Voronoi生成的Clifford代数实现方法

引入具有维度融合、坐标无关等特性的Clifford几何代数,构建不同维度统一Voronoi生成框架及算法流程。定义了可支撑不同维度、不同对象间距离、相交及对偶关系的几何、拓扑运算,基于多重向量设计了可支撑不同维度地理对象的统一存储结构及关系表达机制,实现了基于Clifford代数的多维统一Voronoi生成算法。以中国城市气象数据为例进行了算法验证,并分析了算法复杂度。结果表明,该算法可根据输入数据维度自适应地实现相应维度的Voronoi分析,可为以维度统一为特征的GIS分析算法实现提供借鉴。     

地图矢量数据拓扑关系生成算法

拓扑关系的建立是地图矢量数据管理和更新的重要内容。在综合多种典型拓扑算法优点的基础上,详细描述了拓扑关系生成算法的主要过程,并在线要素互相交断链、结点匹配和特殊情况处理等方面对算法进行了改进。最后以1∶25万济宁市地形图数据进行了实验,结果表明该算法在效率方面优于传统算法。     

三角网的生成与简化算法

在三维地理信息系统的开发与研究中 ,要求三角网模型的支持 ,而高效的三角网生成算法是三角网模型的基础。该文综述各类三角网的生成算法 ,对以往被人忽视但简明高效的算法———径向扫描算法进行阐释 ,并对它的实现进行改进 ;对地形数据的简化及建立地形层次对象模型是实现高效的三维地理信息系统的关键 ,而三角网的简化是地形数据简化的基石之一 ,文中提供三种简化三角网的算法供同行讨论 ;并在微机上实现上述算法。     

一种基于空间对象的缓冲区分析算法

在传统缓冲区分析基本思想的基础上,提出基于空间对象缓冲区分析定义,区别在于邻域半径:前者为常量,后者为变量。设计实现基于空间对象缓冲区分析算法,该算法以空间对象为计算粒度,分为计算缓冲区边界点、生成缓冲区多边形、筛选缓冲区多边形内空间对象3个步骤,并从算法执行机理的角度对其做定性与定量评估。结果表明,该算法解决了传统缓冲区分析难以处理图层内以空间实体为分析粒度的问题,时间和空间复杂度亦优于传统缓冲区分析算法。     

干涉SAR的二维相位解缠算法研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达 (INSAR)应用的重要步骤之一。本文通过一定的实验研究 ,对比分析了现有的几种主要的相位解缠算法的原理和特点。路径积分算法的局域算子和最小二乘算法的全局算子是这两类解缠算法的本质特征。而各种不同的算法对不同的数据也各自有其特定的适宜性 ,算法的选择应该视实际数据的特点而定。     

缓冲区生成的边界追踪算法优化技术

利用缓冲区边界曲线上各点距缓冲目标距离相等的性质,建立一种基于矢量追踪思想的缓冲区生成方法.提出并探讨了以下优化技术:进行缓冲目标弧段重采样;扩展弧段数据结构以提高点、弧距离计算的效率;闭合边界追踪过程中采用折半逼近的追踪策略并进行动态数据压缩;对缓冲目标集合进行自适应分组和运用分治算法等.结果表明.该算法在内存占用、计算精度等方面具有优势,其计算效率亦可满足一般的GIS应用需求;此外,该算法中边界追踪的思想可以推广应用于空间分析算法设计中.     

基于耗费场的最优路径算法研究

在GIS中,有一类应用是基于连续分布耗费场的最优路径计算问题,如公路选线等。该文首先采用规则格网对耗费场进行建模,进而基于规则格网表现,分别建立网络实现模型和元胞自动机实现模型,并探讨了基于元胞自动机模型的最优路径算法,通过实例研究,说明了算法的正确性。     

An Indoor Routing Algorithm for the Blind: Development and Comparison to a Routing Algorithm for the Sighted

This paper presents a prototypical implementation of a non‐network‐based indoor routing algorithm for the sighted and the blind. The spatial abilities of the visually impaired are discussed. Former approaches of outdoor navigation systems for the blind are analyzed and deemed inappropriate for the purpose of modeling indoor navigation. The proposed routing algorithm for the blind calculates routes based on physical characteristics of traveling with a long cane. The algorithm distinguishes between clues, landmarks, obstacles, and hazards along the feasible paths and selects the optimal route by trading off distance and the number of landmarks and clues along a route. Subsequently, the routes for the blind are compared to routes calculated by the routing algorithm for the sighted. The paper asserts that the proposed indoor routing algorithm leads to more suitable routes for the blind.     

