网络空间隐喻Gosper地图表达与分析

网络空间地图是认识抽象、复杂网络空间的重要工具,也是地图学领域研究的新方向和热点问题。针对传统网络空间制图不能分析网络节点多级拓扑关系和存在要素重叠的问题,本文综合应用隐喻思想和Gosper地图技术研究网络空间要素的隐喻表达与分析,提出了网络空间隐喻Gosper地图和地形图构建方法。首先,结合网络空间节点的拓扑层级关系和地理学第一定律构建网络节点与Gosper曲线叶节点的映射关系;然后,基于Gosper叶节点构建具有面域嵌套关系的Gosper地图;最后,结合隐喻思想和地图视觉要素与网络空间要素的相似性关系构建多尺度网络空间隐喻Gosper地图和地形图。本文基于两套网络空间资产数据验证了本文方法的适用性,并从节点分布、拓扑结构和节点脆弱性3个方面分析和挖掘网络空间资产特性用以说明网络空间隐喻Gosper地图的表达能力与认知效果。基于层次分析法的定量实验表明,本文方法的综合加权指标（0.499 8）远高于节点链接（0.266 8）和地理空间图层叠加（0.233 1）可视化方法。本文提出的网络空间隐喻地图能够有效解决传统网络空间可视化中节点重复冗余、复杂抽象且无法支撑可视化分析的问题,能够为...     

综合局部莫兰指数和PageRank算法的网络空间资源节点隐喻可视化表达

可视化是一种非常有效的网络空间资源分析方式,通过借助点线面、符号、地形等形象映射抽象数据,可以更好地管理、维护和优化网络空间。考虑到网络空间资源节点在网络中的空间相关性和重要性,本文借助隐喻地图思想,将网络空间中资源节点视为本体,传统地理空间中山峰和等高线作为喻体进行可视化表达。首先,通过节点之间的拓扑关系构建空间权重矩阵和转移矩阵,以此计算出节点的局部莫兰指数和PageRank值。为了更全面地综合考虑节点在局部和全局范围内的空间相关性和重要性,使局部莫兰指数进行标准化处理与PageRank值达到相同的取值范围后将二者结合得到综合评价指标（PI值）;然后,将网络空间资源节点根据FR算法围绕重要程度最高的节点进行布局,通过PI值赋予节点高度值和大小;最后,借助隐喻地图的思进行可视化表达。实验数据表明,相较于传统的节点评价方法,该方法将用于衡量地理空间数据中是否存在空间聚集现象的莫兰指数引入到网络空间,可以突出节点中属性值较高并且与其相连节点属性值也高的节点;同时,基于隐喻地图思想进行可视化表达可以直观表现出节点在网络空间中的所处地位以及与其他节点间的相互关系,并且在针对格式化数据进行渲染...     

道路网多尺度数据建模的初步研究

本文以路网要素的多尺度表达为例,探讨了路网要素多尺度表达在几何层次、实体层次等方面的多尺度现象,研究了多尺度数据建模的基本特性,提出了构建多尺度空间数据模型的关键策略,详细剖析了路网多尺度建模中不同尺度下的实体、实体间的联系,以及多尺度表达间要素类和要素表达层次上的关系,实现了对路网要素多尺度抽象表达的模型构筑。     

基于蚁群算法的多面函数在GPS高程拟合中的应用

针对多面函数拟合法的中心节点难以选取的问题，提出将蚁群算法引入多面函数并结合稳健估计构建高精度拟合模型的方法。利用蚁群算法在复杂地形中快速寻找特征点，与少量非特征点共同作为中心节点参与模型构建，将稳健估计加入多面函数，运用选权迭代法剔除粗差对拟合模型的影响。GPS高程拟合数据处理实例表明，基于蚁群算法的多面函数结合稳健估计的拟合方法可有效剔除粗差的影响，且拟合精度比只用均匀格网法提高26%。     

网络空间“测”与“绘”

