面向流媒体传输的空间数据变化累积模型

将流媒体技术引入到以矢量数据为主的网络GIS传输中,其关键是建立逐级精细化的多层次表达模型,并在服务器端数据预组织上建立线性索引结构.本研究针对该目标建立一种矢量数据多重表达的新模型,即变化累积模型,认为尺度空间中从粗到细的数据表达过程是一些"变化"的累积,"变化"表现为两个连续尺度表达间的差别,通过"变化"元素的逐渐增加或减少来实现渐进传输.基于该模型对面状数据渐进式传输进行研究,将多边形分级剖分为一系列凸壳或外接矩形的基础上建立变化累积模型,通过剖分元素的组合完成渐进式流媒体传输.

Abstract：

The streaming transfer method which makes data immediately available application during the progress of transfer becomes a welcome transfer way over Web. The progressive transmission of map data provides the users witha self-adaptive strategy to access remote data. It not only speeds up the Web transfer but also offers an efficient navigation guide in information acquisition. The key technology in this transmission is the efficient multiple representation of spatial data and pre-organization on server site. This paper aims at vector data offering a new multiple representation model called changes accumulation model, which considers the spatial representation from one scale to another scale as an accumulation of set of changes. The difference between two consecutive representations is recorded in a linear index and through gradually addition or subtraction realizes the progressive transmission. As an example, the progressive transmission of area feature based on changes accumulation model is investigated in the paper. The model is built by hierarchical decomposition of polygon into series of convex hulls or bounding rectangles and through component of the decomposed elements to accomplish the progressive transmission.     

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。     

街道网矢量数据的渐进式表达与综合

基于平面欧几里得图和抽象胞腔复形理论,提出了街道网矢量数据的渐进式表达模型.引用抽象算子和还原算子定义了街道删除算子和街道还原算子,基于这些算子建立的街道网矢量数据的渐进式表达模型具有隐式的拓扑关系一致性.该模型表明,不同表达间的变化量的累积是有顺序的,生成这些变化量的变化算子的执行也是有顺序的.在渐进式表达模型的框架下,提出了基于有序综合树结构的街道网渐进式综合算法,将地图综合知识融入特定的数据结构,实现了街道网智能化综合.     

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。     

矢量河网渐进式传输的多尺度表达模型

矢量河网数据渐进式传输是制图综合的逆过程,从几何特征出发化简曲线的方法忽略了曲线的形态特征。鉴于此,以曲线轴线为基准,基于曲线弯曲层次化提取河流曲线数据,并将提取的曲线数据分层组织,构建结合目标层和几何细节层的河网多尺度表达模型。基于该模型开发了矢量河网数据的渐进式传输系统,验证了该方法的有效性。     

面状要素渐进式传输中几何信息传递状况的定量分析方法

渐进式传输是空间数据在网络环境下空间数据多重表达的重要传输方式,可以满足用户对空间数据不同层次细节信息的需求,提高地图网络服务的效率。对传输过程中信息传递状况进行定量分析有利于用户对传输过程进行实时控制。此处以变化累积模型为例,研究了面状要素的渐进式传输过程中几何信息传递状况的分析方法。首先,从空间认知角度基于面状要素的形状凸包分解,研究并提出了基于凸包的面状要素几何信息量度量方法。然后,分析了渐进式传输过程中空间信息传递状况,建立了渐进式传输过程的几何信息传递状况评价指标。最后,通过实验分析几何信息传递状况分析法的合理性,验证了几何信息量传递状况评价方法指导渐进式传输过程控制的有效性。     

