数字城市中建筑物的CSG建模

建筑物的建模是数字城市中最重要的问题之一。通过分析城市建筑物的特点和分类，提出了利用CSG技术表达城市建筑物；通过分析建筑物组成对象层次，提出利用CSG基本对象的六个方位来建立建筑物内部的空间拓扑关系。     

地理信息公共平台非涉密专题数据拓扑关系精确计算研究

针对当前数字城市建设中地理信息公共平台政务版非涉密专题数据经过保密处理后无法精确计算拓扑关系的问题,分析了拓扑关系计算错误原因,讨论了服务器端精确计算拓扑关系的可行性,基于面向服务的思想,提出了一种用于政务版地理信息公共平台非涉密专题数据拓扑关系精确计算的方案,最后通过原型系统验证了所提方案的有效性。     

基于Microstation Geographics下的空间拓扑分析

本文结合Geographics下的拓扑分析功能，讲述了空间拓扑关系的构造及拓扑组织方案，并着重论述了Geographics下矢量地图数据拓扑组织。     

基于连续区域拓扑关系的组织和建立

在分析了现有拓扑关系自动建立时的一些不足，提出了在现有拓扑关系组织结构的基础上，增加一层拓扑控制结构，从而使得各小区域（或称图幅）内的拓扑关系，能够通过拓扑控制结构把拓扑关系延伸到任何大小的连续区域，减少了现有信息资源的浪费。     

基于航空立体影像对的复杂房屋三维拓扑重建

对利用航空影像对重建复杂房屋三维模型进行了研究，提出了拓扑链、外拓扑和内拓扑的概念，分析了复杂房屋的内拓扑和外拓扑的三维重建，构造了复杂房屋的三维拓扑数据模型。基于此模型设计了双向搜索算法，用于自动构建复杂房屋的三维拓扑面，从而实现了复杂房屋的自动三维拓扑重建。实验证明，本文提出的双向搜索算法是很稳健、高效的。     

城市道路网拓扑模式分析实证研究

拓扑分析是地理分析与建模的新范式,随着自发地理信息及新网络科学的发展,道路网的拓扑分析迎来了新的发展机遇,前者为其提供了丰富的数据,后者为其提供了分析的理论与方法。本文以世界范围内的100个城市道路网为样本,对其stroke对偶表达进行了拓扑分析。研究发现:1多数路网呈现无标度特性,所有的道路网均呈现小世界特性和层次组织,绝大多数道路网呈现异配或不相关;2拓扑模式不具备区域的差异性。本研究可为道路网演化模型的构建提供依据。     

基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述

本文阐明了研究空间关系理论的必要性，分析了拓扑空间关系描述方法的研究进展及存在问题，以点集拓扑理论为基础，运用维数扩展的方法，提出三维拓扑空间关系完善和形式化的描述框架，在此基础上，对三维空间目标中存在着的拓扑空间关系进行了分类，定义了五种基本的拓扑空间关系，并且给出了三维拓扑空间关系最小集的互斥性与完备性证明。     

一种路网拓扑约束下的增量型地图匹配算法

着眼于低频浮动车轨迹数据,对地图匹配问题进行了抽象,并分析了影响匹配结果的几何约束与拓扑约束。针对GPS采样的低频性和城市路网的复杂性,提出了一种路网拓扑约束下的增量型地图匹配算法（topology-constrained incremental matching algorithm,TIM）。选取北京市浮动车的GPS样例轨迹数据进行匹配,结果表明,该匹配算法在不同复杂程度的城市路网下均表现较好。     

时空数据模型在城市规划管理中的应用研究

讨论了城市发展的时空特点,论述了将时空数据模型引入城市规划管理系统的必要性和可行性,分析了面向对象时空数据模型的数据和空间历史拓扑关系的组织方法。     

空间数据的关系分析

本文是在空间数据拓扑结构的基础上，提出了各种拓扑元素间关系的检验方法，从而为提高拓扑关系精度打下了基础。文中同时介绍了一种基于矢量数据的空间叠置方法，其关键是如何形成新的拓扑关系，在此基础上进行空间集合分析变得极为方便和快速。     

地铁网络可达性时空演化及空间形态分析

针对广州地铁网络的可达性空间特征及产生的区域响应,该文基于图及可达性测度模型,结合GIS技术,探讨其时空发育状况、拓扑结构、可达性演变与区域差异特征。结果显示,广州地铁网络与商住区的空间扩张过程在时空上吻合;广州地铁网络逐步演化为回路网络,但拓扑结构存在不足;时间可达性重心从政治中心向商业中心转移,可达性从商业中心向四周区域辐射,并随距离逐渐衰弱;可达性空间模式存在着明显的区域差异,换乘站点对所在区域的可达性作用显著;潜力可达性空间分布形态呈现双中心特征,且在空间分异上与城市交通发展水平相呼应。通过对广州地铁网络进行可达性演化和空间特征分析,既为交通可达性研究提供实践经验,也为地铁网络发展决策提供理论参考。     

基于网络拓扑结构的多摄像头移动对象辅助协同跟踪

针对当前公共安全监控系统在应对突发事件时,因监视器数量多、信息量大、事件变化快等因素而导致的不能及时有效地对移动对象进行跟踪的问题,提出了一种基于拓扑结构的多摄像头移动对象辅助协同跟踪方法。首先将城市路网中的摄像头监控区域抽象为虚拟节点定位至结点弧段模型中,构建摄像头网络拓扑结构;根据拓扑关系搜索出与发现移动对象的摄像头关联的摄像头集合;再分析摄像头间的空间邻近关系和时间差异,获取时序关系最优的摄像头组作为重点监控区域进行移动对象跟踪,并定期进行协同更新。最后建立了一个模拟监控系统验证了利用多摄像头协同方法实现对移动对象实时跟踪的有效性。     

