【GIS新探索】算法实现在不规则区域内均匀分布点

1 概要

在不规则区域内均匀分布点，这个需求初看可能不好理解。如果设想一下需求场景就比较简单了。

场景1：在某个地区范围内，例如A市区有100W人口，需要将这100W人口在地图上面相对均匀的标识出来。

场景2：某不规则场馆，需要均匀布置展位，快速生成展位示意图。

场景其他：规则的电线杆、移动基站等模拟生成。

2 设计方案

既然是要求相对均匀的分布，我想到了格网法，即将多边形分割成特定边长的正方形格子，每个格子的中心点作为分布点。

好处：得到的点是绝对均匀的。

难点：需要判断格子是否在多边形范围内。

示意图：

其中1 2 3 4 四个点代表了不规则多边形的外接矩形角点。绿色的点用来算出1 2 3 4点的。

3 实现

第一步先看看模拟区域。

第二步画格子。

第三步标注格子中间的点。

第四步取出在区域范围内的格子中心点。

至此，基本满足了要求，部分格子的位置细节稍作调整就好。

4 代码

第一步，绘制区域，使用的是canvas。

//公共方法，canvas绘制
var drawFunc={
    ctx:null,
    init:function(domId){
        //获取canvas容器
        var can = document.getElementById(domId);
        //创建一个画布
        var ctx = can.getContext('2d');
        this.ctx=ctx;
    },
    drawArea:function(pts,background){
        this.ctx.beginPath();

        var pt=pts[0];
        this.ctx.moveTo(pt[0],pt[1]);          

        for(var i=1;i<pts.length;i++){
            var pt=pts[i];
            this.ctx.lineTo(pt[0],pt[1]);
        }
        this.ctx.fillStyle = background;
        this.ctx.fill();

        this.ctx.closePath();
    },

    drawPoint:function(point,color,size){
        this.ctx.beginPath();
        this.ctx.arc(point[0], point[1], size, 0, 2*Math.PI, true);

        this.ctx.fillStyle =color;
        this.ctx.fill();   

        this.ctx.closePath();
    },

    drawLine:function(pts,lineWidth,color){
        this.ctx.beginPath();
        this.ctx.lineWidth=lineWidth;

        var pt=pts[0];
        this.ctx.moveTo(pt[0],pt[1]);
        for(var i=1;i<pts.length;i++){
            var pt=pts[i];
            this.ctx.lineTo(pt[0],pt[1]);
        }
        this.ctx.strokeStyle = color;
        this.ctx.stroke();
    }
}

　　

//01 创建不规则多边形
    var pts=[];
    pts.push([100,400]);
    pts.push([800,400]);
    pts.push([800,100]);
    pts.push([500,100]);
    pts.push([500,250]);
    pts.push([100,250]);
    drawFunc.drawArea(pts,"#cddc39");

　　

第二步，绘制格子。这里有两个步骤，获取外接矩形和根据特定间距绘制格子。

/**
*绘制格网，并返回格网中心点
**/
function buildBox(space,startPt,endPt){
    var width=endPt[0]-startPt[0];
    var height=endPt[1]-startPt[1];

    var y2=endPt[1];
    for(var i=0;i<width;i+=space){
        var x=startPt[0]+i;

        var y1=startPt[1];    

        drawFunc.drawLine([[x,y1],[x,y2]],1,"#eee");
    }

    var x2=endPt[0];
    for(var i=0;i<height;i+=space){
        var x1=startPt[0];
        var y=startPt[1]+i;       

        drawFunc.drawLine([[x1,y],[x2,y]],1,"#eee");
    }

    var points=[];

    for(var i=space;i<width;i+=space){
        var x=startPt[0]+i-space/2;
        for(var n=space;n<height;n+=space){
            var y=startPt[1]+n-space/2;           

            points.push([x,y]);
        }
    }

    return points;
}

　　

   //02 求不规则多边形外接矩形左上右下点
    var box=queryMaxMinPt(pts);
        //03 以一定的间距绘制格网，并返回格网中心点
    var points= buildBox(20,box.startPt,box.endPt);

/*
*求多边形外接矩形左上右下点
*/
function queryMaxMinPt(points){
    var x_min=100000000000000;
    var x_max=-1;

    var y_min=100000000000000;
    var y_max=-1;

    for(var i=0;i<points.length;i++){
        var pt=points[i];

        if(pt[0]<x_min)
            x_min=pt[0];
        if(pt[0]>x_max)
            x_max=pt[0];

        if(pt[1]<y_min)
            y_min=pt[1];
        if(pt[1]>y_max)
            y_max=pt[1];
    }

    return {
        startPt:[x_min,y_min],
        endPt:[x_max,y_max]
    }

}

　　　　第三和四步，查找在区域范围内的格子，并绘制。

/**
*检查点是否在多边形范围内
**/
function checkInside (point, vs) {
    var x = point[0], y = point[1];

    var inside = false;
    for (var i = 0, j = vs.length - 1; i < vs.length; j = i++) {
        var xi = vs[i][0], yi = vs[i][1];
        var xj = vs[j][0], yj = vs[j][1];

        var intersect = ((yi > y) != (yj > y))
            && (x < (xj - xi) * (y - yi) / (yj - yi) + xi);
        if (intersect) inside = !inside;
    }

    return inside;
};

　　　　　　注：checkInside方法来源自Git，地址：https://github.com/substack/point-in-polygon/blob/master/index.js

//04 遍历中心点，判断点是否在范围内
    var pointCount=0;
    for(var i=0;i<points.length;i++){
        var pt=points[i];
        if(checkInside(pt,pts)){
            drawFunc.drawPoint(pt,"red",2);
            pointCount++;
        }

    }

    console.log("范围内有："+pointCount+"个点");

　　

以上就是核心的实现代码，如果需要下载源码请移步我的博客下载，地址：

http://www.88gis.cn/web/pages/blog/blogInfo.html?id=38d8959a-f348-41df-b507-6c10e517e7a7

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