面向自动综合的河系结构化模型研究

针对地图上河流的自动综合,建立了基于河段的河系结构化数据模型,该模型充分考虑了河段与河段、河段与面状水系要素之间的空间关系,以及河系河段的层次关系;建立了一种面向自动综合的河系结构化数据模型,模型包含了大量水系综合所需要的信息。基于上述数据模型,设计了一种方便快捷的河系结构化算法,该算法较好地克服了现有河系结构化算法只针对河流以及只适用于形态相对简单的河系的缺陷,较为全面地考虑了河系结构中出现的各种复杂问题,具有较强的实用性。     

面向自动综合的河系结构化模型研究

针对地图上河流的自动综合,建立了基于河段的河系结构化数据模型,该模型充分考虑了河段与河段、河段与面状水系要素之间的空间关系,以及河系河段的层次关系;建立了一种面向自动综合的河系结构化数据模型,模型包含了大量水系综合所需要的信息.基于上述数据模型,设计了一种方便快捷的河系结构化算法,该算法较好地克服了现有河系结构化算法只针对河流以及只适用于形态相对简单的河系的缺陷,较为全面地考虑了河系结构中出现的各种复杂问题,具有较强的实用性.     

自动综合的结构化实现

以河系、地貌及点群目标为例，建立了一个基于图论、分形学和计算几何的完整的结构化制图综合理论体系，并提供了有序化的操作方法     

自动综合的结构化实现

以河系、地貌及点群目标为例，建立了一个基于图论、分形学和计算几何的完善的结构化制图综合理论体系，并提供了有序化的操作方法。     

树状河系自动绘制的结构化实现

计算机的出现和信息论的发展,使制图自动化在技术上和理论上得到了迅速发展。然而由于目前软件系统还不能代替制图工作者的创造性思维,在制图过程中仍需要大量的专业知识以及人机对话,尤其在符号化大面积的河流时,重复的河流宽度手工设置过程大大增加了制图人员的工作量。提出河系绘制结构化实现的思想,将由多条单线河流组成的树状河系通过其结构实现自动符号化,希望能减轻制图人员的负担。     

有向拓扑的河系渐变自动绘制算法

河系渐变绘制是地图制图中水系要素表达的重要方面。针对全自动河系渐变研究较少的现状,该文提出一种基于树状约束stroke特征的河系渐变自动绘制算法。该方法在深入分析有向拓扑的数据结构基础上,重点解决河口模式识别、树状约束stroke特征构建、河系层次关系建立、主支流分级渐变等问题,实现全自动河系渐变,并进行实践测试。结果表明,该算法在地图制图过程中无须对河系河源、河口识别、河系分层和河系渐变进行人工干预,自动化程度高,大幅度提升制图效率,渐变效果优于人工绘制效果。     

主流识别的多准则决策模型及其在河系结构化中的应用

在河系拓扑数据的基础上建立两种面向河系空间知识的数据模型:基于河段的数据模型和基于河流实体的数据模型.将多准则决策中的最大隶属度带权平均规划法用于河系各级主流的识别,该方法考虑主流选取中的各种因素,并将各因素的重要性用权向量的形式表示出来.还提出一种基于主流识别的河系结构化方法,将河系结构化的过程看作是确定各级主流的不断重复迭代的过程.最后将主流识别方法用于河系结构化中,并获取了进一步的树结构信息.实验证明,该方法在实用性和准确性方面都能达到满意的效果.     

河网汇水区域的层次化剖分与地图综合

对于具有网络状结构的河系数据的综合化简,判断河流分支在河网中的重要性需要考虑三个层次的结构信息:全局范围内的空间分布模式;局域环境下的分布密度;单条河流的几何特征。为提取这些结构化信息,本文基于网络分析运用Delaunay三角网模型建立了各级河流分支汇水区域的层次化剖分模型,其基本思想是将汇水区域划定当作“空间竞争”问题来求解,运用类似于Voronoi图的空间等剖分几何构造表达“袭水”过程,在各支流子系统内部及其环境之间通过Delaunay三角网骨架线确定汇水区域的分水岭。基于该层次剖分模型可计算河流分布密度、相邻河流间距、汇水范围及层次关系,进而推算出河系网中每一条河流的重要性系数,实现不同尺度下河流的综合选取。     

