地图制图软件中符号图形的研究

提出了符号图形的概念,介绍了符号图形的获取过程、数据组织、绘制机制、编辑操作及基于符号图形的冲突检测,实现了将符号化与绘制分离的制图模式.     

基于QTM的线状图形自动化简算法探讨

全球网格是由形成地球表面剖分的一系列区域所组成,八面体四分三角网(QTM)是其中一种具有层次性的网格。本文依据数据点在规则网格中的分布规律,提出了一种在QTM数据结构支持下的线状图形化简算法。该算法以经过每级QTM网格的数据点的平均值为标准,能自动地对比较平缓的线段进行较粗选点,而对相对复杂的线段进行较密选点。本文以及Dutton算法都能克服DouglasPeucker算法中难以客观和合理确定阈值的困难,但是本算法比Dutton算法简单,且具有更高的化简率,能更好地保留了线状图形的弯曲特征。     

基于球面QTM的大范围有源淹没算法研究

面对海平面上升后沿海区域大范围淹没模拟的应用需求,提出了一种基于球面QTM的大范围有源淹没算法,首先构建了研究区域的QTM三角格网集,并利用海陆分离的思想确定了初始淹没单元;然后基于QTM的12邻近搜索设计了面向多目标三角格网的淹没范围扩张方法,将初始淹没单元递归扩张得到最终的淹没范围;最后应用Visual C#语言及Microsoft DirectX三维图形接口设计开发了相应的试验原型系统,并利用天地图高分辨率影像和SRTM地形数据对试验区域进行了海平面上升后的大范围淹没模拟试验。结果表明,该算法具有较好的实用性,可以有效地对海平面上升后的大区域范围进行动态地淹没模拟,对辅助防灾减灾具有一定意义。     

经纬度坐标与QTM编码的三向互化算法及其精度评价标准

在总结现有的经纬度和QTM编码转换算法的基础上，提出了基于辅助地心坐标系的经纬度坐标与QTM编码的三向互化算法，算法以三向地理格网坐标系为出发点，从三个方向递归逼近QTM地址码。同时，提出了QTM编码精度的评价标准转化误码率。实验证明，三向互化算法在保证速度和绝对精度的情况下，等积转换误码率为0。     

QTM格网空间中的球面Voronoi图并行生成算法

根据球面四元三角网（quaternary triangular mesh,QTM）的离散特征及图形处理器（graphics processing unit,GPU）的多线程原理,用距离的计算与比较代替传统的扩张操作,提出了一种基于QTM的球面Voronoi图并行生成算法,并给出了Voronoi边界提取算法。利用C++语言及统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）开发了实验系统。实验结果表明,本文算法能够在球面上快速生成点、线、面数据集的Voronoi图,且能够将Voronoi误差控制在两个格网以内。同时,GPU并行计算的使用,提高了算法的效率。     

一种改进的QTM地址码与经纬度坐标转换算法

地址码与经纬度转换是影响球面四元三角网(quarternary triangular mesh,QTM)应用的主要因素之一。现有算法中,等三角投影法(equal-triangles projection, ETP)转换精确,但算法复杂,效率较低;天顶正交(zenithal ortho triangular,ZOT)投影法转换速度快,但生成的编码缺少方向性;行列逼近法和三向转换法兼顾效率和方向性,但存在较大转换误差。为此,提出了一种改进的转换算法,其基本原理是:根据QTM的行和列,在按一定方向递归逼近地址码的基础上,引入判断点与线段位置关系的操作,从而得到精确的转换结果。该算法在保证精确转换的同时,时间消耗仅为ETP投影法的10.1%～10.4%,且得到的地址码依旧具有方向性,对传统QTM和纬线法剖分的QTM均适用。     

作战计划时空建模与冲突检测算法

为解决作战推演中作战计划时空冲突检测问题,对作战计划建模和时空冲突检测算法展开了研究。首先将作战计划分解为推演事件序列并分析了推演事件之间的时空关系;然后采用时间约束网表达推演事件序列,将推演事件时间冲突检测转化为负环检测问题;最后采用Bellman_Ford算法设计了负环检测函数,并对典型案例进行了实验,验证了算法的可行性。     