Forecasting the Ethiopian Coffee Price Using Kalman Filtering Algorithm

Ethiopian coffee price is highly fluctuated and has significant effect on the economy of the country. Conducting a research on forecasting coffee price has theoretical and practical importance.This study aims at forecasting the coffee price in Ethiopia. We used daily closed price data of Ethiopian coffee recorded in the period 25 June 2008 to 5 January 2017 obtained from Ethiopia commodity exchange (ECX) market to analyse coffee prices fluctuation. Here, the nature of coffee price is non-stationary and we apply the Kalman filtering algorithm on a single linear state space model to estimate and forecast an optimal value of coffee price. The performance of the algorithm for estimating and forecasting the coffee price is evaluated by using root mean square error (RMSE). Based on the linear state space model and the Kalman filtering algorithm, the root mean square error (RMSE) is 0.000016375, which is small enough, and it indicates that the algorithm performs well.     

Calibration of Genetic Algorithm Parameters for Mining-Related Optimization Problems

Genetic algorithms (GA) are widely used to solve engineering optimization problems. The quality and performance of the solution generated strongly depend on the selection of the GA parameter values (crossover and mutation rates and population size). We propose an approach based on full factorial and response surface methodology experimental designs to calibrate GA parameters such that the objective function is maximized/minimized and the relative importance of the parameters is quantified. The approach was tested by applying it to stope optimization of underground mines, where profit can vary ±?7% based solely on GA parameters. Results showed that: (1) a larger population size did not always increase solution time; (2) solution time was positively related to crossover and mutation rates; and (3) simultaneous analysis of solution time and profit illustrated the trade-off between acceptable computing time and profit desirability through GA parameter selection. This approach can be used to calibrate parameters of other metaheuristics.

     

基于简单要素模型的多边形分割算法

多边形是GIS研究和应用中使用最频繁的几何对象,该文描述了基于简单要素模型的任意多边形分割算法。从计算几何出发,结合GIS空间数据的特点,将基于简单要素模型的多边形分割算法设计为:1)对多边形及分割线的边界排序,基于扫描线及外包矩形检测查找可能相交的线段,提高相交线段的搜索效率;2)计算交点生成结点信息(包括交点坐标、线号及交点的出入),并存储在独立的单向链表中;3)根据结点链表和原多边形坐标搜索结果多边形。该算法能够分割任意简单多边形(凹凸、曲线边界和带洞的多边形)以及有共享边的多边形。最后在MapGIS7.0平台上,实现了基于简单要素类的多边形分割功能。     

简单要素模型下多边形叠置分析算法

现有的矢量空间叠置分析多采用拓扑模型,要求建立完整的数据拓扑关系。该文采用简单要素模型,以多边形叠置交运算为例,介绍简单要素模型下空间叠置分析的具体实现,着重讨论多边形交运算的交替搜索算法,在线段求交中对连续出入点、重交点等特殊数据进行处理。在实际应用中,该算法可较好解决大规模复杂数据层的叠置交运算,比同规模的拓扑叠置运算效率高。     

一种基于TIN的地形剖面线生成算法

在目前已有基于规则格网(Grid)生成地形剖面线的基础上，提出了一种适用于不规则三角网(TIN)的剖面线生成算法。该算法充分利用TIN中各三角形间存在的拓扑关系，实现了与剖面线相交三角形的快速搜索，大大提高了算法的执行效率。由于地形简化后的TIN仍保留三角形间的拓扑关系，该剖面线生成算法还适用于多分辨率的海量TIN数据。     

土地利用格局景观指数算法与应用

土地利用斑块的形态和空间格局是人类与自然长期相互作用的结果,图形特征的时空演化可以看作是土地利用变化的一种外在表现.该文以吉林省长岭县为研究区,综合运用遥感影像和其他相关资料得到研究区1991年、1995年和2000年的土地利用数据;借助GIS的空间分析功能,获得多时期的土地利用变化信息,并基于景观生态学原理,提取土地利用斑块形态和格局信息,分析近圆指数、方形指数、分维数、分离度等指标及其地学机制.研究表明,受人类干扰强的斑块,近圆指数和方形指数较大,分维数较小,分离度较大;而受人类干扰弱的斑块,近圆指数和方形指数较小,分维数较大,分离度较小.通过图形信息角度进一步发掘土地利用格局及其动态变化的驱动机制,对完善土地利用/土地覆被时空演化过程描述与分析是一种新的尝试.     

