多边形自动构面算法的实现与优化

多边形自动构建是空间拓扑关系建立的难点和重点,效率受到多方面因素制约。在分析基于最小角法则的多边形自动搜索算法的基础上,在关联线段、有效多边形、相同线段的筛选等方面进行了改进,优化了多边形搜索、重复多边形筛选以及特殊多变形处理等算法,解决了重复搜索、多边形筛选耗时过长、特殊多边形(桥连多边形)的错误等问题,整体上较大地提高了多边形自动构面的效率,并在房产测绘的实际应用中得到验证。     

一种异构多核架构快速查询多边形图层间空间关系的方法

目前,空间关系查询中常用的Plane Sweep 算法是一种串行方法,而关于多核CPU的并行查询算法,在面对海量数据查询时,由于CPU核心数及线程数量的限制,其难以满足查询效率需求。针对该问题,本文提出了一种全新的异构多核架构多边形图层间空间关系查询的并行算法。首先,利用STR 树索引过滤不相交的多边形;然后,对过滤后多边形的线段构建四叉树索引,利用CPU+GPU架构并行计算线段的相交以判断多边形环间的拓扑关系;再根据环间的拓扑关系计算多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值,据此确定多边形间的空间关系;最后,通过实验验证了该算法的准确性和高效性。实验表明,本算法能有效缩短大数据量的空间查询时间。在实验中逐渐增加目标数据集和源数据集多边形的数量,当两数据集都为50 000 个多边形时,以包含关系为例,相比于ArcGIS,本文提出的算法可达到2 倍的加速比。     

面向对象的遥感分类应用于土地调查的可行性研究

以张家界市武陵源区土地利用现状调查为例,采用面向对象的分类技术对高分辨率遥感影像进行分割和自动分类,将分类结果导出到MapGIS环境下,进行拓扑构建和属性编辑,完成土地利用现状数据建库。     

基于向量代数的点与多边形拓扑关系的推理

在分析向量代数的几何意义的基础上,提出了利用向量叉积的几何性质来判断点与多边形的拓扑关系,通过判断点生成一个水平向量,通过该向量和多边形各边的向量叉乘运算,利用k分量的符号来判断两向量的位置关系,并对各种位置关系赋予相应的权重值,最后根据权重值之和的奇偶性来判断点与多边形的位置关系。该算法无需计算出实际的交点,同时,还对某些特殊位置关系作了几何等价处理。从程序运行效果来看,该算法具有稳定性高、运行速度快等优点。     

Excel与MapGIS结合在地质制图中的应用

采用MapGIS软件绘制地质图件时,经常遇到需要批量输入点线等数据问题,如果直接逐个输入,不但效率低下,且容易输错,利用Excel的编制函数功能编写MapGIS明码文件,来说明如何实现MapGIS点线文件的批量输入,使地质图件的绘制更加快速、准确、高效。     

MapGIS二次开发在绘制地震震中分布图中的应用

MapGIS制图功能强大,但在绘制地震构造图过程中添加地震震中位置点时却极为繁琐.为此提出一种把记录地震信息的文本文件转换成MapGIS明码文件再生成图形文件,并通过属性连接达到动态标注的方法.按上述方法,以Microsoft VC 6.0为工具,二次开发MapGIS,实现了快速准确绘制地震震中分布图.     

MapGIS 在地球物理数据成图中的应用

对MapGIS在成图方面的一般步骤作了探讨和研究,并以某地区地面磁测数据作为基础,详细阐述了MapGIS软件在磁测资料成图中的运用,首先将数据准备为可在MapGIS系统中读入的数据格式,然后充分发挥MapGIS空间分析及图形编辑等子系统的功能,绘制磁测数据图件,为其他类似格式的地球物理数据在MapGIS下成图给出了新的思路和途径.实践证明,该方法切实可行,能使制图过程得到进一步简化.     

