一种多约束地理坐标标注分阶段优化方法与流程
本发明涉及地理信息绘图与空间数据可视化，尤其涉及一种多约束地理坐标标注分阶段优化方法，主要应用于工程测绘、土地规划等专业图件的坐标标注自动排布场景。
背景技术：
1、地理信息绘图是项目规划与工程制图领域的重要技术支撑，依托空间坐标数据与专业绘图引擎可准确呈现项目区域内的地理要素与控制点信息。控制点坐标标注作为工程图纸的核心组成部分，其排布的清晰度与规范性直接影响图纸的可读性，可为后续项目实施与数据核验提供可靠的直观参考。
2、当前常用的地理信息系统虽具备基础的标注防碰撞功能，但在控制点密集分布的场景下，标注优化通常同步启用全部排布约束进行求解，解空间相对狭窄，优化过程易陷入局部最优，难以获得排布质量较高的方案，导致大量坐标标注仍需人工手动调整，整体处理效率偏低，也较易出现操作偏差与被遮挡标注的遗漏。
技术实现思路
1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种多约束地理坐标标注分阶段优化方法，旨在改善现有坐标标注优化同步启用全部排布约束求解时解空间狭窄、易陷入局部最优，密集标注场景优化效果不佳，需依赖大量人工调整，处理效率偏低且易出现标注遗漏与偏差的问题。
2、本发明提供了如下技术方案，一种多约束地理坐标标注分阶段优化方法，包括以下步骤：
3、s1、数据获取：获取项目区域内全部控制点的地理坐标、各控制点对应标注框体的初始坐标、各标注框体在横轴方向和纵轴方向的初始偏移量，以及项目区域的闭合边线数据；
4、s2、约束构建：建立多维度排布约束规则，约束范围覆盖连接线自身属性约束、标注框体间空间关系约束、标注要素与项目区域边线空间关系约束；
5、s3、分阶优化：基于步骤s1获取的坐标数据与项目区域边线数据，以及步骤s2建立的排布约束规则，采用先松弛后严格的动态约束策略执行两轮优化；首轮松弛两类连接线碰撞约束，对全部标注框体进行初步位置优化，首轮结束后筛选不满足被松弛约束的标注生成次轮优化队列；次轮恢复全部排布约束规则，仅对次轮优化队列内的标注进行定向位置优化，次轮结束后以全部排布约束为标准筛选仍无可行解的标注，生成末轮优化队列；
6、s4、兜底求解：基于步骤s3输出的末轮优化队列，松弛连接线横平竖直约束，激活自定义连接角度约束，对末轮优化队列内的标注进行最终位置优化求解；
7、s5、偏移计算：提取全部标注框体优化后的坐标，与步骤s1获取的对应标注框体初始坐标逐项比对，计算各标注框体的移动偏移量，将移动偏移量与对应初始偏移量叠加，得到各标注框体的最终偏移量。
8、通过采用上述技术方案：本发明以覆盖连接线属性、标注框体空间关系及标注要素与项目区域边线的多维度排布约束规则为基础，采用先松弛后严格的分阶段动态约束策略执行优化，通过首轮放宽连接线碰撞约束拓展解空间、次轮恢复全约束定向修正的方式，兼顾优化解的丰富性与排布合规性；针对极端密集场景设置末轮兜底求解机制，通过自定义连接角度拓展可行解范围，提升场景适配能力；同时采用双连接方案分步长搜索求取最优位置，输出可直接叠加的偏移量结果，可有效减少标注遮挡与人工调整工作量，适配工程制图的规范需求。
9、较佳的，步骤s1中，所述标注框体采用矩形闭合结构，每个标注框体设置两个连接点，分别位于左侧边中点与右侧边中点，单条连接线由对应控制点连接至对应标注框体的其中一个连接点。
