基于改进Snake模型的道路网空间冲突处理

在对Snake模型研究分析的基础上,结合地图制图的需求,从3个方面对Snake模型进行改进：首先建立Snake模型中参数与道路曲线形态特征的关系,以更好地保持移位前后道路形态的相似性;其次控制Snake模型中外力的传播范围,以尽量保持要素位置的准确性;最后,通过道路交叉点的权重属性控制,保证移位后各交叉点的连通性以及道路的整体拓扑关系不发生变化。在此基础上,提出道路网移位整体思路,并采用改进的Snake模型对其进行移位,解决空间冲突。     

道路旁建筑群移位方法研究

地图上道路的移位、变形或符号化往往会产生道路与其周边建筑物的空间冲突。为了尽量保持道路旁的建筑物群沿线分布的基本规律,提出了把建筑物群移位转换为线移位问题的一种移位方法,能协同处理好道路与建筑物之间的空间冲突,并利用实验验证了所提出方法的合理性和有效性。该方法首先需要确定潜在的空间冲突区域,并依据空间冲突区内的地图要素类别确定空间冲突类型;然后,判断落入空间冲突区内的建筑物群,用建筑物中心点到道路的垂线表示建筑物与道路的关联关系,并把与这些落入空间冲突区域内的建筑物最邻近的距离小于阈值的建筑物归类到相应的建筑物子群,对每个这样的建筑物子群,建立其中心点的最小生成树(minimum spanning tree,MST);最后,把这些垂线、MST和道路看成一个线状要素网络,利用Snake模型进行协同移位处理。     

面向多重空间冲突解决的移位场模型

制图综合中的移位在解决空间冲突时,需要顾及多种上下文条件下的邻近目标的空间冲突,同时要保持目标群分布模式形态。本研究针对该问题,建立了多力源作用下的移位场模型,实现满足以上条件的多边形目标群的移位。该模型在Voronoi图剖分结构中,通过邻近距离阈值探测空间冲突,并作为斥力发生源,基于多源斥力的向量和计算得到最终移位的方向与偏移距离。该模型同时利用群组的方式保持空间目标的分布模式形态。本研究通过街区中建筑物群的综合试验,验证了基于该移位场模型的移位不会产生新的空间冲突,较好地保持了移位前的相对空间关系。     

一种道路网图形冲突移位改进研究

针对地图综合中解决空间冲突最复杂的移位算子,使地图地理要素清晰及其拓扑关系不变,该文以线要素为研究目标,利用Snake算法进行地图综合中的道路网移位,并且进行改进:1在线要素群移位前,引入了线要素的移位空间判断,找出其中可以移位的线目标和无法移位的线目标,将这两种目标分开移位,优先移动可以移位的线目标;2提出一种能确定线要素瓶颈特征的方法,并分析形状参数α、β的设置与曲线瓶颈特征的关系,保护线要素的瓶颈特征在移位中不被破坏;最后给出了道路网移位实例,证明了方法的有效性。     

移位安全区约束下的建筑物群移位免疫遗传算法

对于采用启发式或群智能搜索的组合最优化移位算法,地图要素空间关系与空间分布特征的保持是一个难题.本文基于免疫遗传算法提出一种移位安全区约束下的建筑物群最优化移位方法.该方法将建筑物群的移位问题定义为一个多目标最优化问题,然后采用免疫遗传算法搜索最优解.为了尽量保持建筑物群的空间关系和总体分布特征,避免出现拓扑错误,采用Voronoi图和缓冲区构建每个建筑物的移位安全区,以限定建筑物的移位范围;同时,采用建筑物群组整体移位策略,保持局部空间分布模式.最后,以北京市某部分街区建筑物群的移位为例验证改进算法的有效性,结果表明所实现算法能够在解决邻近冲突的同时,较好地保持地图目标间的空间关系和空间分布特征.     

顾及制图规则的地图多要素协同移位方法

在地图自动编制中,有时多类地图要素多个空间目标之间同时发生空间冲突,在移位过程中会影响到邻近区域的地图目标,这就需要对地图要素移位进行协同处理。在自动识别邻近空间冲突区的条件下,提出了一种顾及地图制图规则的解决地图目标群空间冲突的协同处理方法,并用参数表方法形式化表达了地形图上地图要素移位的常用制图规则。首先利用约束性Delaunay三角网识别出可能的空间冲突区域,并建立移位操作区;然后,建立移位传播关联线网,依据制图规则在关联线网上以能量最小化Beam移位模型为基础,对整个空间冲突区的地图目标群进行协同移位;最后,用实验验证了所提方法的有效性和适用性。     

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。     

道路与建筑物空间冲突的几何相似性移位算法

保持建筑物群的空间分布模式一致是道路与建筑物空间冲突处理问题的难点。按道路对建筑物的包围程度,将道路与建筑物之间的关系类型划分为开放型、半开放型和闭合型。本文提出了基于几何相似性的建筑物移位算法,并以距离、角度和面积作为满足几何相似性的约束条件。以道路网眼为单位,采用最小生成树的方法生成建筑物群的骨架,以骨架的长度和角度特征分别作为建筑物移位的距离和角度约束条件,以建筑物与网眼的面积比作为建筑物移位的面积约束条件。针对可能出现的次生冲突,探讨了次生冲突的处理方法。试验结果表明,本文方法能够消除因道路拓宽导致的道路与建筑物冲突,并能完备地保持建筑物群的空间分布模式。     

