方向与拓扑关系相结合的3维推理模型研究

定性推理中的推理模型涉及到的空间关系主要有拓扑、方向和距离等,仅用单一的空间关系往往不能精确地描述空间场景.利用内部矩形体对参照物体进行方向片划分,提出3维空间双投影内分矩阵模型,通过内部、边界、外部3种方向关系组合表达空间方向关系;利用方向关系与拓扑关系间的依赖约束,提出方向关系与拓扑关系间的11条转化规则;最后,根...     

拓扑关系和方向关系的统一表达模型

统一表达空间关系中的拓扑关系和方向关系是非常有必要的。本文首先对已有的方向模型进行分析和比较,提出了一种方向模型,即采用锥形的方法将空间参照对象的内部、边界和外部分别划分出9个方向区域,描述空间目标对象与这些方向区域的交集的情况,然后结合这种方向模型和九交模型,进而提出了一种能统一表达拓扑关系和方向关系的形式化模型。     

面状群(组)目标空间方向关系的形式化描述与计算

通过对各种空间方向关系形式化描述模型进行分析阐述,针对面状群(组)目标间方向关系的特点,本文提出了利用方向Voronoi图模型来计算面状群(组)目标之间的空间方向关系.该模型通过计算获得各个主方向上Voronoi边的长度值与方向Voronoi边法线总长度值的百分比,得到群(组)目标之间方向关系的定量表达;借助矩阵形式化描述获得源目标群相对于参考目标群方向关系的定性描述.实验表明,该模型方案具有可行性,能够对面状群(组)目标间的方向关系进行精确的描述.     

GIS中拓扑和方向关系推理模型

当今GIS在空间分析、建模和推理方面的能力极其有限,究其原因,现有GIS空间数据表达不直接支持推理运算,空间关系推理模型相互独立且运算复杂,准确性不高。本文在深入研究现有空间拓扑关系和方向关系推理模型的基础上,基于Cobb的空间拓扑关系模型的基本思想,建立了拓扑关系矩阵TopX2×2、TopY2×2和方向关系矩阵Dir3×3并将拓扑和方向关系推理计算统一到空间目标的MBRs(MinimumBoundingRectangles)的比较运算上来,达到了简化推理运算和统一建模实现拓扑和方向关系的联合推理,丰富了空间关系推理的语义,提高了推理的准确性。     

一种空间方向关系的细节描述方法

以描述不同细节层次下的方向关系为目的，用内部方向的详细划分来完善空间方向表达，并创造性地将邻接代码的编码思想用于内部细节矩阵的构建，巧妙地将多个内部方向描述矩阵融为一体，从而完成了空间方向关系的深度细节描述。     

空间目标的方向关系定性推理

由于空间问题固有的复杂性和不确定性,空间关系的描述和推理普遍采用定性的方法来符合人们的认知。方向关系是一类重要的空间关系,以往对方向关系的定性推理大多在2个参照系下进行,将目标对象抽象为点或者认为目标的大小近似相等。为了更细致地推理方向关系,提出四种不同情况下基于1个参照系的定性方向关系推理方法,并就本方法存在的问题和今后的研究方向提出了一些看法和思路。     

双投影矩阵模型的方向关系组合推理研究

将三维空间中的参照物体分别向xoy和xoz平面投影,得到的最小外接矩形将两个平面都划分成9个区域,用两个三行三列矩阵联合表示目标物体投影与两个参考区域的相交情况,据此提出了双投影方向关系矩阵模型。基于该模型,利用矩阵的计算性能,提出了一种三维空间方向关系的组合推理方法,解决了方向关系的组合推理问题。     

基于方向关系矩阵的空间方向相似性计算改进模型

空间方向关系作为空间关系的一个重要分支,其相似性研究已成为地理信息科学领域的热点问题。对于Goyal提出的基于方向关系矩阵计算空间方向相似性模型进行以下两个方面改进:首先通过方向关系的反转运算计算对象目标与参考目标的最小投影矩阵在包含或相交情况下的空间方向关系,扩展了方向关系矩阵的使用范围;其次利用运筹学中解决平衡运输问题的伏格尔法计算两个多元素方向关系矩阵之间的方向距离,克服了由平衡运输表中元素位置变化而引起方向距离变化的局限。通过实例证明该方法计算简单,得到的方向距离更优,相似性更加准确。     

顾及尺度差异的复合空间对象方向相似度定量计算模型

介绍了一种顾及尺度差异的复合空间对象的方向关系表达模型,及基于该模型的方向相似度度量方法。该方向关系模型对方向关系矩阵模型进行改进,根据空间对象的形状定量描述空间对象之间的方向关系。采用分解思想,借鉴平衡传输问题的优化方法计算复合方向矩阵间最小转换代价,即方向矩阵间的距离,从而量化方向对间的差异,最终获得不同尺度下的复合对象的方向相似度并对其进行比较。对不同尺度复合空间对象的方向相似性的试验表明,该方法简单可行且不失精度,结果符合人类认知。     

