅格矩阵尺寸倍数值η 的最佳取值范围。
[0021] 所述地理环境要素与六角格的压盖面积比的绝对偏离程度的计算公式为：
[0022] Q1= (Q1-Qtrue) *100 %
[0023] 其中，Q1为每一栅格矩阵尺寸对应的地理环境要素与六角格的压盖面积比，q t_为 地理环境要素与六角格的压盖面积比真值。
[0024] 所述地理环境要素与六角格的压盖面积比的相对偏离程度的计算公式为：
[0026] 其中，Q1为每一栅格矩阵尺寸对应的地理环境要素与六角格的压盖面积比，q t_为 地理环境要素与六角格的压盖面积比真值
[0027] 本发明的运用栅格矩阵建立兵棋地图地形属性的方法，采用栅格矩阵的方法计算 格网和地理环境要素压盖面积比，确定格网的地形属性，有效地降低了兵棋地图地形属性 建模复杂度，并提高了兵棋地图地形属性建模的效率；
[0028] 通过实验，计算不同倍数下地理环境要素和六角格的压盖面积比及压盖面积比计 算值相对于压盖面积比真值的偏离程度的散点图；建立栅格点尺寸与压盖面积比计算时间 的散点图；综合偏离程度和计算时间散点图，确定了栅格点尺寸的最优取值范围，用以保证 在计算精度和计算效率之间达到平衡，并具有很好的实用性。
【附图说明】
[0029] 图1本实施例中兵棋地图属性示意图；
[0030] 图2本实施例中兵棋地图；
[0031] 图3本实施例中兵棋地图建模流程图；
[0032] 图4本实施例中六角格和地理环境要素压盖关系示意图；
[0033] 图5本实施例中地理环境要素栅格化过程示意图；
[0034] 图6本实施例中实验区域地图；
[0035] 图7本实施例中含有六角格的实验区域地图；
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