对偶图节点重要度的道路网自动选取方法

采用对偶拓扑方法构建基于广义路网拓扑的复杂交通网络,通过引入m阶邻居节点概念,考虑复杂交通网络中节点度、介中心及节点间距离等因素,顾及节点自身及1到m阶邻居节点的重要度贡献,定义了节点重要度评价模型,进而提出一种基于m阶邻居节点重要度贡献的道路网自动选取方法,并基于网络最小规模原则保持选取道路的连通性。为检验方法的有效性,引入度分布评价所选取道路对路网整体结构及拓扑特性的保持程度,并采用实际城市路网进行试验,结果表明本文方法选取的路网能较好地保持了原始路网的整体结构、拓扑特性及道路连通性,且算法稳定、可靠。     

顾及复杂路口交通规则的最短路径算法

基于真实道路的通行状况,分析了一些通常最短路径计算中难以处理的复杂交通路口状况,提出了相应的解决方案。     

基于GIS和最小交通阻抗的公交出行最佳路径算法

分析了现有公交出行最佳路径算法,并针对现有算法不完善的地方,根据乘客的出行心理,利用G IS的空间分析功能,提出了一种基于最小交通阻抗的公交出行最佳路径算法。首先根据城市公共交通网络的特点抽象出合理的公交网络模型,建立了此网络的拓扑关系,并用有效的数据结构存储此公交网络图;然后根据乘客的出行特点确定了合理的交通阻抗函数;为了进一步提高搜索效率设定了节点限制搜索区域;最后对算法的仿真实现证明了此算法的可行性和有效性。     

基于地理实体的道路网络面向对象数据模型研究

城市交通迅速发展,道路网络呈现出空间结构复杂、数据量大、时效性强等特点。本文讨论了传统路网模型的特点,顾及道路的信息完整性、数据冗余性、管理高效性3个指标,研究了以道路实体为基本元素的路网模型;运用面向对象技术对路网模型进行了数据建模,并通过动态交通信息更新机制对路网的动态属性进行管理;构建了城市道路实体化实验系统,验证了该模型的有效性和可行性。     

城市交通热点区域识别及空间交互分析

出租车载客数据可以用于研究居民的出行特征,提取城市的交通热点区域,但对城市交通热点区域的交互关系研究相对较少。本文以纽约市的出租车行程记录数据为数据源,利用交通小区划分结合出租车载客数据提取城市交通热点区域,基于复杂网络的方法对不同日期类型和天气情况的城市交通热点区域空间交互网络进行研究并进行社区发现。结果表明,热点区域受城市核心区的影响而聚集在核心区域周围,城市内社区的形成可以克服地形和行政区域等因素的影响。研究结论有望为城市规划、城市交通管理、出租车调度、以及人们的出行等提供信息参考。     

城市排水GIS系统拓扑模型的建立

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法提出拓扑概念模型和逻辑模型,增加其拓扑关系描述的细节规则,以实现对客观世界的真实模拟。然后在数据结构设计中,采用十字链表作为存储结构,将其改进并与R⁺树进行关联生成空间索引。在空间分析中,本文基于R⁺索引和十字链表提出了空间查询和路径分析典型算法。最后以镇江市城市排水管网地理信息系统开发为例,对拓扑模型进行了开发实践。试验结果表明,本文提出的拓扑模型可以更真实模拟客观世界,提供更多种空间分析,完成海量数据快速访问,为实现城市排水GIS系统海量数据的高效空间分析提供解决方案。     

新疆克拉玛依市商业地价空间分布规律研究

城市地价是一个具有时空性质的多维概念,在空间分布上具有较强的关联性和特殊性。但目前对城市地价空间分布规律方面的研究相对较少,还没有形成系统性的理论与方法依据,本文以克拉玛依市2007年土地调查商业用地数据和地价动态监测数据为依据,以ARCGIS软件为平台,采用地统计学的方法,对克拉玛依市商业用地价格的空间分布进行了研究。研究表明:地统计学的理论与方法对城市地价空间分布进行研究具有独特的优越性;城市商业用地地价的分布在空间上既有连续性,也存在变异性,受区域整体趋势的影响明显高于小范围的变异性,属于强空间自相关;商业用地地价分布整体呈现圈层结构,交通道路对地价的空间分布具有重要影响。     

重庆市主城区城市路网演变分析及与城市扩张耦合性研究

研究结合重庆市主城区2011-2017年高分辨率遥感影像和相关地形图、规划资料及交通专题资料信息等,提取城市路网和城市建设用地数据,基于GIS操作平台,采用空间核密度方法分析主城区城市路网时空演变特征,探索城市路网空间分布规律,以街道(镇)为研究单元分析城市道路与城市用地扩张之间的耦合关系,为合理规划交通道路布局,促进城市扩张与道路网络的协调发展提供了重要参考依据。结果表明,主城区城市路网分布具有空间不均衡性特征,路网演变有明显的方向性,以东西两翼带状区域变化为主,路网密度变化集中在低密度区。与城市用地扩张相关性研究中发现,城市路网是城市扩张的主要驱动力之一,路网中密度区域对城市扩张的驱动效应最明显。