矢量金字塔与R树融合模型研究

主要围绕如何在移动设备上快速显示大数据量的面(线)状矢量数据,结合多级空间索引和矢量数据压缩提出了一种基于多尺度R树的矢量数据模型,该模型可用于资源有限的移动设备。首先按照比例尺对矢量数据进行不同级别的压缩,再将不同比例尺下的处理结果通过多尺度R树索引组织存储。通过这种方法可以达到在不同比例尺下显示不同详细程度的几何对象。试验采用湖南1∶10 000的林业资源小班数据来验证该模型的可行性和效率。     

空间数据连续尺度表达的矢量金字塔模型

连续多尺度表达是当前地图制图领域中的热点问题之一,常规地图采用多级瓦片剖分、多版本存储技术实现空间多尺度表达,存在数据量冗余、跨级别不一致、瓦片间尺度跳跃大等问题。结合传统地图综合、多尺度表达数据结构和空间索引建立等多种策略,在目标数据模型中加入尺度维和操作信息,记录地图综合的过程和尺度变换,建立空间数据矢量金字塔模型。该模型离线综合获取多级基态尺度表达数据,确定每个目标的尺度表达空间范围,并通过面向对象建模技术将目标表达状态及其纵向关联关系、算子类型及控制参量等信息封装在多尺度目标中;同时,建立一端或两端控制的尺度变换结构。基于该模型可快速获取适应用户需求的连续尺度表达状态。     

矢量河网数据的一种渐进式传输方法

矢量河网数据渐进式传输与制图综合密切相关。针对经典的Douglas-Peucker算法产生的多分辨率曲线存储模型存在偏移值异常、数据冗余等问题,该文提出了一种基于双侧Douglas-Peucker算法的等级增量模型,并利用该模型结合目标层与几何细节层上的多尺度表达,建立河网多尺度表达模型。基于该模型,在Web环境下进行了实验,结果证明了该模型的有效性。     

移动地图中的矢量瓦片组织方法研究

针对矢量数据地图发布,提出移动地图中矢量瓦片的组织方法,阐述了矢量数据的组织与管理、LOD技术和瓦片的构建、矢量瓦片地图的索引和显示.根据矢量数据的特点,确定矢量瓦片构建和存储方式,采用文件分层分级进行存储.     

一种河网矢量数据的网络渐进式传输方法

本文提出了一种河网矢量数据双层次多尺度表达的渐进式传输模型,结合目标层次的河流选取和几何细节层次的曲线多尺度表达,建立了河网多尺度数据结构。在Client/Server结构的WebGIS系统中进行了实验,结果表明该方法用于河网矢量地图数据的渐进式传输是有效的。     

视觉显著性特征的矢量对象多尺度表达

针对矢量数据在网络上渐进传输中的多尺度组织问题,该文提出一种基于视觉显著性特征的多尺度增量组织和表达方法。根据人类视觉机制和矢量地图的多尺度表达特征,提出了基于视觉显著性的多尺度矢量模型,实现矢量空间要素的多尺度表达和线性序列组织。以线要素为例,讨论多尺度空间下矢量空间要素的视觉显著性和视觉信息增量变化。实验表明,本文提出的方法可以较好地改进渐进传输时矢量数据的可视化效果。     

World Wide Web(WWW)上矢量地图数据的多分辨率传输算法

提出一种用于网络环境下多分辨率传输矢量地图数据的算法,此算法采用"点删除"技术用于多分辨率描述原始的矢量地图数据,而且能够避免空间对象的自相交和维护拓扑关系的一致性.以此算法为基础开发了一个Client/Server结构的实验软件,在实验结果的基础上评估了该算法对提高网络环境下矢量地图数据传输效率的效果.实验结果表明该算法用于矢量地图数据的多分辨率快速传输是有效的.     

DTW算法支持下的线状要素连续地图综合方法

面向线状地图要素连续尺度变换问题,本文提出了一种DTW算法支持下的连续综合方法。该方法基于尺度融合的思想,将同一地理实体在大小两种比例尺下以不同的几何表达作为输入,首先基于DTW算法建立两种几何表达坐标顶点之间的对应关系;然后采用线性内插方法动态派生任意中间尺度上几何数据,从而实现连续地图综合。顶点之间对应关系的正确性,直接决定了线性内插的结果,而同一实体在不同比例尺下的几何表达往往具有不同的坐标点数,顶点之间具有一对多的对应关系。为寻求最优顶点匹配方案,以顶点距离作为匹配代价,以整体最小距离作为目标函数,采用DTW算法求解最优匹配。试验结果表明,基于DTW的顶点匹配方法可适应不同的地图综合场景,该方法支持下的地图综合效果可实现连续、光滑的渐变,符合地图表达规则和人类空间认知。     