河流自动选取中的分级优化

水系是具有高度结构化特征的复杂空间数据,在不同水文条件和地形环境下发育的水系形态可以表现为多种模式,如格状河系、羽毛状河系、平行状河系等,使得水系选取具有较大难度。探讨了河流分级(汇流区域特征)、河网结构层次化(河流分布的地理特征)与水系选取之间的关系,提出了基于流域的河流自动选取,从河流的局部重要性出发,考虑河流的分级主要基于两点:一是确定选取单元为流域;二是对流域内河流通过等级关系选取高等级河流,同等级间河流根据长度、密度、河流间距离等综合指标进行选取。     

河流自动综合方法

本文在分析河网结构的基础上,提出了一种基于河流的结构化的河网自动建立方法,建立了两个结构索引即线索树结构索引及层次结构索引,并根据包含以上索引的结构化河网,对河流的自动综合的一系列技术问题进行了初步的探讨。     

Complex Coastline Generalization

A combination of procedural algorithms and predicate logic formalisms is proposed to generalize complex coastlines. The advantage of this combined strategy is to cover both the geometric and conceptual aspects of the generalization process. The geometric part is dedicated to simplification and displacement operations for graphical presentation. The conceptual part handles the problem of river selection based on geometrical and semantic criteria. The derivation of a hierarchical model reflecting the hierarchical structure of the bay/river network of the coastline is a requirement for river selection. A case study was carried out, and results show an improvement over more conventional procedural approaches. The idea of building a hierarchical model to prepare the ground for feature selection can be applied to other hierarchically structured objects such as road networks or nested buildings in urban areas.     

并行化多流向策略的栅格河网提取算法

流域栅格河网提取是数字地形分析的一个重要应用。为减少数字高程模型(DEM)预处理而产生的伪河道及平行河道,提出基于并行化多流向策略的栅格河网提取算法。通过水流传输矩阵模拟水量的自然流动过程,可直接应用于原始DEM。从河网空间形态和算法运行效率两方面与串行MFD算法、R&N算法及D8算法进行对比,结果表明,多流向策略得到的河网与实际地形形态更加吻合,使用并行策略后,算法的效率比也较其他算法有明显提升。     

一种面向河长制应用的河网关系构建方法

空间数据是河长制工作的重要基础，构建合理的河网关系是地理信息技术面向河长制应用的核心问题。本文面向河长制基础信息管理的需求，详细论述了河网的组织结构和相互间关联关系，提出了一种兼顾河流干支关系、河段层级关系、河网上下游关系和水利对象附属关系等多种关系的河网关系构建方法，对河网关系的结构化表达、迭代构建、物理存储及可视化表达进行了深入探讨。并介绍了通过该方法构建的河网关系在四川省河长制基础信息平台建设中的应用情况。     

基于空间统计特征的河网结构分类

提出了基于特征因子进行空间数据库河网结构分类的方法和技术。探讨了各种类型河网的特征，阐述了时河网进行分类的因子及河网分类的方法和过程，描述了河网数据的有向图组织厦其分类实验。     

Approach to calculating spatial similarity degrees of the same river basin networks on multi-scale maps

Obtaining spatial similarity degrees among the same objects on multi-scale maps is of importance in map generalization. This paper firstly defines the concepts of ‘map scale change’ and ‘spatial similarity degree’; then it proposes a model for calculating the spatial similarity degree between a river basin network at one scale and its generalized version at another scale. After this, it validates the new model and gets 16 points in the model validation process. The x-coordinate and y-coordinate of each point are map scale change and spatial similarity degree, respectively. Last, a formula for calculating spatial similarity degree taking map scale change as the only variable is obtained by the curve fitting method. The formula along with the model can be used to automate the algorithms for simplifying river basin networks.     