一种新的栅格数据矢量化方法

栅格数据矢量化是遥感和地理信息系统一体化集成的关键技术之一。在以往的研究中,对"岛",尤其是多层嵌套岛的处理还不够完善。本文提出了一种新的矢量化方法,其步骤如下:(1)提取端点和结点。使用2×2模板匹配窗口对图像进行一次遍历,提取出端点和结点以及它们之间的连接信息;(2)形成弧段。利用端点和结点的连接信息来形成非闭合弧段和闭合弧段;(3)建立多边形。对于闭合弧段在某种意义上就是一个简单多边形,只需将弧段的结点转换为多边形的结点就可形成由它组成的简单多边形,对于非闭合弧段,则使用左转算法来形成由它们组成的简单多边形;(4)对"岛"进行处理。由于可能发生一个多边形同时被多个多边形包含的情况,为了建立正确的拓扑关系,需要对这种包含关系进行分析,找到岛的最小包含多边形。实验证明,本算法较好地对"岛"的问题进行了处理,并且速度较快,能够满足实际应用的要求。     

MapGIS在土地整理土方测量中的应用

土地开发整理过程中,土方工程测量是一个非常重要的工作,该文在介绍计算土方量方法的同时,结合实例详细介绍了如何用MapGIS,DTM法分析计算土方量的方法,对规划设计、工程总投资等具有重要意义。     

虚拟钻孔控制的地质剖面图构建算法与实现

地质剖面图构建采用的数据源多为钻孔数据,对于构建过程中的地层尖灭、剖面图光滑处理等问题的相应算法应用较为复杂,稳定性与健壮性不尽如人意。针对这些问题,本文提出一种虚拟钻孔控制的地质剖面图构建算法。首先,根据地层尖灭处理策略构建其虚拟钻孔;其次,依据细分光滑策略采用4 点插值细分算法构建其虚拟钻孔;然后,对地层线要素进行多边形拓扑重建,构建地层多边形实体;最后,综合各项地质剖面图制图要素进行整饰输出。本文将虚拟钻孔引入地质剖面图构建的各个环节中作为算法中间单元,有效简化了建模算法实现过程,确保了算法的稳定性与高效性。实例表明,采用本文算法所构建的地质剖面图能正确反映研究区域的地质构造,增加了细分次数,可明显提高出图平滑效果。     

尺度变化的土地利用类型数据的综合研究

利用不同尺度的土地利用类型数据,表达不同的内容、传递不同的信息,可揭示不同的现象与规律。宏观的大尺度数据通常是由较精细的小尺度数据经数据综合而得。在论述土地利用类型综合特点的基础上,提出由土地利用类型尺度上推引发的土地利用类型数据综合过程,并给出类型转换、同类图斑合并、小图斑取舍与处理、数据简化与拓扑关系维护的处理流程,在一定程度上解决了土地利用类型数据的尺度上推问题。重点论述构建小图斑的多边形骨架线并将其剖分、归并入相邻图斑的小图斑处理方法,提出基于Douglas-Peucker算法改进的构造平衡线的多边形简化方法,对土地利用类型图斑进行简化,使简化前后面积及拓扑保持一致。通过对实验结果的分析表明,该方法适合于土地利用类型数据的综合,并可作为其他GIS数据尺度上推的参考方法。     

Errors prediction for vector-to-raster conversion based on map load and cell size

Vector-to-raster conversion is a process accompanied with errors.The errors are classified into predicted errors before rasterization and actual errors after that.Accurate prediction of the errors is beneficial to developing reasonable rasterization technical schemes and to making products of high quality.Analyzing and establishing a quantitative relationship between the error and its affecting factors is the key to error prediction.In this study,land cover data of China at a scale of 1:250 000 were taken as an example for analyzing the relationship between rasterization errors and the density of arc length(DA),the density of polygon(DP) and the size of grid cells(SG).Significant correlations were found between the errors and DA,DP and SG.The correlation coefficient(R2) of a model established based on samples collected in a small region(Beijing) reaches 0.95,and the value of R2 is equal to 0.91 while the model was validated with samples from the whole nation.On the other hand,the R2 of a model established based on nationwide samples reaches 0.96,and R2 is equal to 0.91 while it was validated with the samples in Beijing.These models depict well the relationships between rasterization errors and their affecting factors(DA,DP and SG).The analyzing method established in this study can be applied to effectively predicting rasterization errors in other cases as well.     

Mapping detailed soil property using small scale soil type maps and sparse typical samples

