一種草圖直接成圖的數字化房產面積測量方法與流程

本發明涉及一種房屋面積測量方法，特別涉及一種數字化房屋面積測量方法。

背景技術：

房產面積的測量工作是房地產稅費征收、城鎮規劃和建設的重要依據，是一項技術性強、精度要求高、關乎房產擁有者切身利益的重要工作。因此，測算人員在測量的實際工作中不僅需要細致縝密、一絲不茍，嚴格遵守國家測算實施標準規范，并應以高質量、高效率的工作為房產事業做出更大貢獻。

目前，房產面積測算的常用方法有：直接量測法和圖上量測法。幾何圖形解析法和坐標解析法都屬于直接測量法，這兩種方法的特點就是以現場實測數據為依據，通過適當的計算方法得到房產面積信息。當被測對象可被視為規則的幾何圖形或可分割為規則的幾何圖形時，可采用幾何圖形解析法，這種方法是依據實測數據按公式計算房屋面積。坐標法是按房屋邊界的拐點坐標計算房屋面積，拐點坐標可實測得到，精度取決于坐標精度。直接測量法的優點是需要少量測量工具(如皮尺)即可完成測量任務，并且通過在手繪草圖上標注尺寸，比較直觀。但是缺點也很明顯：需要人工記錄并匯總測量數據，然后人工計算房產面積，這樣容易出現數據遺漏、記錄錯誤和計算錯誤及誤差等，操作不夠簡捷，效率低，出錯率高，不夠人性化。

圖上量測法有求積儀測定法、方格計算法、三斜法、軟件測算法等，其中求積儀是專供在圖上量算面積的儀器，特點是速度快，且可保證一定的精度。有了實測數據以后，也可以通過CAD或CASS軟件制圖，再直接查詢其面積。這兩種方法使用的技術手段較為先進，但是也有一些不足之處。一是，不能避免人工記錄和匯整測量數據；二是，使用這兩種方法的前提是有精準的專業的房產圖紙；三是，測算面積的方式決定了其測算面積的地點需要脫離實測現場，比如：求積儀需要平整的桌面，CAD需要裝載了該軟件的電腦；四是，兩者對操作人員專業要求較高，要會使用求積儀或會CAD制圖。

技術實現要素：

發明目的：針對上述現有技術，提出一種草圖直接成圖的數字化房產面積測量方法，實現房產面積的快速測量。

技術方案：一種草圖直接成圖的數字化房產面積測量方法，包括以下步驟：

a.測量人員在觸控式智能終端上，使用觸控筆或手指在XOY坐標系下繪制房產平面圖的輪廓線草圖；

b.獲取輪廓線草圖的坐標點數據，然后去除草圖中所有毛刺的坐標點數據；其中，將草圖中任意兩條相交線段超出交點形成的分叉部分點定義為毛刺；

c.采用道格拉斯-普克抽稀算法對草圖的坐標點數據進行精簡，利用對任一曲線段精簡后得到的坐標點連成該曲線段對應的折線替換線；

d.判斷經步驟c處理后得到的輪廓線草圖整體是否閉合，若閉合則執行步驟f；若存在缺口，且缺口長度小于閾值A，則執行步驟e；若缺口長度超出閾值A，則返回執行步驟a；其中，缺口長度為相鄰的兩條線段上距離最近的兩點間的歐式幾何距離值；

e.對于任一缺口，將該缺口所涉及的兩條線段上距離最近的兩點連接起來，形成閉合圖形；

f.采用二聚類算法尋找所述閉合圖形的兩條主方向；

g.若兩條主方向的夾角與直角的差值小于等于預設閾值，則執行步驟h；否則返回執行步驟a；

h.計算兩條主方向夾角與直角的差值，將代表主方向的2條線段向其形成的夾角的兩側旋轉一個角度，該角度為兩條主方向夾角與直角的差值的二分之一；

i.將所述閉合圖形中各條線段拉平到所屬主方向，生成一個由直角多邊形組成的房產平面圖；

j.將步驟i得到的房產平面圖進行旋轉操作扶正；以所述房產平面圖的左下角點為旋轉中心點，以所述旋轉中心點所在邊與X軸夾角值作為旋轉角度，將所述房產平面圖的各線段旋轉到各線段與X軸或Y軸平行；

k.對步驟j得到的房產平面圖采用尺寸鏈的方式進行尺寸標注，采用鏈表的形式存儲水平尺寸鏈和垂直尺寸鏈的點數據；

l.現場通過測量工具測得任一矩形房屋的長和寬，并將數據輸入到所述鏈表中到對應的尺寸鏈；

m.依據所述步驟l中輸入的數據自動更新房產平面圖的所有尺寸鏈；

n.采用外滾圓測外輪廓的方法求出房產平面圖的外輪廓，然后采用多邊形的邊界坐標計算面積的算法計算得到房產面積。

進一步的，所述步驟f包括如下步驟：

f1.從構成所述閉合圖形的所有線段中任選2條，取其在XOY坐標系的傾斜角作為初始聚類中心；

f2.對構成閉合圖形的每一線段，以各條線段的傾斜角作為分類標準，分為2類，并以該類的傾斜角均值作為新的聚類中心；

f3.以每一線段與聚類中心的傾斜角誤差平方和作為準則函數值，根據步驟f1和f2得到新舊準則函數值；

f4.若新舊準則函數值的差值小于等于1則輸出2個聚類，并以其中心作為主方向；若新舊準則函數值大于1則返回執行步驟f2。

有益效果：1、本發明具有直接測量法的優點，測量工具簡單，數據來源直接，，解決直接測量法需要人工整理實測數據并人工計算的缺陷；同時，本發明也具有圖上量測法的優勢，其效率高，計算出錯率低，又在操作專業素質要求，實測環境適應等方面具有優勢。

