特征分类与邻近图相结合的建筑物群空间分布特征提取方法

建筑物群综合过程中需要对建筑物群空间分布特征进行认知和识别。本文在分析国内外相关研究的基础上,从描述建筑物空间特征的大量指标中,利用主成份分析方法,总结并提出了有代表性的建筑物空间特征指标集:凸包面积、紧密度IPQ指标、边数和最小面积外接矩形方向,并基于这些指标研究了建筑物群的分类。在利用最小生成树邻近图(MST)划分建筑物空间子群时,考虑了建筑物成群与所处地理环境(河流和道路等因素)的关系。另外,基于最邻近图(NNG)、MST、相对邻近图(RNG)和Gabriel图(GG)4种建筑物群邻近图,提出了自动识别具有特定空间排列建筑物子群的方法,并比较分析了识别结果的影响因素和可用性。最后,选择北京某地区建筑物群为试验对象,实现了对建筑物群的分类和空间聚类,并提取了其中直线型空间排列的建筑物子群。     

基于道路网络分析的Voronoi面域图构建算法

提出一种基于网络分析的Voronoi面域图和加权Voronoi面域图构建算法。鉴于道路网络在城市中心地、公共设施引力传导与功能覆盖上的重要作用,采用网络最短路径距离分析和最短路径时间分析构建的Voronoi面域图可以模拟出中心功能的辐射影响范围空间划分的实际情形,进而为空间分析和空间优化提供有力支持。算法过程主要包括:设施邻近道路结点检索和分界结点计算;基于网络最短路径分析Dijkstra算法和分界结点计算的网络Voronoi划分;基于空间离散化、邻近道路分析的空间Voronoi划分及其矢量化处理算法。计算实验结果表明本文提出算法可靠和高效,能够模拟出具有预期精度和形态复杂的网络Voronoi面域图形。     

图像匹配的物体空间关系推理表达

物体空间关系指的是物体在欧氏空间中的邻近关系,根据图像中包含物体的邻近关系解决图像匹配的问题。本文首先基于对比机制训练物体块特征提取网络,构建物体块深度特征,该特征可以有效匹配不同图像中的相同物体块;其次,基于已有的先验图像数据推理表达图像中物体的空间邻近关系,构建场景物体空间邻近图;进而基于该空间邻近图计算场景图像对的空间邻近度,完成图像空间关系匹配。试验表明不匹配图像间的空间邻近度一般为0,而匹配图像间的空间邻近度一般大于0,本文空间关系匹配涉及多个物体间的相互关系,具有更强的稳健性,其匹配效果明显优于对比试验中的其他方法,可以高效稳定地完成图像匹配任务。     

建筑群邻近关系相似性计算

以建筑群的邻近关系为研究对象,在相似性理论的基础上,利用Delaunay三角网和Voronoi图,建立了基于相同特征量的邻近关系相似性模型和基于等距离关系曲线的邻近关系相似性模型,用于邻近关系相似性的定量化计算和判断。     

基于SuperMap GIS的道路网络特征分析

道路网络特征分析是进行交通网络分析的基础,本文基于SuperMap GIS分析了道路网络特征,其中包括网络统计特征、网络中心性等网络特征,并以北京市道路网络数据为例进行了实验分析,实验结果表明SuperMapGIS是研究道路网络特征分析的重要计算平台。     

一种城市道路空间结构特性分析方法

为了对城市道路空间结构的特征进行研究,该文基于复杂网络理论,采用网络中心性测度方法,对北京、成都、南京、天津和武汉这5个城市道路网络的节点介数、直达性、邻近度和边介数等指标进行计算,通过对计算结果的分析发现城市道路中心性的分布特点,剖析城市道路结构的特征。结果表明:①网络中心性指标,特别是介数能够很好地描述道路网络节点的重要程度;②贯穿路网的主干路、城市环路、跨江(河)桥梁都具有较高的中心性,是城市路网的重要部分;③尽管不同城市的道路网络结构存在一些相似的特点,但各城市之间的道路空间结构差异明显。     

重庆两江新区道路空间格局变化特征及匹配性分析(2010-2018)