基于配置的空间矢量数据冲突检测方法研究

提出了一种基于配置的空间矢量数据冲突检测方法,分析与建立了空间数据冲突检测模型,发现了抽象的空间矢量数据与现实世界可能存在不一致的情况,为完善数据提供了依据。     

球面退化四叉树格网单元的邻近搜索算法

为了克服传统经纬度格网与全球四元三角网(quaternary triangular mesh,QTM)存在的不足,提出了一种球面退化四叉树格网(degenerate quadtree grid,DQG)的剖分方法及相应的格网编码方案,分析了不同位置格网的邻近特征,给出了一套详细的DQG单元邻近搜索算法,并进行了相关实验与对比分析.结果表明,该算法的搜索速度比传统QTM格网的Bartholdi搜索算法和分解搜索算法分别提高了约100倍和30倍.     

球体大圆弧QTM八叉树剖分

分析了基于大圆弧QTM的球体八叉树与变长八叉树剖分的原理、方法及其网格体系的特点,推导了网格单元的体积公式,讨论了横向同层网格与径向同列网格的体积变形规律,并与退化八叉树剖分进行了比较,阐述了球体八叉树的编码与解码方法.研究表明,基于大圆弧QTM的球体割分充分利用了大圆弧的特性,所得的网格体系具有简单、规整和变形适中的特点,可以用于天地一体化空间数据的组织与管理.     

线图形简化与移位算子的协同方法

在地图综合过程中,线的图形简化和移位算子通常是分别执行的,图形简化和移位有时都会产生新的空间冲突。本文试图把这两种算子进行协同,避免在地图综合过程中进行空间冲突的多次探测,提高地图综合数据处理的效率。本文通过把线图形简化转换为线上的点移位,并构建邻近地图目标之间的移位传播路径,在考虑空间上下文关系和地图感受规则的前提下,使移位过程能考虑到线图形简化,并尽量保持有关地图目标的空间特征。最后,以道路和其周边的建筑物群为例,验证了该算法的有效性和可行性。     

直线排列建筑物群渐进式典型化方法

地图综合中,建筑物群的排列结构是需要重点考虑的因素。当不同排列的子建筑物群之间存在空间图形冲突时,这些建筑物群的综合就显得更为复杂。直线排列建筑物群的综合在大比例尺地形图上以典型化操作为主。本文提出一种相互之间存在潜在空间图形冲突的多个直线排列建筑物子群的渐进式典型化方法,渐进式地处理多个直线排列建筑物子群之间的空间图形冲突,保留建筑物群重要的直线排列结构;以建筑物表达的视觉图形约束为限制条件,自动确定典型化后的建筑物位置、形状、大小和方位。本文还研究了基于建筑物群空间邻近图的直线排列建筑物子群的自动识别方法,分析了这些直线排列之间的邻近关系和相交关系。最后,以1：5000地图上的建筑物群综合为1：25 000为试验对象,验证了所提出算法的可用性和有效性。     

用计算机模拟人类制图员解决地图缩编中的图形冲突

针对地图综合中因道路符号的夸大表示而引起的道路与建筑物的图形冲突,提出了让计算机模拟人类制图员具备视觉及分析功能的具体方法,设计了一种新颖的栅格-矢量混合数据结构,以便通过将移位区内的所有建筑物分类,进行制图移位和受控变形等解决图形冲突。     

Map Generalization with a Triangulated Data Structure

Automation of map generalization requires facilities to monitor the spatial relationships and interactions among multiple map objects. An experimental map generalization system has been developed which addresses this issue by representing spatial objects within a simplicial data structure (SDS) based on constrained Delaunay triangulation of the source data. Geometric generalization operators that have been implemented include object exaggeration, collapse, amalgamation, boundary reduction and displacement. The generalization operators exploit a set of primitive SDS functions to determine topological and proximal relationships, measure map objects, apply transformations, and detect and resolve spatial conflicts. Proximal search functions are used for efficient analysis of the structure and dimensions of the intervening spaces between map objects. Because geometric generalization takes place within a fully triangulated representation of the map surface, the presence of overlap conflicts, resulting from individual operators, can be detected due to the introduction of singularities in the triangulation, the structure of which is used to generate displacement vectors to resolve the conflict. Examples of the application of the implemented operators are described and illustrated using large scale topographic map data.     

