基于最短欧氏距离的空间点集聚类的栅格算法

空间聚类是GIS空间分析的主要内容之一,传统矢量空间聚类算法存在数据冗余、结果不直观等弊端,地图代数栅格距离变换结果图本身就蕴涵了空间客体之间的拓扑关系,通过提取距离变换结果图不同距离值的等距线,就可以实现基于最短欧氏距离的空间对象的聚类过程,本文通过算例试验证明,该算法简单、直观、合理。     

一种异质空间下加权Voronoi图的栅格生成算法

针对现有Voronoi图算法很多将被划分区域理想化为匀质空间，忽略了所依赖的传导方式及空间差异性的问题，该文提出了一种异质空间下加权Voronoi图的栅格生成算法。首先根据目标中心强度确定每个目标的影响权重，根据空间传导能力确定每个栅格的传导权重，然后进行十字交叉光栅扫描，在距离变换中按栅格对距离进行分解，将目标影响权重和栅格传导权重纳入变换公式，最后连通每个栅格到最近目标点的最短路径。该算法兼顾了目标中心强度、几何形状以及空间差异性，实现了异质空间下任意形状目标加权Voronoi图的生成。实验证明，该算法时间复杂度不受目标数量、分布和形状的影响，比普通Voronoi图算法更适合复杂空间下的城市影响范围划分。     

一种基于双重距离的空间聚类方法

传统聚类方法大都是基于空间位置或非空间属性的相似性来进行聚类,分裂了空间要素固有的二重特性,从而导致了许多实际应用中空间聚类结果难以同时满足空间位置毗邻和非空间属性相近。然而,兼顾两者特性的空间聚类方法又存在算法复杂、结果不确定以及不易扩展等问题。为此,本文通过引入直接可达和相连概念,提出了一种基于双重距离的空间聚类方法,并给出了基于双重距离空间聚类的算法,分析了算法的复杂度。通过实验进一步验证了基于双重距离空间聚类算法不仅能发现任意形状的类簇,而且具有很好的抗噪性。     

空间聚类方法的分类

目前,空间聚类的研究成果主要集中在点目标方面,现有的分类方法也主要针对点目标的聚类。随着空间聚类研究和应用的不断深入,线目标、面目标的空间聚类方法也逐渐被提出,因此本文从空间目标的维度、是否顾及非空间属性、算法思想等3个方面,探讨了空间聚类的分类方法,进而简要阐述每种空间聚类方法的典型算法。     

地面激光三维扫描中球面标靶自动检测方法

提出了一种从地面激光点云数据中提取球面标靶目标的有效方法。该方法首先在单站数据的栅格结构中利用邻域距离突变提取遮挡边界点,同时对其进行空间聚类;然后,利用随机采样一致性方法,在各聚类结点中的二维栅格结构中探测近圆结构,同时,根据点到扫描中心距离和扫描角差估算圆半径和圆的一致集数,在通过估算半径约束的圆形区域所对应的三维点集中探测球体模型;最后,通过预设球体半径和估算球面点数约束的球体模型,作为最终球面标靶模型。实验结果表明,该方法能够在1 min之内完成千万级点云数据中的球面标靶探测工作。     

大范围LiDAR点云可视化分析

通过一系列LiDAR点云可视化分析,实现以并行方式从离散LiDAR点云检测并提取水面区域,并运用了细粒度数据的交互式可视化、全局聚类算法和统计分析.首先栅格化点云,然后基于密度聚类算法(DBSCAN)获取水面特征聚类,基于聚类的要素,创建了用于进一步定量评估的矢量面,最终基于R免费软件的聚类分析和并行处理实现统计分析和可视化.     

利用等边长正交格网进行层次聚合聚类

层次聚合聚类的典型算法可以体现研究数据的多尺度特征,但是典型算法的时空复杂度太高。通过将数据所在空间划分成等边长正交格网,结合3点间距离的传递性排除冗余计算,并将其推广到N维空间。设计了一种与典型算法遵循相同的单链规则,可即时计算类间距离且无需计算距离矩阵的算法,在获得与典型算法相同的多尺度聚类序列的同时,所需内存远小于典型算法。实验结果表明,该算法无需人工干预且不使用距离矩阵,能大幅降低层次聚合聚类的运行时间,但是效率优势随空间维数增长逐渐降低。     

基于中心点距离的居民地面要素聚类

空间聚类是将空间实体根据某些相似的特性聚类成为一个集合,这个集合称为簇。本文研究了一种基于中心点距离的居民地面要素聚类算法:通过获取面状要素的数据,运用基于其几何中心的距离计算方法,判断面要素之间距离的可达性,并将距离小于阈值的面要素进行聚类,最终以凸包的形式将该集合绘制出来。本文的算法是在VS2010以及ArcGIS Engine开发环境下通过编程实现,并进行多组实验,实验结果表明,该应用程序可以实现居民地面要素的自动聚类。     

一种基于双重距离约束的多层次空间聚类方法

以往的双重空间聚类方法通常实现的是单一层次聚类,虽然顾及了地理实体的位置属性和专题属性,但是在实施过程中,实体的空间邻近和属性相似的表示和衡量,使用了不同的变量和标准,降低了算法的效率.文章采用双重距离作为实体间的相似性度量,通过对点实体构建的Delaunay三角网中的边施加同时顾及整体与局部特性的双重距离约束,实现了点实体的多层次空间聚类.通过实际算例分析与比较,验证了方法的有效性.     

欧氏障碍空间的最短路径问题解法

提出了利用地图代数栅格路径距离变换原理求解欧氏障碍空间最短路径问题的方法(MA-ESPO),实现了二维障碍空间最短路径的一个栅格解法,并且把障碍物、源、汇图形都扩大到任意形态图形。给出了基于地图代数的障碍空间下距离变换方法(MA-DTO),其简便地生成了整个障碍空间所有点的趋源距离,从而成为E2生成所定义障碍空间下各任意形态图形的Voronoi图的实际方法。