10、较佳的，步骤s2中，所述多维度排布约束规则包含九项约束，分别为最短连接线长度约束、连接线横平竖直约束、标注框体间不碰撞约束、标注框体间最短间距约束、连接线与项目区域边线不碰撞约束、标注框体与项目区域边线不碰撞约束、标注框体与坐标点不碰撞约束、连接线与其他标注框体不碰撞约束、连接线之间不碰撞约束；其中连接线与其他标注框体不碰撞约束、连接线之间不碰撞约束为步骤s3中首轮被松弛的两类连接线碰撞约束，标注框体与坐标点不碰撞约束针对非对应控制点设置。
11、较佳的，步骤s2中，所述多维度排布约束规则内涉及线段相交的碰撞类约束，均通过依次计算两条线段端点相对于另一条线段的叉积值，依据叉积值的正负判断两条线段是否相交。
12、较佳的，步骤s3中，所述首轮优化暂不执行连接线与其他标注框体不碰撞约束以及连接线之间不碰撞约束的校验，以剩余七项约束作为判定条件，逐个搜索各标注框体的可行解位置。
13、较佳的，步骤s3中，所述首轮优化完成后，以连接线与其他标注框体不碰撞约束以及连接线之间不碰撞约束为校验标准，逐一校验全部标注是否满足连接线与其他标注框体不碰撞约束以及连接线之间不碰撞约束，将不满足任意一项校验标准的标注纳入次轮优化队列；次轮优化过程中执行全部九项约束的校验，对次轮优化队列内的标注重新搜索可行解位置。
14、较佳的，步骤s3中，所述位置优化针对单个标注分别采用左侧中点连接方案与右侧中点连接方案执行位置搜索，记录两种方案下所有满足当前约束条件的位置偏移量，构成候选解集合，从候选解集合中选取与初始位置偏移距离最小的解。
15、较佳的，步骤s3中，所述位置优化按先横向后竖向的顺序搜索标注框体可行位置，分别沿横向与竖向以固定步长递进调整偏移量；左侧中点连接方案横向沿正向扩展搜索，右侧中点连接方案横向沿负向扩展搜索，横向调整时均保持竖向偏移量恒定且连接点与对应控制点纵坐标一致；竖向调整时保持横向偏移量恒定且连接点与对应控制点横坐标一致，沿上下两个方向依次扩展搜索。
16、较佳的，步骤s4中，所述自定义连接角度约束设定为固定连接角度，优化过程中按照设定的连接角度限定横向偏移量与竖向偏移量的对应比例关系，沿该角度对应的方向搜索标注框体的可行解位置；末轮优化过程中，除连接线横平竖直约束外其余排布约束均保持校验状态，优化完成后校验解是否满足全部生效约束，最终选取与初始位置偏移距离最小的解。
17、较佳的，步骤s5中，所述移动偏移量以优化前后标注框体对应连接点的坐标差值分别确定横轴方向与纵轴方向的取值，将移动偏移量与对应初始偏移量分别沿横轴方向与纵轴方向叠加，得到标注框体的最终偏移量。
18、本发明具有如下有益效果：
19、1、本发明采用先松弛后严格的分阶段动态约束策略执行坐标标注优化，首轮暂不校验两类连接线碰撞约束，扩大解空间的搜索范围，避免优化过程过早陷入局部最优，次轮恢复全部约束对不合格标注做定向调整，在满足多类排布要求的基础上提升优化解的丰富性，可有效降低人工调整的工作量。
20、2、本发明建立覆盖连接线属性、标注框体空间关系、标注要素与项目区域边线的多维度排布约束规则，全面覆盖标注排布中各类空间碰撞场景，采用统一的线段相交判定逻辑执行碰撞检测，判定标准一致且检测全面，可有效减少标注要素间的遮挡穿插问题，适配工程制图的规范要求。
21、3、本发明设置末轮兜底求解机制，针对前两轮优化仍无可行解的标注，松弛横平竖直约束并激活自定义连接角度约束，沿预设角度方向搜索可行排布位置，在保留其余约束校验的前提下拓展极端场景的解空间，提升方法对密集标注场景的适配能力。
22、4、本发明采用左右双连接方案结合先横向后竖向的分步长搜索方式执行单标注优化，选取偏移距离最小的位置作为最优解，最终输出可直接叠加的标注框体偏移量，优化逻辑清晰可复现，输出结果可直接对接现有地理信息绘图系统，工程落地性较强。