形状识别在地图综合中的应用研究

形状分析和形状识别是地图综合的重要内容之一,地图综合中需要对地理要素进行结构的识别,包括对要素的分布模式和形状特征进行分析,以便获取地理要素和现象的分布规律,制定综合的总体策略。其二,同一要素在不同尺度的表达中应保持形状的主体轮廓的一致性,这需要在综合算法中顾及形状的保真问题。其三,在地图综合的结果评价中,形状相似性是其重要的指标。地图是现实世界的抽象反映,没有形状的一致性人们很难将地图中的要素与真实的地理要素建立对应关系。但形状识别属于认知领域的范畴,具有很强的主观性和不确定性。本文就形状分析和识别在地图综合中的应用进行了探讨。     

Weight-Setting and Quality Assessment in Simultaneous Graphic Generalization

Abstract

Cartographic generalization aims at simplifying the representation of data to suit the scale and purpose of the map. This paper deals with a method that implements the whole graphic generalization process (roughly defined as the operators simplification, smoothing, exaggeration and displacement) called simultaneous graphic generalization. This method is based on constraints, i.e. requirements that should be fulfilled in the generalization process. The constraints strive to make the map readable while preserving the characteristics of the data, which implies that all constraints cannot be completely satisfied. This study was concentrated on finding the optimal compromise between the constraints in simultaneous graphic generalization by setting weights for the constraints. Four strategies for determining the weights are described and their advantages and disadvantages are discussed. The discussion is based on the following assumptions: the constraints are independent, and the weights are only dependent on constraint type and object type. A comparison of the strategies reveals that the strategy constraint violation is the most promising. One advantage with this strategy is that it is related to the quality requirements of the map, and another advantage is that it provides a numerical measure for quality assessment. The paper concludes with a case study of the constraint violation strategy, in which visualization of the numerical quality measure is used. The case study shows that the constraint violation strategy gives a sound compromise between the constraints.     

一种基于条件极值的建筑多边形直角化的方法

在地图综合中,许多建筑多边形化简的方法都是针对于直角多边形的,建筑多边形的直角化也是地图数据在进入GIS之前对数据完整性检验的必经过程.本文介绍了一种利用条件极值来计算直角地物中各点坐标改正数的方法.该方法成功用于大比例综合缩编软件GenTool,并获得了满意的效果.     

基于EPS平台的地形图缩编方法研究

结合生产实际,提出了1∶500-1∶2 000地形图缩编处理方法.在清华山维EPS 2008地理信息工作站上定制开发了1∶500-1∶2000地形图缩编平台,对现有1∶500 EDB数据源进行图元对照转换和制图综合完成复杂的地形图的编辑工作,其中制图综合采用全自动批处理、人机交互式,以及手工编辑相结合的处理模式.     

基于约束D-TIN的等高线簇与河网协同综合方法

传统制图综合中针对水系、地貌等不同地理要素的分治策略,往往导致综合后要素目标之间在空间与语义上的冲突.考虑地形与河流之间的空间依赖性,提出一种等高线簇与河网协同的制图综合方法,即利用两种要素目标顶点在约束D-TIN描述下的空间邻近关系,并通过提取和组织谷地等高线弯曲段数据,构建两要素有效协同关系.在此基础上将等高线按所...     

A spatial contextual immune genetic algorithm to building cartographic displacement

In map generalization, displacement is the most frequently used operator to reduce the proximity conflicts caused by reducing scales or other generalization operations. Building displacement can be formalized as a combinatorial optimization problem, and a heuristic or intelligent search algorithm can be borrowed to obtain the solution. In this way, we can explicitly resolve minimum distance conflicts and control positional accuracy during the displacement. However, maintaining spatial relations and patterns of buildings can be challenging. To address spatial conflicts as well as preserve the significant spatial relations and patterns of buildings, we propose a new spatial contextual displacement algorithm based on an immune genetic algorithm. To preserve important spatial relations and global patterns of map objects and avoid topology errors, displacement safety zones are constructed by overlapping the Voronoi tessellation and buffer areas of the buildings. Additionally, a strategy to shift the buildings in a building group synchronously is used to maintain local building patterns. To demonstrate the effectiveness of our algorithm, two data sets with different building densities were tested. The results indicate that the new algorithm has obvious advantages in preventing topology errors and preserving spatial relations and patterns.