基于场论分析的建筑物群的移位

在多边形群目标综合中,移位是一种旨在解决空间邻近冲突的重要操作.以建筑物群在街道拓宽后产生移位操作为例,提出一种基于场论分析的移位方法,认为街区块多边形边界的收缩产生向街区块内部逐步传递并衰减的作用力,从而促使建筑物多边形的空间位置移动,借助于物理学场论中的"等势线"模型来表达这一移位现象.基于Delaunay三角网建立了类似于Voronoi图的建筑物群剖分结构,用于表达移位场模型的"等距离关系曲线".在移位场中目标的运动方向与运动距离由矢量和运算及梯度衰减函数计算完成.算法思想在一地图综合软件系统中已实现.     

多层次移位原则的道路与建筑物空间冲突处理

本文在分析传统道路与建筑物空间冲突算法的基础上,借鉴其优点,从保持建筑物间的整体空间布局特征,以及模拟人工移位的处理方法角度出发,提出根据区域密集程度的不同,划分为稀疏区、密集区、高密集区三个等级区域,并制定相应的多层次移位处理原则,然后,根据道路与建筑物的邻近程度,将建筑物分为多等级的移位层,对移位层内的冲突进一步细分;据此,依据移位层的邻近程度,将多层次处理原则贯穿于要素冲突外力的计算、外力的聚合以及其移位算法的确定中,分别对道路与建筑物的冲突、建筑物之间的冲突分别进行处理。     

Building Displacement Based on the Topological Structure

Map data at smaller scales than their source can result in spatial conflict, whereby map symbols become too close, or overlaid. Server map generalisation operators may be applied to solve this problem, including displacement. In this paper, we show how an optimisation algorithm, the snake algorithm, was used to displace multiple objects in order to resolve spatial conflicts and maintain important spatial relationships between objects during displacement. Two principles based on the snake algorithm are proposed in this paper. First, the truss structure mirroring spatial proximity relationships between buildings and between building and road is formed based on the weighted proximity graph derived from constrained Delaunay triangulations (CDT) in each map partition. In the weighted proximity graph, each connecting line is determined as a snake and as an element unit to assemble the global stiffness matrix in snake algorithm. Second, a buffer method that calculates force between a building and a road (or other linear features) or between pair of buildings is adopted in the snake algorithm. This avoids the imbalance phenomenon caused by different force calculation methods during the displacement. The feasibility of the approach is demonstrated in obtaining real geographic data. Finally, the results are cartographically usable and in particular, the spatial relationships between objects are preserved.     

基于弹性力学思想的居民地点群目标位移模型

本文引入弹性力学思想对空间目标进行冲突探测及受力分析 ,用空间距离聚类及建立最小生成树的方法把空间关系较近的、相互独立的点状要素聚类组合成多个有机的整体 ,对每个整体用有限元的方法通过多次迭代。本算法的实验结果满足了诸多的制图约束条件 ,能够很方便地应用在制图综合中的位移操作中     

顾及格式塔原则的建筑物群移位实数编码遗传算法

在建筑物群的综合过程中,建筑物群的移位是一个非常重要的任务。在分析已有算法的基础上,探讨了建筑物群移位的一个新的自适应实数编码遗传算法,在该算法中,考虑了建筑物与街道之间的空间关系和建筑物群排列在图形表达上的格式塔原则,在适应度函数的设计上也考虑了多重因素的影响,使得移位结果更符合地图制图规范和地图感受规律。实验结果表明,该算法在移位空间充足时能精确收敛到最优解,移位效果良好。     

制图综合中道路与建筑物的移位研究

针对地图中道路与建筑物的具体冲突问题,分析了移位的约束条件,阐述移位算法的发展历史,并对其算法进行了分析与研究,最后设计了解决道路与建筑物具体冲突问题的移位方案。     

改进Balloon Snake算法提取遥感影像水体边界

相比于正交T-Snake算法,传统Balloon Snake算法不受格网约束,能够更加精确提取高分辨率遥感影像上水体,然而尚不能解决河中岛引起的拓扑冲突问题。由此,本文提出了一种改进Balloon Snake算法(T-Balloon Snake),设计了目标内部由于空洞引起的拓扑冲突检测与处理机制。算法首先在目标水体内部手动设置一个初始轮廓,在曲线每次膨胀前对曲线进行自相交检测,若存在拓扑冲突则对曲线进行分裂与合并处理,最终直至迭代停止。实验选取了三类湖泊与河流高分影像,实现了复杂遥感影像水体矢量边界的一次性精确提取。实验结果表明,该方法可直接有效提取水体中深凹以及岛状边界,在提取结果正确性和完整性上都优于传统Balloon Snake算法。