网络空间测绘已经成为各领域普遍关注的热点问题。其核心任务是探明网络空间组成要素,分析网络空间现象规律,绘制网络空间结构。网络空间测绘的研究存在概念术语多样、研究框架不统一,要素及规律的认识不清晰,网络空间地图表达方法不规范、缺乏统一标准等问题。在系统梳理各领域对网络空间测绘研究现状的基础上,分析了各领域对网络空间内涵的共性认识;从网络空间的空间特性、地理特性和人文特性出发,剖析了从测绘地理学角度研究利用网络空间的特点和优势;提出了网络空间测绘的研究框架,重点描述了网络空间“测”与“绘”的核心内容和关键技术,并阐述了其与实景三维、数字孪生及元宇宙之间的关系;将网络空间“测量”分为狭义的和广义的网络空间测量,指出其缺少从整体角度对网络空间特征测量和缺乏针对人在网络空间活动现象和规律的测量研究;从网络空间认知需求出发,提出了网络空间地图概念模型和分类;从网络空间坐标系、“地理-网络”关联映射、网络空间地图表达方法等方面重点描述了网络空间地图制图的关键技术,系统分析了网络空间地图表示方法及其适用性;最后,对网络空间顶层概念、网络空间建模方法、网络空间地图理论与方法以及网络空间地图应用场景设计等...     

基于Bayes网络的多粒度时空对象地理过程演化建模——以新安江模型为例

多粒度时空对象具有多粒度、多类型、多形态、多参照系、多元关联、多维动态、多能自主特点,可用于直接描述从微观到宏观的现实世界。基于时空对象建模理论构建多尺度地理对象耦合演化的集成表达是多粒度时空对象模型支撑地理分析与建模的关键。本文基于多粒度时空对象建模理论,在概率图和条件概率表的基础上发展了一种基于Bayes网络的地理过程演化表达和建模方法。该方法将多粒度时空对象作为Bayes网络节点,根据多粒度时空对象间的关联关系构建Bayes网络,利用Bayes概率表达多粒度时空对象间关联关系的作用强度,并通过更新算子和概率图模型描述要素特征状态的动态变化。基于此方法,选取新安江模型,进行多粒度时空对象地理过程建模和模拟实验。采用呈村1989—1995年水文数据为训练数据,1996年水文数据为模拟数据,通过降水面、蒸发面、产流面和汇流面构造Bayes网络并模拟产流量和汇流量状态;实验结果表明本文方法不仅可以对水文过程进行演化建模,并且可以较好地模拟水文过程中的产流量和汇流量变化,正确率达97.5%和95.9%。     

基于缓冲区融合的临近节点检查方法研究

临近节点是影响矢量数据质量的关键问题.本文针对数据维度提升带来的高维信息这一特征,将要素节点升级为节点缓冲区,设计实现了基于要素节点缓冲区融合的临近节点检查方法,通过多源数据合并、要素转节点、相同节点融合、缓冲以及缓冲区融合等步骤获得要素节点缓冲区融合面,最后通过面积容差判定出临近节点所在范围.实验证明,算法通用性强,...     

基于层次分析法的多尺度点群目标相似度计算

计算不同尺度下空间目标的相似性是GIS研究的热点问题之一。点群是地理空间群组目标的一种,研究其相似性可对空间群组目标的计算机制图结果进行评价。以往的理论研究主要从影响点群目标的单一因子出发,对影响点群目标的简单因子进行分析,并以此提出相应计算模型。为了研究点群目标在不同尺度下的相似性问题,本文在前人研究的基础上,整合了影响点群目标相似性的主要因子（包括拓扑关系、方向关系、距离关系、分布范围和分布密度）,并分别提出拓扑相似度、方向相似度、分布范围相似度、距离相似度分布和密度相似度的计算模型,从整体上把握计算点群目标的相似性。通过层次分析法,赋予5种因子相应的权重,最后集成不同尺度下点群目标相似度的总体计算模型。经过计算验证,该方法能较准确地计算不同尺度下点群目标的相似程度,为制图综合质量做出评价。     