兴趣点选取的路网分割并行计算法

兴趣点,又称POI(points of interest)是网络地图、导航地图中重要的表达要素,包括餐饮、娱乐、金融机构、旅游景点、地标建筑、加油站、停车场等人们日常生活中最为经常使用的信息。其数据的准确性、属性的丰富程度、表达的清晰度及其实时显示效率都将影响地图的服务质量。当前POI表达存在许多问题,特别是在用户搜索特定信息时,由于查询结果数据量较大,造成POI的叠置、压盖等,这一问题严重影响了用户对POI信息的查询与检索。地图综合提供了大量的算子算法以实现点或点群要素的选取,但是它们在综合效率方面亟待提高。面向矢量数据处理的并行计算,其数据划分不仅需要满足负载均衡、划分算法高效等要求,而且对于划分后各部分数据在计算前后拓扑关系的保持也显得尤为重要。兴趣点与路划网络是密切相关的要素,两者之间存在着相互依存的空间关系。本文提出基于路划网眼划分兴趣点的方法,既能保证兴趣点的划分效率,又能保证不同分区内POI选取计算的正确性。选择点选取算法中的"圆"增长算法,采用典型试验区域的路划网眼数据,基于不同节点数划分兴趣点数据,实现兴趣点选取并行计算。试验证明,该方法不仅保证了兴趣点划分的均衡性,而且可以提高兴趣点选取计算效率。通过这一研究,对面向矢量数据的地理信息分析、地图制图综合等复杂算法的并行计算具有重要意义。     

矢量地图点数据的盲水印算法

矢量地图点数据存储具有无序性。针对线数据的矢量地图水印算法不能直接应用于点数据的问题,该文提出了一种矢量地图点数据的盲水印算法。该算法将点数据的直角坐标转换为极坐标,自适应的划分扇形网格区域,并采用坐标映射与量化的方法嵌入水印信息。实验证明,该算法对裁剪、平移、删点、投影和坐标变换等操作,具有较好的鲁棒性,尤其是对裁剪操作,鲁棒性较强。     

基于MongoDB GridFS的地图瓦片数据存储研究

从地图瓦片数据存储方式入手,分析了ArcGIS地图瓦片存储散列式和紧凑式的优缺点,从而引入基于MongoDB GridFS的地图瓦片存储方式。通过对常规地图瓦片存储与基于MongoDB GridFS的地图瓦片存储的读取效率进行性能测试和对比分析得出,基于MongoDB GridFS的地图瓦片存储在大数据量时有着明显优势。     

移动终端下的森林小班矢量数据组织研究

为提高移动端矢量数据的显示和操作效率,本文针对移动终端硬件条件限制和移动终端矢量地图的显示特点,从减少显示区域内外的冗余地图数据的读取和提高外存检索矢量数据的效率两方面入手,对森林小班矢量地图数据进行了"横向分块,纵向分级"处理,并在此基础上,建立了基于四叉树的层次网格索引模型。实验表明,该方法能较好地提高矢量地图的显示速度,可以满足移动环境下地图快速显示和操作的要求。     

基于傅里叶级数的等高线网络渐进式传输模型

矢量地图渐进式传输的关键技术是建立连续的多尺度表达模型,并在服务器端将地图数据组织成线性结构。本文利用傅立叶级数对要素表达的多尺度特性,将傅立叶级数的参量引入到等高线要素的渐进式传输中：研究了地图尺度与曲线傅立叶展开项数的对应关系,并以此在服务器端建立了曲线多尺度表达的傅立叶描述子模型;客户端通过网络传输依次得到不同地图尺度的傅立叶描述子分量并进行曲线要素的重构,实现等高线要素渐进式的传输和表达。该模型的应用具有两大特点,其一,在网络传输的是由曲线要素提炼出来的特征向量而不是坐标数据,能起到了数据有效压缩的作用;其二,能够实现无极尺度的地图要素的表达。     

矢量曲线的视觉清晰度及在网络地图综合中的应用

互联网用户参与的地图制图容易出现视觉冲突、压盖、拥挤等地图表达问题,需要引入地图自动综合协助解决。网络地图中由于原图比例尺和综合后比例尺均难以准确量化,常规地图自动综合基于“原图比例尺-综合后比例尺”判断是否需要综合的方法已不再适用。矢量数据在可视化后会产生视觉粘连,视觉粘连越明显,地图表达效果越差,综合的需求也越强烈。基于此规律,本文提出对视觉粘连进行定量描述并据此判断是否需要综合。首先,从人类视觉感受出发,结合栅格化思想设计了矢量曲线视觉粘连的量化指标——视觉清晰度。然后,基于“金字塔式”的尺度空间计算曲线在多个比例尺表达的清晰度,并拟合了清晰度的变化函数。最后,将该函数应用于众源地理数据的网络地图综合决策。试验结果表明,本文方法可准确判断每条矢量曲线是否需要综合,能有效解决地理数据尺度异质性带来的可视化难题。同时,清晰度变化函数将曲线的尺度描述由静态数值扩展到连续函数,有望更好地支持多尺度空间数据处理及网络地图综合等问题。     