Fluvial morphometry of supraglacial river networks on the southwest Greenland Ice Sheet

Extensive, complex supraglacial river networks form on the southwest Greenland ice sheet (GrIS) surface each melt season. These networks are the dominant pathways for surface meltwater transport on this part of the ice sheet, but their fluvial morphometry has received little study. This paper utilizes high-resolution (2 m) WorldView-1/2 images, digital elevation models, and GIS tools to present a detailed morphometric characterization (river number, river length, Strahler stream order, width, depth, bifurcation ratio, braiding index, drainage density, slope, and relief ratio) for 523 GrIS supraglacial river networks. A new algorithm is presented to determine Strahler stream order in supraglacial environments. Results show that (1) Supraglacial river networks are broadly similar to terrestrial landscapes in that they follow Horton’s laws (river number, mean river length, and slope versus stream order), widen downstream, and have comparable mean bifurcation ratios (3.7 ± 1.9) and braiding indices; (2) unlike terrestrial systems, supraglacial drainage densities (0.90–4.75 km/km²) have no correlation with elevation relief, but instead display a weakly inverse correlation with ice surface elevation; (3) both well-developed (e.g., fifth-order) and discrete (e.g., first-order) supraglacial river networks form on the ice sheet, with the latter associated with short flow distances upstream of a terminal moulin; (4) mean river flow widths increase substantially, but flow depths only modestly, with increasing stream order. Viewed collectively, the 523 supraglacial river networks studied here display fluvial morphometries both similar and dissimilar to terrestrial systems, with moulin capture an important physical process driving the latter.     

地图水系综合中等高线簇与河网协同的汇水区域提取方法

在地图水系自动综合中河流选取需要建立对不同河流重要性程度的有效判别。由于河流汇水区域直接反映河流的作用空间,因而其面积大小成为关键性的量化指标。目前基于河流的汇水区域自动提取方法主要从河流单一要素出发,按“空间均衡竞争”思想平分河流之间的区域,由于未考虑地形因素使得提取的汇水区域往往存在偏差,而传统基于DEM的汇水区域提取虽然考虑了地形,但没有与河流目标建立显性的对应关系。河流是一种天然的沟谷地性线,与山脊线具有对生互补的空间耦合关系,本文提出了一种等高线簇与河网双要素协同的河流汇水区域提取方法,该方法对河流与等高线的目标集合构建约束Delaunay三角网(CD-TIN)并将三角形分类,对不同类型的三角形分别采用骨架线提取规则与梯度向量引导的分水线搜索规则提取分水线段,连接形成网络结构并依此计算各河段的汇水区域。实验结果表明,本算法能更准确地提取河流汇水区域,从而为河流综合选取提供有效支持。     

Detection and correction of inconsistencies between river networks and contour data by spatial constraint knowledge

In the representation of topographic data, the distribution of hydrographic networks should be constrained by the contour model’s landform features. During the integration of topographic databases, however, spatial conflicts may destroy these constraints, generating inconsistencies. This study presents a method to detect and correct inconsistencies between river networks and contour data by spatial knowledge. First, structured terrain features are extracted from the contour-based geometric representation and matching relationships between rivers and contours are constructed based on spatial knowledge of the distribution of rivers and talwegs. We then propose a distance metric for measuring differences and identifying inconsistencies between the matched river and contour features. Three correction approaches are provided for different inconsistency situations, including river adjustment referenced to the contour, contour adjustment referenced to the river and adjustment of both river and contour to middle positions. We apply the proposed method to the integration and maintenance of national topographic infrastructure in order to demonstrate its effectiveness.     

基于动态树结构的河网分析方法

某条河流除了河流自身的数量与质量特征外,该河流在河网结构中的空间位置及其相关结构特征将提供全局性的评价依据。河网的空间形态结构特征由各条河流的几何特征和河流之间的相互关系决定,为了完整表示河网的空间形态结构特征,本文提出了基于动态树结构的河网分析思想,阐述了动态河网树结构的建立、维护及其应用的方法。     

基于DEM的平缓地区水系提取和流域分割的流向算法分析

本文以地势较为平坦的秦淮河流域为实验样区,以高精度DEM(5m分辨率)和地形图水系为基础数据,对比分析了单流向算法(D8算法)、多流向算法(Dinf法)以及添加数字化河道信息后的单流向算法(AgreeD8算法)3种算法下水系提取和流域分割的结果。实验结果表明,提取得到的水系更逼近于实际河网,该算法既有效提高了水系提取和流域分割的精度,又保留了D8算法模型简单、稳定性强、运行效率高等优点。