基于离散傅里叶变换的线要素节点压缩方法

相较于传统删减顶点的线要素综合方法,基于傅里叶变换的线要素综合更能保留曲线的全局特征,但现有的傅里叶综合方法无法自动减少和控制点数,更多适用于曲线的平滑及多尺度表达。因此本文提出一种利用离散傅里叶变换进行线要素综合的方法。对曲线进行离散傅里叶变换,获得有限项傅里叶描述子;根据期望的压缩比对傅里叶描述子进行截断;根据截断后的描述子项进行离散傅里叶逆变换获得化简曲线。本文提出的这种傅里叶方法能够减少化简后曲线顶点数,适用于地图综合领域。本文通过四组实验验证了算法的可行性,展示其如下优点：① 能够在相应尺度上对线性地物进行平滑、渐进的化简和表达② 在现有傅里叶变换法的基础上能够保留曲线原顶点;③ 以顶点数作为综合过程参数,能够自动减少曲线顶点数;④ 相较于传统节点压缩方法,更注重整体形态的化简,在综合过程中能更好地保留曲线的整体特征;⑤ 在转换尺度较大的综合过程中,相较于传统节点压缩方法所保留的几何精度更高。     

嵌入式GIS中多尺度道路网路径规划方法的研究

针对大区域路径规划问题,论述了道路层次划分模型和多尺度道路网数据库的建立,提出了构建多级道路网拓扑结构的方法,利用层次空间推理和改进的启发式A*算法进行最优路径的选取。     

导航电子地图多尺度显示与载负量的研究

导航电子地图的多尺度显示目的就是在导航终端有限的屏幕容量下,形成适宜载负量的地图.本文在对导航电子地图载负量指标进行研究的同时,将导航电子地图用于显示的道路形状数据、背景数据、地名数据,按照每一类要素的几何大小或重要程度再分为若干级别,利用分级显示技术,计算出导航电子地图各级显示尺度下的合理载负量,使导航电子地图在多尺...     

基于改进引力模型的公园绿地空间可达性及供需平衡分析方法

探究高密度城市公园绿地资源空间配置的有效性和供需平衡问题对城市规划和居民生活具有重要意义。已有研究较少从多尺度、多交通出行模式以及结合地图大数据算法的角度对公园绿地可达性进行探究。本文以广州市越秀区为例,利用百度地图多交通出行数据,提出一种结合多类型公园绿地多级可达时间阈值的改进型引力模型,对越秀区公园绿地的空间可达性及其供需平衡特征进行研究。结果表明：① 越秀区各尺度和各类型公园绿地可达性差异显著,城区尺度可达性大体上呈现由北向南逐层递减趋势,街道尺度可达性则表现出明显的“极化”现象,大型公园绿地可达性远高于社区公园和街头游园且在城市整体可达性中占主体地位;② 从空间集聚情况来看,城区尺度公园绿地可达性值呈现明显的空间集聚分布特征,由北向南表现为高值聚类、不显著、低值聚类,街道尺度相比城区尺度高值聚类减少,低值聚类和无统计意义的区域增多;③ 基于供需平衡视角的空间可达性结果显示,公园绿地供给与居民需求在城区尺度和街道尺度分别呈现出整体平衡和局部失衡的现象,局部失衡主要集中在公园绿地资源相对匮乏的街道。     

支持自动综合的多尺度三维建筑组织与管理

多尺度数据的有效组织与管理是实现三维建筑自动综合及多尺度应用的基础。本文对空间数据综合与多尺度表达数据管理方法的研究现状进行了分析。根据三维建筑自动综合的特点,本文提出了一种基于R树的多尺度三维建筑空间索引模型——GAMR树（Generalization Area Multi-representation R Tree）;对GAMR树的定义和结构进行了详细描述,设计了顾及GAMR树高度与所选长度阈值关联关系的索引构建方法。针对三维建筑特点,设计了一种支持多尺度区域对象完整查询的检索方法,并根据建筑特征的可辨性,实现了顾及视线角度对投影长度影响的三维建筑模型多尺度可视化方法。实验证明,GAMR树能很好地适用于三维建筑多尺度模型的组织与管理,对三维建筑几何模型的自动综合具有重要意义。     

