利用数学形态学提取骨架线的改进算法

地图数字化生产和数字地图编绘中都需要用到提取骨架线算法,如矢量化和等级变换等。提取骨架线的算法较多,基于栅格数据的算法通常采用数学形态学方法,对于矢量数据目前较有代表性的是利用约束Delau-nay三角网提取骨架线。本文给出一种利用数学形态学提取骨架线的改进算法,适用于栅格和矢量数据,并能在矢量化时建立高质量的拓扑关系,还较好地克服了数学形态学方法的缺点——节点畸变和端点内缩。实验表明该算法稳定且行之有效。     

面状要素的多层次骨架线提取

多边形的骨架线是对其形态的准确描述,多尺度的骨架线表达在图形分析如多边形的形态恢复和多边形的模式识别等方面具有重要作用。利用双缓冲区变换、障碍距离变换和Voronoi图技术,提出一种新的多边形多层次骨架线提取方法,并利用复杂湖泊多边形、简单多边形、含岛洞多边形、噪声边缘多边形等不同形状的多边形测试和比较该方法提取的骨架线的连通性、拓扑一致性和对图形旋转的灵敏性等。试验结果表明,本文方法在上述特性上优于现有算法。     

利用多边形骨架线生成房屋模型算法研究

城市作为人类生活的重要聚集地,是三维GIS应用的主要领域。本文结合房屋的二维轮廓数据与屋顶的基本信息（倾斜角度、屋顶高度、纹理属性）,以“骨架线提取-房屋模型构建”为框架,提出了一种基于多边形骨架线自动生成简单房屋模型的算法,详细描述了该方法的基本思想,并在试验结果的基础上证实了该算法的有效性。     

采用道路骨架线stroke的复杂道路匹配方法

同名道路要素匹配是道路网数据增量更新的核心问题。大比例尺下道路网不再是简单的单线节点结构,存在大量的多层车道和复杂立交,难以直接利用现有的道路匹配算法。针对这一情况,提出一种采用道路骨架线stroke的复杂道路匹配方法。在匹配前,首先对大比例尺复杂道路数据进行结构特征识别,利用Delaunay三角网生成复杂道路骨架线stroke,并存储骨架线stroke与原始数据结构特征的映射关系;最后利用骨架线stroke与小比例尺道路数据进行层次匹配和类型匹配,并将这种匹配关系转换为实际匹配结果。实验结果表明,该方法能够较好地解决不同比例尺下的复杂道路网匹配。     

面状要素骨架线提取算法的研究

基于栅格数据的经典细化算法获得的骨架线会丢失一些重要特征点或特征线,且无法按照需求保持该要素细化后与周边重要要素间的关联性。在经典细化算法的基础上提出改进算法,克服已有算法的一些不足,使获得的骨架线更能适应具体应用。试验结果表明此改进算法能够按照实际需求,更准确地保留原图形的重要特征,且很好地保持了该要素与周边重要要素间的关联性。     

利用空白区域骨架线网眼匹配多源面状居民地

多源大比例尺城市地图中,同名居民地数据间往往存在较大几何位置偏差,从而增加了居民地匹配的难度和不确定性。针对这一问题,本文提出了一种利用空白区域骨架线网眼进行居民地匹配的新方法。首先,提取空白区域骨架线,并建立空白区域骨架线网眼和居民地之间的一一映射关系,将居民地匹配转换为骨架线网眼匹配;然后,根据骨架线网眼之间的相接拓扑关系构建对偶图,计算对偶图中每个节点的各项中心性指标,并利用极化变换和层次分析法建立骨架线网眼匹配模型,获取骨架线网眼匹配结果;最后,将骨架线网眼匹配结果按照映射关系进行传递,从而得到居民地匹配结果。将居民地匹配转换为空白区域骨架线网眼匹配,并对骨架线网眼进行对偶图构建和极化变换,为匹配增加拓扑约束和相对位置约束,从而弥补几何位置的较大偏差对匹配造成的影响。对比试验及分析表明本方法能够有效解决大比例尺城市地图中几何位置偏差较大的面状居民地的匹配问题。     

一种利用地形曲率提取地形特征线算法

地形特征线是地貌形态的骨架线,主要包括山脊线、山谷线。本文深入分析和详尽阐述了利用水平曲率导数提取地形特征线算法,首先利用Evans-Young方法求取地形曲率,推导了水平曲率导数的计算公式,再利用三次曲面拟合的方法对水平曲率求导数,根据水平曲率及其导数值得到最终结果。并在不同分辨率的DEM数据上进行了实验,验证了算法的实用性和适用性。     

顾及分支三角网形状因子的面状目标主骨架线提取

针对传统主骨架线提取算法考虑因素单一、计算复杂、运算耗时等不足,综合三角网中目标的走向、分布及位置等面状目标因素定义了分支三角形形状因子,提出顾及多因素的分支三角形形状因子的主骨架线提取算法。文中阐述了该算法的基本思想、关键量论,采用编程语言进行算法的实现,并结合实验结果分析算法的特点及优势。     

基于栅格数据提取主骨架线的新算法

详细介绍了基于栅格数据的面状地物主骨架线的提取算法。该算法具有较快的处理速度和较强的适应性及内存需求少的优点 ,同时用该算法所提取的主骨架线为最优 (最长 )骨架线 ,可用于面状地物注记的自动配置。     