3维GIS中位置关系的定性描述与推理

3维空间中位置关系的定性描述和推理是当前城市和矿山GIS界的重要理论课题之一,主要涉及如何用定性距离和方向关系来综合描述目标对象及相对于其参照物的空间位置关系的方法。本文基于投影系统划分空间方向区域,利用解析几何工具表达距离关系和方向关系,建立组合距离和方向关系来描述位置关系的概念框架,导出位置关系组合推理的一般表达式,并通过例子说明一些典型的位置关系定性推理过程和结果。     

基于拓扑约束的方向关系定性描述模型

针对原有方向关系矩阵模型对于参考目标MBR区域的方向描述缺陷问题,本文将拓扑约束引入方向关系定性描述,构建基于拓扑参考的方向关系定性描述模型,实现了MBR区域方向关系的有效表达。新模型首先将参考目标的MBR区域划分为不同的拓扑区域,提出方向关系拓扑参考定义;基于拓扑参考,分别对不同拓扑区域定义相应的方向关系矩阵;最后,根据参考目标与源目标间的不同拓扑关系,提出不同情况下方向关系分层定性描述策略。实验结果表明,新模型充分反映了拓扑关系对方向关系描述的约束关系,能有效提高方向关系表达的准确性和精确性。     

GIS线目标间空间关系的集成表达方法

GIS中的线目标可以表达现实中一类广泛存在的空间实体,如地铁线、管线、道路以及河流等。以线目标为研究对象,基于分解与组合的思想,提出一种线／线目标空间关系的集成表达方法。在整体上,将空间关系分解为拓扑、方向和距离关系3种,并以拓扑关系描述作为方向和距离信息的载体,通过纳入局部的方向关系和距离关系,来集成表达两个线目标间的各种类型空间关系信息。其中在线目标间拓扑关系、方向关系和距离关系描述时,分别将它们分解为一组局部关系（或基本关系）,并通过对拓扑关系建立一定的排列顺序来进行描述。最后,通过一个简单例子说明本文提出的方法与Clementini和Di Felice（1998）的不同。以及本文方法对表达各种空间关系信息的可行性。     

三维体目标间拓扑关系与方向关系的混合推理

重点研究了三维空间中拓扑关系和方向关系间的混合空间关系推理。用Allen区间关系对描述基于投影的空间划分方法得到的方向区域和用九交矩阵描述的拓扑关系,用定义法研究混合空间关系推理,推理结果用组合推理表表示。     

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。     

邻接凸多边形方向关系计算及其推理

在对拓拟邻接凸多边形方向关系计算特殊性分析的基础上，提出了一个邻接凸多边形方向关系计算法和二维空间方向关系推理方法。与Voronoi图所表达的邻近拓扑关系相结合，该算法可以用于计算离散二维空间目标之间的方向关系。     

基于地理本体的土地空间面对象模型

目前,土地空间数据方面的研究比较偏重数据库、程序语言、信息系统的构建方法等方面,而缺乏专门的文章对土地空间对象的概念、种类、数量和关系等做整体研究。本研究运用地理本体论的概念分类思想和空间语义关系理论,将地块作为共享概念,首次深入系统地解析土地管理业务中涉及的主要土地空间面对象的内涵、关系等,构建并实证分析三层多级本体土地空间面对象模型,为解决土地要素完善、土地信息标准化和土地数据库的建设等提供参考依据。     

GIS空间方向关系形式化描述模型分析

空间方向关系是空间关系的重要内容,是地理信息系统(GIS)的基础理论问题之一,在GIS空间查询、空间分析、空间推理、制图综合等过程中起着重要作用。空间方向关系的理论研究相对于拓扑关系和度量关系的研究相对滞后。本文给出了空间方向关系形式化描述方法的分类,阐述了空间方向关系的形式化描述模型与表达方法,分析比较了各自的优缺点,并探讨了目前存在的问题和今后的发展方向。     

Multi‐Scale Qualitative Location: A Topology‐Based Model

Qualitative locations describe spatial objects by relating the spatial objects to a frame of reference (e.g. a regional partition in this study) with qualitative relations. Existing models only formalize spatial objects, frames of reference, and their relations at one scale, thus limiting their applicability in representing location changes of spatial objects across scales. A topology‐based, multi‐scale qualitative location model is proposed to represent the associations of multiple representations of the same objects with respect to the frames of reference at different levels. Multi‐scale regional partitions are first presented to be the frames of reference at multiple levels of scale. Multi‐scale locations are then formalized to relate multiple representations of the same objects to the multiple frames of reference by topological relations. Since spatial objects, frames of reference, and topological relations in qualitative locations are scale dependent, scale transformation approaches are presented to derive possible coarse locations from detailed locations by incorporating polygon merging, polygon‐to‐line and polygon‐to‐point operators.