多尺度矢量地图数据库中模糊相似关系的图谱构建

针对多尺度矢量地图数据库中空间关系的基础理论薄弱,而地图本质上是人们在不同尺度下认识地理实体后以大量模糊语言表达和描述,提出模糊相似关系概念,在地学信息图谱方法论的指导下,定量模糊相似关系的"谱"特征,提出多尺度矢量地图数据库中模糊相似关系的图谱构建技术体系和流程。本文的研究将有助于多源、多尺度矢量空间数据的集成与融合、变化检测与匹配等,从技术手段上提供了算法基础。     

基于矢量瓦片技术的国土资源数据快速更新服务研究

互联网技术的不断发展和完善使得网络电子地图得以迅速普及。但随着地图的移动化和应用的逐渐深入,栅格地图瓦片已不能完全满足人们的需求,矢量地图瓦片技术应运而生。本文从高性能矢量数据索引、分布式瓦片服务数据存储、分级索引调度的高效渲染、数据服务联动更新4个方面展示了基于矢量地图瓦片技术的数据快速更新服务研究成果,并以广东省国土资源数据为例,验证了本文技术方法的有效性和可行性。     

一种矢量瓦片的时序InSAR形变可视化方法

针对InSAR地面沉降数据在网络环境下实时可视化渲染速度缓慢、空间分析交互性差、时序演变难度大的问题,提出了适用于地面沉降数据空间分析和时序表达的矢量瓦片制作方法并运用矢量瓦片技术在网页端实现快速可视化:①在传统抽稀算法的基础上对矢量瓦片层级间的抽稀算法进行改进;②以时间为尺度对累计沉降量数据进行分割存储,便于多尺度、多时序对InSAR数据进行表达和分析;③以抚顺市采煤沉陷区时序InSAR累计沉降量数据为实验数据进行验证.实验表明,网页端可快速、高效、灵活地加载矢量瓦片来展示地面沉降的空间分布情况和时空变化特征.     

矢量瓦片支持下的在线交互可视化工具设计与实现

针对在线地图制图过程中不仅注重成图速度,而且兼顾可视化效果的特点,本文提出了一种面向用户的网络地图在线交互可视化方法。该方法基于矢量瓦片技术,通过WFS发布GeoJSON格式矢量数据,将数据以渐进传输的方式缓存在客户端,用户在浏览器端编辑地图符号,确定地图符号与图层参数,将矢量数据转换成地图表达。基于该方法设计的在线交互可视化工具,充分利用WebGIS系统中客户端的CPU和GPU计算资源,通过脚本语言解析用户设置的样式信息,采用WebGL技术将内存中的矢量数据渲染成图并进行动态展示,降低了数据渲染对服务器的依赖,丰富了地图表达方式。     

空间尺度与语义尺度联合控制下的地理国情地图综合

地理国情数据具有精度高、数据量大、语义信息丰富的基本特征,是地图产品表达与服务应用的基础数据.为应对多层次服务、多领域应用、多粒度表达与分析的需求,在基础调查数据基础上,通过尺度变换获得多比例尺表达的数据版本很有必要.地理国情地图综合属于专题地图综合范畴,与以实现空间特征简化为目的的普通地图综合相比,其地图综合要更多地关注语义特征的概括,并强调综合结果语义特征的一致.因此,空间特征约束与语义特征约束联合控制将成为地理国情地图综合的主要特点.论文以现有地图综合理论及方法为基础,根据地理国情数据特点及综合需求,对专题地图综合理论和方法进行拓展,针对地理国情数据尺度变换的综合规则构建、综合操作算法设计、综合结果质量评价等问题进行研究,为工程化应用中快速、高效、准确地实施数据多尺度变换提供技术支撑.     

矢量Web网络地图应用研究

矢量数据的分块组织和渐进传输是解决海量矢量数据Web应用的重要手段。针对当前大数据背景下,单一的渐进传输方法对减少数据量的效果有限,且不能满足根据可视区域进行数据传输,提出了分块渐进传输的方法,结合Google Maps瓦片切分方案对数据进行分级分块处理,得到多分辨率矢量瓦片数据,结合矢量要素的属性意义这一因子,对其进行重要性排序,分批次选取传输,然后考虑显示窗口大小的因素,在数据调用中最大限度地减少瓦片数据的拼接,提高可视化渲染效率。最后通过实验实现服务器端矢量数据的分级分块组织以及选取操作,建立数据的多分辨率表达模型,在客户端进行调度显示,形成一套矢量数据分块渐进传输体系,为矢量地图数据的Web应用提供了可借鉴方法。