地图目标群间骨架线提取的算法研究

基于Delaunay三角网提取的骨架线是地图综合中广泛应用的一种空间剖分结构。改进了一种基于约束Delaunay三角网的地图目标群间骨架线提取算法,从程序设计的角度详细描述了算法的数据结构和控制流程。按照三角网中三角形包含约束边的数目,将三角形分为0、1、2、3四类,将0类、2类和单连通的1类三角形视为骨架线追踪的起点或终点,将双连通的1类作为中间通道,对整个三角网进行遍历。针对三角网中的环路、3类三角形等特殊情况,在改进的算法中提出了相应的处理方法。该算法成功地用于等高线的内插和街区地图目标群的邻近分析,验证了算法的可行性和健壮性。     

一种适于空间特征探测的三角网模型

对地理数据所隐含空间特征的探测是GIS理论研究和工程应用的关键问题之一。提出了一种基于Delaunay三角网的空间特征探测模型,该模型可用于点、线、面等多种几何类型的多种空间特征的探测,如点群目标的空间分布范围、分布密度和分布轴线探测,线目标的弯曲特征探测,多边形目标的瓶颈区域探测,多边形群的分组聚类特征探测等。实验证...     

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。     

支持地图综合的面状目标约束Delaunay三角网剖分

针对多边形面状目标的综合问题,建立了二维空间中约束Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网剖分结构,融入多边形的环、岛屿、边界、顶点的描述,通过形式化条件检索,在该结构上提取二维空间中各种感兴趣的由剖分三角形组成的区域,用于支持地图综合中邻近多边形的搜索、多边形弯曲部位的识别、冲突关系探测、多边形合并等操作。并对基于骨架线的图结构建立、分枝宽度计算等几何问题进行了详细讨论,指出了其在诸如双线河中轴化、街道中轴线网络模型建立、多边形合并中的邻近关系分析、面状目标注记自动定位领域的支持作用。     

一种应用三角形划分的空间对象形状匹配方法

为解决现有空间对象形状相似性匹配准确率较低的问题,提出一种应用三角形划分的形状相似性匹配方法。该方法按形状主方向对面状空间对象进行分割,按串联、并联和组合形式对空间对象进行三角形划分,准确描述面状空间对象的形状特征,度量空间对象间的形状相似性。通过形状数据集匹配、不同年份面状水系图层匹配和矢量地图草图检索,测试本方法的形状检索性能,并和其他空间对象形状匹配方法进行对比。实验结果表明,本方法具有更高的形状检索准确率。三角形划分形状匹配方法具有平移、旋转、尺度不变性和较强的形状描述识别能力。     

A multi‐criteria decision‐making approach for geometric matching of areal objects

We propose a method for geometric areal object matching based on multi‐criteria decision making. To enable this method, we focused on determining the matched areal object pairs that have all relations, one‐to‐one relationships to many‐to‐many relationships, in different spatial data sets by fusing geometric criteria without user invention. First, we identified candidate corresponding areal object pairs with a graph‐based approach in training data. Second, three matching criteria (areal hausdorff distance, intersection ratio, and turning function distance) were calculated in candidate corresponding pairs and these criteria were normalized. Third, the shape similarity was calculated by weighted linear combination using the normalized matching criteria (similarities) with the criteria importance through intercriteria correlation method. Fourth, a threshold (0.738) of the shape similarity estimated in the plot of precision versus recall versus all possible thresholds of training data was applied, and the matched pairs were determined and identified. Finally, we visually validated the detection of similar areal feature pairs and conducted statistical evaluation using precision, recall, and F‐measure values from a confusion matrix. Their values were 0.905, 0.848, and 0.876, respectively. These results validate that the proposed classifier, which detects 87.6% of matched areal pairs, is highly accurate.     

矢量河网数据的渐进式传输

提出了一个无几何数据冗余的河网渐进式传输多尺度数据结构。结合目标层次的河流选取和几何细节层次上的曲线化简建立河网多尺度数据结构。基于该数据结构,在Web环境下实现了河网数据的渐进式传输。     

道路网层次骨架控制的道路选取方法

提出了基于路网层次骨架控制的道路自动选取方法。首先,该方法以stroke为单位,利用中介中心性值对stroke进行层次结构划分;其次,采用结构特征识别完善道路层次骨架;第三,基于层次骨架间的连通关系建立逐层传递的stroke重要性计算模型;最后,通过该计算模型自上而下的逐层计算,得到stroke重要性,并据此完成道路网选取。采用3种典型道路网数据,对本方法与其他主要常规stroke选取方法进行对比,试验结果表明本方法不但对语义的依赖性极低,同时消除了中介中心性在评价道路重要性时对边缘道路的不利影响,在保持道路网整体结构和层次性上有较为明显的优势,可适用于各种形态的道路网选取。     

Context-aware abstraction and generalization of street networks: two cognitively engineered user-oriented approaches using network Voronoi diagrams

Generalization and spatial contextual awareness are prevalent concepts in geographic information systems. This study adopted a context-dependent user-centred network generalization method to create a sub-network for optimal route finding. The results show an increase in the number of preferred traversed edges. A route presentation approach is suggested that is based on cognitively engineered user-oriented abstraction of street network. Successive abstractions hierarchize the street network to create a hierarchical presentation structure. The route is projected onto one level in the structure. Then, instead of showing the exact route, the network Voronoi regions represented by the projected route are shown. Experience indicates that the suggested method is an efficient way of route presentation for a hierarchical regionalized structure of a human cognitive map.     

多尺度面实体的匹配方法研究

从多尺度面实体匹配的需要出发,分析地图综合所引起的一对多、多对多匹配关系,以及不同地图综合算子给同名实体所造成的差异,将一对一匹配关系的几何相似性度量模型和非一对一匹配关系的基于重叠度的面实体匹配方法相结合,采用指标阈值自动确定方法,建立一种新的适用多尺度变化的面实体匹配方法。最后以多个比例尺的居民地为实验对象,验证本方法的可行性和有效性。