Soil type maps at the scale of I Z 1 000 000 are used extensively to provide soil spatial distribution information for soil erosion assessment and watershed management models in China. However, the soil property maps produced through conventional direct linking method usually suffer low accuracy as well as the lack of spatial details within a soil type polygon. This paper presents an effective method to produce detailed soil property map based on representative samples which were extracted from each polygon on the 1 ： 1 000 000 soil type map. The representative sample of each polygon is defined as the location that can represent the largest area within the polygon. The representativeness of a candidate sample is determined by calculating the soil-forming environment condition similarities between the sample and other locations. Once the representative sample of each polygon has been chosen, the property values of the existing typical samples are assigned to the corresponding representative samples with the same soil type. Finally, based on these representative samples, the detailed soil property map could be produced by using existing digital soil mapping methods. The case study in XuanCheng City, Anhui Province of China, demonstrated the proposed method could produce soil property map at a higher level of spatial details and accuracy： 1） The soil organic matter （SOM） map produced based on the representative samples can not only depict the detailed spatial distribution of SOM within a soil type polygon but also largely reduce the abrupt change of soil property at the boundaries of two adjacent polygons. 2） The Root Mean Squared Error （RMSE） of the SOM map based on the representative samples is 1.61, and it is 1.37 for the SOM map produced by using conventional direct linking method. Therefore, the proposed method is an effective approach to produce spatial detailed soil property map with higher accuracy for environment simulation models.     

分治法在GIS多边形快速合并算法中的应用及效率提升评价模型

分治法采用分解-解决-合并的问题处理模式,应用于多边形合并算法能规避结点累积效应,与经典的“滚雪球”处理模式相比能有效提升多边形合并算法的计算效率。本文以多边形合并算法为研究对象,首先通过分析基于Vatti算法实现的多边形合并算子的效率相对于多边形顶点数的变化特征,指出合并过程中的结点累积效应是“滚雪球”多边形合并模式的潜在性能瓶颈和隐患。考虑分治法的“分而治之”思想在解决多边形合并问题上的适用性以及在归并排序算法中表现出的高效率,提出分治法的多边形“树状”合并处理模式,实现了面向要素集合或者要素层的多边形快速合并算法,最后给出了面向多边形合并的算法效率提升评价模型。实验结果显示,当仅有400个多边形时,“滚雪球”模式的时间开销约是“树状”合并模式的26倍,当需要合并11 200个多边形时,前者的时间开销约是后者的926倍。因此,基于分治法的多边形树状合并策略是对多边形合并算法以及应用到多边形合并算法的高级空间分析算法进行优化的可行途径。     

平均误差控制下的频率域矢量数据压缩方法

矢量数据压缩对于受网络带宽限制的WebGIS有着重要意义,其可减少数据存储空间,提高网络传输与处理效率。传统的矢量数据压缩方法主要从空间关系的角度出发,根据原始矢量数据点之间的距离、角度等指标,判断如何对矢量线要素或面要素进行化简,略去冗余的端点。而本文则利用已在图像压缩领域被广泛应用的变换编码的频率域压缩技术,利用能实现能量保持的离散余弦变换和特殊的量化方法,以及无损熵编码,对矢量数据实现了能控制压缩后平均误差的有损压缩。该方法无需事先根据不同的误差限值设计量化表,且能处理指定过大平均误差限值时所出现的问题,有很强的适应能力。最后,使用C#实现了该方法,并验证了方法的可靠性,完成了方法的性能测试。实验结果表明,本文提出的矢量数据压缩方法能获得较大的压缩比,且能较好地保持原始矢量数据所具有的地理形态结构特征。     

浅谈Python在地理省情监测与基础测绘数据转换中的应用

山东省"十三五"基础测绘工作正在进行中,其数据量大,现势性强,如何利用实时性好的地理省情监测数据来更好地完成新型基础测绘工作是亟待解决的课题。该文结合工作实践,研究了在实际生产中将地理省情数据与基础测绘内容进行对比分析,利用Python编写程序脚本,对数据进行转换、融合,对转换成果进行拓扑错误检查,提高数据处理的自动化程度和工作效率。     

利用手机通话位置数据估计城市24 h人口分布误差

手机通话位置数据已经成为全球范围内广泛使用的人类活动研究数据,其为高时空分辨率的人口分布估计提供了一种新的途径。然而,手机通话位置数据具有不规则稀疏采样的特点,其反映出的人口分布可能具有一定误差。本研究以深圳市为例,首次结合24 h连续定位的手机信令数据,分别从时间和地理维度量化分析了使用手机通话位置数据估计24 h人口分布的偏差,同时探讨了剔除低频用户对上述偏差的影响。本研究揭示,在居民活跃时间段,使用通话用户的分布估计人口分布时,相对误差的中位数在25%~30%之间;城市内部的土地利用类型与通话用户人口估计偏差具有显著的关联;剔除低频用户会略微减小土地利用对人口分布偏差的影响。本研究成果可帮助理解手机通话位置数据在估计高时空分辨率人口分布上的局限性和适用性,为合理使用手机通话位置数据进行相关研究和应用提供科学依据。