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。     

本期导读

对空间数据多尺度表达有关问题的思考(艾廷华,等)一文指出,多尺度空间数据表达及数据库建立具有广阔的应用前景,在流媒体网络数据传输、自适应动态可视化、空间认知导航、互操作尺度匹配多个领域都有贡献,但实现该技术面临着数据存储量大、操作响应慢、横向空间一致关系难以维护、尺度变化难以达到真正的连续性等诸多问题。本文针对这些问题提出了实现多尺度空间数据表达的四种技术策略:多级尺度显式存储、初级尺度变化累积、关键尺度函数演变和初级尺度自动综合。其中,初级尺度变化累积模型借鉴了视频数据压缩的思想,是本研究领域的一种新…     

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。     

对空间数据多尺度表达有关问题的思考

多尺度空间数据表达及数据库建立在流媒体网络数据传输、自适应动态可视化、空间认知导航、互操作尺度匹配多个领域都有贡献，但实现该技术面临着数据存储量大、操作响应慢、横向空间一致关系难以维护、尺度变化难以达到真正的连续性等诸多问题。针对这些问题，提出了多级尺度显式存储、初级尺度变化累积、关键尺度函数演变和初级尺度自动综合四种技术策略。     

一种低动态高抖动环境下的GPS/INS紧组合方法

针对低动态高抖动环境下,影响GPS/INS紧组合精度的重要因素——惯性测量单元(IMU)数据中的噪声,该文提出利用小波降噪方法分离IMU数据中的噪声和有用信号以提高GPS/INS紧组合的精度。首先对IMU数据进行小波分解后得到的高频系数进行阈值量化处理,然后将GPS观测数据与降噪后的IMU数据进行GPS/INS紧组合解算,最终得到载体的导航信息。实例结果表明,该方法可以大幅提升GPS/INS紧组合的精度和稳定可靠性。     

小波分析在垂向海潮特征信息去噪研究

目前国内外许多学者利用沿海GPS站点的高精度坐标时间序列进行海潮特征信息的提取研究,已取得一定成果,但高精度坐标时间序列中不可避免地存在许多噪声,极大影响海潮特征信息的提取。基于日本GMSD站的67d的高精度PPP坐标时间序列,利用小波分析进行去噪实验,经FFT变换后,将提取的结果与FES2004海潮模型的特征值比较。实验结果表明:经小波分析后,GPS站点的时间序列精度得到提高;经小波去噪后的反演精度均有不同程度的提高,最多达到0.14mm,而海潮特征值的量级为厘米级或者亚厘米级,说明小波分析对海潮特征值的提取精度有明显提高。     

利用GPS精密差分信息实现舰船类目标关键部位间接测量

针对舰船类目标的结构特点,提出了一种利用双GPS载波相位差分结果,建立了载体瞬时坐标系和验前测定的各目标间相对位置关系,将主GPS天线位置修正到待测位置的方法。实际测试表明:使用该方法能得到待测位置各个时刻的三维位置和速度信息,精度优于单GPS修正方法,并且实现简单,数据稳定,易于工程应用。     

基于小波阈值消噪自适应滤波的GPS/INS组合导航

惯导系统中惯性元件误差是影响惯性导航及其组合导航精度的重要因素.在GPS/INS组合导航自适应滤波的基础之上,提出利用小波进行阈值消噪以提高组合导航精度.首先对惯性元件输出信号进行频谱分析,确定相应的多分辨分析尺度以及不同尺度下对高频系数采取的相应措施.对噪声占主要成分的尺度将其高频系数全部置零,对噪声和有用信号共同占有的尺度将其高频系数作阈值处理.利用实测数据进行验证,结果表明这种方法能够有效地削弱惯性元件误差的影响,提高GPS/INS组合导航系统的精度和可靠性.     