基于网格划分的无线传感器网络节点冗余分析

在无线传感器网络中,节点的大量随机部署导致冗余节点的存在,寻找冗余节点并使它定时休眠,可以减少网络冗余数据和信道拥塞、降低节点能耗,从而延长网络的生命周期.现有的CCP算法、圆周覆盖算法在去除冗余节点后网络产生覆盖盲区;基于Voronoi图的算法计算量大且只能用于同构网络;节点时间表制定算法在判定过程中只考虑部分邻居节点,不能完全消除冗余节点.提出基于网格划分的冗余节点判定方法,并且将网格算法与EECRS协议结合,建立基于冗余节点消除的路由协议.仿真分析结果表明,网格算法冗余节点判定的准确性优于圆周覆盖算法和CCP算法的;网络生命周期比圆周覆盖算法的延长22.2%,比CCP算法的延长30.5%,该路由协议能够有效延长网络生命周期.     

综述与展望：地理空间数据的管理、多尺度变换与表达

多尺度表达是地理空间数据的重要研究内容之一。本文从地理空间数据管理、地理空间数据尺度变换以及地图多尺度表达3个方面对地理空间数据的多尺度表达研究现状进行归纳和总结,对研究成果进行系统分析与展望。主要分析包括：① 在地理空间数据管理的多尺度数据库与多尺度空间索引方面,多库多版本、一库多版本和一库一版本数据库能够帮助多尺度表达方法构建较好的数据支撑,层次化的多尺度空间索引也是主流的多尺度数据库构建结构。但目前多尺度数据库与多尺度空间索引方法还不具备解决不同层次数据的集成与匹配能力,对不同尺度数据进行实时一致性调整的能力不足;② 在地理空间数据多尺度变换方面,地图自动综合能够较好地与人工智能技术相结合,但由于知识获取的限制,距离实现完全自动综合仍有一段距离;且当前智能化的自动综合研究相关成果主要用于辅助决策,对综合知识的自主学习有待进一步研究;目前多数研究是基于离散的尺度变换模式,对连续尺度变换能力不足;且缺乏强有力的质量控制机制,自动尺度变换结果存在较大的不确定性;③ 在地图多尺度表达方面,地图数据类型多源、种类丰富且使用灵活,多尺度显示的复杂性较高,当前地图可视化对地理信息中隐藏的现象与规律有待进一步挖掘。最后,从智能化自动综合方法、连续多尺度表达模型、深度学习与制图综合及“新”时代多尺度表达等方面对未来发展进行了展望。     

车载激光扫描数据路坎点云提取方法

车载激光扫描系统能够快速准确地获取街道环境的点云数据,但由于扫描点云的点密度高、数据量大、空间分布不均匀、地物相互遮挡及城市街道环境复杂等特点,难以直接从原始点云数据中提取出路坎点云。本文首先通过分析路坎点云的空间分布特征和局部几何特征,构建包含相对高程、法向量方向、多尺度高程差及多尺度高程方差的点云特征向量;然后,采用SVM提取城市街道环境车载激光扫描数据中的路坎点云,并对提取结果进行聚类去噪,优化路坎点云。最后,通过Street Mapper 360系统和Lynx Mobile Mapper V100 系统采集的4份不同城市街道环境车载激光扫描数据对本文方法进行验证,其中路坎点云提取结果的完整度均超过了94.99%、准确度均超过91.88%、精度亦均达到了90.55%以上。实验结果表明,本文方法能够精确地提取复杂城市街道环境中规则或不规则的路坎点云,且具有较强的稳健性,适用于各类复杂的城市街道环境。