街网约束下的城市居民地自动综合算法

街网约束下的城市居民地自动综合是地图综合中的一个难点,该文从居民地多边形化简、居民地合并等方面讨论街网约束下城市居民地自动综合算法,并研究综合操作后居民地与街道冲突的解决方法.由此实现的城市居民地自动综合功能用于实验数据中,对多边形形态的化简、合并及街道形态的保持都较无约束条件下的居民地综合更合理.     

基于遗传算法的水文时间序列变点分析方法

为处理常规变点分析方法计算复杂、识别全部变点困难等问题,提出了用遗传算法进行水文时间序列多变点分析的一套新方法(AGA-CPAM)。实例计算的结果说明,AGA-CPAM用于水文时间序列多变点诊断简便、可行和有效,在各种非线性时间序列灾变分析中具有推广实用价值。     

基于空间化PageRank算法的人口流动空间集聚性分析

提出了一种基于空间化PageRank算法的人口流动空间集聚性分析方法。在PageRank算法的基础上增加空间节点间要素流量大小(F)的加权作用以及距离因子(Dst)所引起的流动成本和阻力效应,使该算法具备针对空间网络模型的分析能力,通过对人口流动网络模型中的节点进行集聚性排序,描述人口流动的空间特征。以华东六省一市人口流动状况为例,PR值、区域人口总流入量(RTI)和流动人口密度区位商(MLQ)的计算结果对比表明:空间化PageRank算法可以客观地评估空间节点吸引力,并弥补了总流入量等简单人口学统计指标对于现象背后驱动机制表达不足的缺点。     

陡坡密集点云双重滤波方法研究

用地形三维激光扫描仪监测陡坡表面的细微变化,关键技术之一是对原始点云的精确滤波,即从密集点云中准确滤除非地形点,保留真实地形点。针对地势陡峭、表面复杂、植被多、密度分布极不均匀的陡坡点云,笔者发展了一种双重滤波方法:在对原始点云进行投影面变换的基础上,采用变窗口均值限差法滤除明显的非地形点,完成粗滤波;通过局部区域增长法找出绝大多数地形点,以占优势的地形点为参考,用局部最小二乘曲面拟合法对剩余未分类数据点进行检核,分离出非地形点,完成精滤波。文中选用3个不同类型的陡坡点云实例验证了该方法对于陡坡密集点云具有良好的滤波效果。该算法对野外大场景三维激光扫描点云滤波也有一定的参考价值。     

基于小波变换的栅格数据聚类

为了提高K均值聚类算法的质量与收敛速度,提出一种基于小波变换的栅格数据聚类新算法。该算法利用小波分析塔式算法得到的顶层栅格数据,既较好地保留原始数据的特征信息,又大幅减小了数据量,在保证聚类质量前提下,提高了算法的收敛速度;针对分解后的低频数据应用K均值算法,得到后续迭代所需的聚类中心初值,避免了初值选择的盲目性。试验表明,该算法具有计算效率高、稳定性好、聚类质量有保证等优点。     

矢量数据向栅格数据转换的一种改进算法

地理信息系统的发展与空间数据结构的优化密不可分,栅格数据与矢量数据之间的高效转换是GIS的关键技术之一。由于栅格数据十分有利于空间分析中的叠置分析,因而通常需要将矢量数据转换成栅格数据。该文分析对比了地理信息系统的两种基本数据结构,在总结已往矢量数据转换为栅格数据方法的基础上,依据边界代数多边形填充算法的基本原理,结合绘图作业时采用的正负法,提出了一种改进的折线边界(数据串)跟踪方法。该算法原理简单,不需进行复杂的距离比较运算,运算速度快,并且通过简单的角度判断保证了填充的精度。