2、靈活方便，適用范圍廣。本發明可移植到平板電腦等終端設備，攜帶方便，可配合測距儀使用也可配合一些簡單的測量工具(如皮尺)使用，可適用于多種復雜環境；

3、實現成本低、可靠性高，通過普通手持智能終端設備，配合普通的測量工具，且不需要專業的操作人員就可得到較為精準的房產面積信息；

4、操作過程直觀、便捷且高效，在手持智能終端上手繪房屋草圖，通過后臺處理得到房屋的幾何圖形，輸入實測房屋的尺度數據便可得到房產的面積信息，同時可修改相應的尺度數據。

附圖說明

圖1為本發明的軟件流程圖；

圖2為步驟f的尋找主方向的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種草圖直接成圖的數字化房產面積測量方法，適用于僅包括矩形結構的房產面積測量，測量人員通過軟件平臺執行所述的快速房產面積測量方法，完成房產面積直觀、高效率、便捷、精準測量。包括以下步驟：

a.測量人員在觸控式智能終端上，使用觸控筆或手指在XOY坐標系下繪制房產平面圖的輪廓線草圖。

b.獲取輪廓線草圖的坐標點數據，然后去除草圖中所有毛刺的坐標點數據。其中，將草圖中任意兩條相交線段超出交點形成的分叉部分點定義為毛刺；除去毛刺的方法是保留線段兩交點之間的有效數據點，直接刪除交點之外形成分叉結構的坐標點。

c.采用道格拉斯-普克抽稀算法(DP算法)對草圖的坐標點數據進行精簡，利用對任一曲線段精簡后得到的坐標點連成該曲線段對應的折線替換線。即對大量冗余的圖形數據點進行壓縮以提取必要的數據點，利用精簡后點連接起來形成的線段重新構成房產的平面圖草圖，即將草圖中的曲線變為折線。此步驟是為了精簡數據坐標點數量，同時保證圖形的拓撲結構不變，達到以折線代替曲線的效果。

d.判斷經步驟c處理后得到的輪廓線草圖整體是否閉合，若閉合則執行步驟f；若存在缺口，且缺口長度小于閾值A，則執行步驟e；若缺口長度超出閾值A，則返回執行步驟a；其中，缺口長度為相鄰的兩條線段上距離最近的兩點間的歐式幾何距離值；閾值A可設為5個像素點。

e.對于任一缺口，將該缺口所涉及的兩條線段上距離最近的兩點連接起來，形成閉合圖形。

f.采用二聚類算法(K-Means，K＝2)尋找閉合圖形的兩條主方向；主方向是指一組線段的在觸屏坐標系中傾斜角分布密度的主要趨勢，用2條共用端點的線段表示。如圖2所示，具體包括如下步驟：

f1.從構成所述閉合圖形的所有線段中任選2條，取其在XOY坐標系的傾斜角作為初始聚類中心；

f2.對構成閉合圖形的每一線段，以各條線段的傾斜角作為分類標準，分為2類，并以該類的傾斜角均值作為新的聚類中心；

f3.以每一線段與聚類中心的傾斜角誤差平方和作為準則函數值，根據步驟f1和f2得到新舊準則函數值；

f4.若新舊準則函數值的差值小于等于1則輸出2個聚類，并以其中心作為主方向；若新舊準則函數值大于1則返回執行步驟f2。

g.若兩條主方向的夾角與直角的差值小于等于預設閾值，則執行步驟h；否則返回執行步驟a；該閾值可設為20度。

h.計算兩條主方向夾角與直角的差值，將代表主方向的2條線段向其形成的夾角的兩側旋轉一個角度，該角度為兩條主方向夾角與直角的差值的二分之一。

i.將閉合圖形中各條線段拉平到所屬主方向，生成一個由直角多邊形組成的房產平面圖。這里的拉平操作不僅僅是單純將每一條線段拉平到所屬主方向，而且考慮到整個圖形的拓撲結構關系、圖形的空間位置和圖形的原始面積。這里要對線段數據做預處理，即定義一個結構體包含線段的拓撲關系，即與那條線段有公共端點，中點坐標和傾斜角3個成員變量。這里以中點坐標和傾斜角來確定該條線段，以拓撲結構關系來確定該線段拉平前所做的中點調整和拉平后與其他線段的交點坐標。中點調整原則是對具有端點連接關系且屬于同一主方向的若干條線段的中點求均值并作為該系列線段的新中點。拉平后的線段根據拓撲結構關系，確定該線段與其他線段的相交關系，以此確定新的圖形。特殊情形：有且僅有兩條線段共用一個端點且這兩條線段屬于同一主方向，這兩條線段拉平操作之后成為一條線段。

j.將步驟i得到的房產平面圖進行旋轉操作扶正；以房產平面圖的左下角點為旋轉中心點，以旋轉中心點所在邊與X軸夾角值作為旋轉角度，將房產平面圖的各線段旋轉到各線段與X軸或Y軸平行。

k.對步驟j得到的房產平面圖采用尺寸鏈的方式進行尺寸標注，采用鏈表的形式存儲水平尺寸鏈和垂直尺寸鏈的點數據；

l.現場通過手持激光測距儀或皮尺等測量工具測得任一矩形房屋的長和寬，并將數據輸入到所述鏈表中到對應的尺寸鏈；

m.依據所述步驟l中輸入的數據自動更新房產平面圖的所有尺寸鏈；

n.采用外滾圓測外輪廓的方法求出房產平面圖的外輪廓，然后采用多邊形的邊界坐標計算面積的算法計算得到房產面積。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。