基于线性方程的三维地理围栏算法研究

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刘美,  高佳宁,  孙芊,  杨富钧,  廖雪花*

四川师范大学, 计算机科学学院, 四川成都 610101

摘     要: 三维空间地理围栏是基于位置服务(LBS, Location Based Services)的一种新应用,它可以给围栏关联者提供实时的、基于立体位置变化的相关服务,其核心是判断目标点与围栏区域的位置关系,可抽象为几何数学中点与空间图形位置关系判别,即点包含问题。目前,主流的射线法在边界判断存在奇异性问题,虽有诸多改进算法被提出,但多数算法受限于二维形式,对于复杂的空间立体环境,无法满足高精度位置判别需求。因此本文从求解线性方程组的思想出发,将点与多面体围栏位置关系的判断转化为点与平面位置关系的判断,提出一种基于线性方程的三维地理围栏新算法,可以快速、准确完成目标点与围栏位置关系判断。首先,结合凸剖分思想和BSP树技术对复杂多面体围栏进行预处理并形成二叉树;其次,递归查询目标点位于二叉树的位置,并获取子凸多面体围栏数据;最后,使用线性方程算法对目标点与子凸多面体进行点包含判断。实验结果表明,与改进后的射线法相比,线性方程新算法在凸多面体围栏位置判别上效率提升40%-48.49%,在简单非凸多面体围栏上提升12.5%-20%。
关 键 词: 地理围栏; 点包含算法; 线性方程; 凸剖分; BSP树
DOI: 10.57237/j.cst.2023.02.004
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