利用SLR检核GPS35卫星广播星历精度

论述了利用SLR检核GPS卫星广播星历精度的基本方法。采用2005年9月1日至11月30日3个月的SLR观测数据对GPS35号卫星广播星历的精度进行了检核,检核结果表明,观测时段内,由广播星历误差所引起的用户等效距离误差约为35cm。由此我们可以得出结论,在观测时段内GPS35号卫星广播星历的精度能够保障导航和实时定位工作的要求。     

基于GPS独立定位的道路延伸方向地图匹配算法

针对目前的地图匹配算法普遍只能修正垂直道路方向的GPS定位误差,而对道路延伸方向的定位误差修正方法研究很少,仅有的研究成果应用又不理想的问题,本文通过定量分析GPS速度与定位误差的关系,设计了一种GPS位置修正基准的确定方法,据此设计了一种基于GPS独立定位的地图匹配算法,重点用于修正道路延伸方向的GPS定位误差。运用某大城市的实测GPS数据,进行了上述地图匹配算法的验证。结果表明,相比现有算法,利用文中设计的地图匹配算法获得的GPS定位精度明显有所提高,从而可为GPS数据用户提供更高质量的信息基础。     

基于小波变换的单频GPS快速精密定位整周模糊度的解算

对于GPS短基线,载波相位双差观测量已基本消除了卫星轨道误差、钟差、大气折射误差等系统偏差的影响,主要包含距离观测量信息及随机测量误差,其中测量误差是高频的测量噪声,小波变换可将GPS载波相位双差观测量中的观测噪声(高频部分)分解出来。本文利用Coiflets小波基函数对GPS快速定位的原始载波相位双差观测量进行5层分解,通过重构第5层低频系数获得去除噪声的"干净"的载波相位双差观测量,然后利用"干净"的双差观测量进行最小二乘参数估计,以减小测量噪声对GPS快速定位病态方程解的扰动。计算结果表明该方法能够显著提高GPS快速定位中模糊度浮点解的精度,仅利用几个观测历元的数据就可以准确地固定模糊度。     

GPS／GLONASS／BDS／Galileo系统载波相位观测值质量对比分析

目前,全球卫星导航系统(GNSS)已进入以GPS、GLONASS、BDS、Galileo四系统为代表的多系统并存的时代,多系统多频率观测值的综合应用极大地提升了GNSS的服务能力. GNSS自身的数据质量是取得高精度结果的先决条件之一,也是多系统精密定位随机模型构建的关键. 为避免码分多址和频分多址机制不同的影响,本文采用几何无关和M-W组合方法,基于科廷大学实测零基线数据对四系统的载波相位单差残差序列对比分析,并利用高度角随机模型中的正弦模型和指数模型对载波相位观测值精度随高度角变化建模,获得适用于不同系统不同频率观测值的随机模型. 实验分析表明,单差残差序列随高度角变化情况在不同系统不同频率表现出不同特性;Galileo系统L1、L2观测值精度相当,均在0.9 mm左右,其他系统则表现出L2精度比L1精度更差的性质. 高度角加权模型拟合结果表明,正弦模型和指数模型对GPS和Galileo系统的L1、L2精度序列拟合一致性较好,而BDS系统使用正弦模型拟合效果略差,GLONASS系统则不适合采用正弦模型评估L2观测值精度.      

高层建筑物GPS观测中的小波分析

采用GPS进行高层建筑物实时动态观测被认为是有效的方法,如何处理海量GPS振动观测数据是一个重要的问题。本文根据GPS振动观测数据特点,将小波分析技术应用于GPS振动观测数据处理,研究了不同小波基、分解尺度、阈值选择对观测数据去噪的影响,获得了有益的结论。      

小波技术在GPS基线解算数据预处理中的应用

采用小波技术对GPS观测数据进行处理。应用小波变换技术对GPS相位观测值进行周跳的探测和修复。GPS相位观测值可以作为时间序列来进行分析,作为时间函数,它所表现出来的是一条光滑度很好的曲线,一旦出现周跳,这种光滑性就被破坏,从发生周跳的历元开始,后继相位观测值序列发生等量阶跃,通过小波变换的信号特性检测原理,能够有效地探测出周跳的发生,这种方法对于缩小模糊度搜索空间及提高模糊度解的有效性有明显的作用,从而提高基线解算的精度。