以多期遥感影像和地理国情普查及监测成果为基础,基于遥感和GIS平台,提取道路网络矢量数据。利用ArcGIS密度分析工具生成道路网络密度图,分析两江新区2010年设立以来路网空间格局变化特征。基于可达性计算方法以及分级统计分析方法,分析道路网络与机场、港口、医院、学校等基础公共服务设施的匹配程度,探求新区路网空间格局变化趋势及其存在问题,为新区规划提供建议。     

基于影响特征的点状定级因素分析

分析了点状定级因素沿道路网络进行最短路径衰减和沿道路垂直方向对街区内土地的辐射影响特征。在建立道路网络、计算网络结点间的最短路径距离、划分网络街区块以建立街区土地与网络弧段拓扑关系的基础上，按照因素作用域包含道路网络弧段、道路网络弧段控制网络街区块的层次关系，将所有网络街区块按其所属的因素进行合并得到作用域，通过逼近方法计算道路的作用半径，从而实现基于路径距离测度的因素辐射影响分析。通过实例对圆、直线Voronoi图、路径距离Voronoi图等三种模式确定的作用域、作用半径进行了比较分析，并对作用分和地价评估结果进行了偏差比较分析，验证了本文所述方法的合理性。     

基于邻近图的点群层次聚类方法的研究

空间聚类是点状空间目标群在地图综合中必须解决的问题。分析点群的几种常用邻近图的特征及其层次关系,并基于原始的点集合生成的DT构建相应的GG,UG,MST和NNG,然后在所选择的密度适应性约束、距离适应性约束和偏差适应性约束这三种条件下,利用所生成的邻近图进行了点群的层次聚类。研究并改进现有的点状空间目标群的无监督层次聚类方法,并通过实例验证该算法的可行性。     

土地利用数据综合中的聚合与融合

针对土地利用图中多边形地块具有全覆盖、无重叠、语义上多层次的特点对土地利用数据综合中的地块合并给出了多边形聚合与多边形融合两种操作；前者针对具有同属性的语义邻近地块的合并，后者针对不同属性的拓扑邻近地块的合并；两种操作的区分是基于同时顾及空间、语义特征的邻近分析，算法的实现均建立在Delaunay三角网模型上由骨架线支持；详细讨论了两种操作的算法过程并给出了实际数据的实验结果。     

北京市城区不同等级道路网对可吸入颗粒物的浓度影响研究

本文就北京市内不同等级道路网对可吸入颗粒物的浓度影响进行了研究,选取大气污染物中可吸入颗粒物PM10(包括PM0.3、PM0.5、PM1.0、PM3.0、PM5.0)为研究对象,采用半自动与目视解译相结合的方法提取北京市城区不同等级道路网,于2008年的采暖期与非采暖期在有代表意义的路面上选择42个采样点,分析对比不同等级路面点的可吸入颗粒物的个数和浓度,运用统计学以及GIS和RS等技术手段,进行不同等级道路网对可吸入颗粒物的浓度影响分析。     

城市道路复杂网络结构化等级分析

根据复杂网络理论提出了一种城市道路网结构化分析与结构等级建模方法。首先,根据城市道路链生成对偶图;然后,分析路网几何结构,对由城市道路链生成的对偶图进行中心性测度分析;集成各项结构指标进行道路等级建模,以保持各个指标的结构信息;最后,根据集成指标分析城市道路的结构重要性、划分道路等级并保持道路网的连通性。实验结果表明,通过所提方法进行的道路结构化等级分析能够反映道路网中包含的等级结构特征,而且与单一指标和现有的道路分级相比,集成各项结构指标后划分的道路等级能够更好地符合道路网固有的等级特点。     

图卷积网络在道路网选取中的应用

针对现有制图综合中的道路网自动选取方法不能有效地利用道路网的空间特征问题,该文把道路网抽象为图结构,提出了使用图卷积网络来进行道路网的自动选取,并比较分析了不同的图卷积网络在道路网选取中的适用性。结果表明,图卷积网络可以通过多层卷积来自动提取不同局部范围的空间特征,从而减少空间特征的人工构建,相比传统的多层感知机(MLP)等人工智能选取方法,具有更高的选取精度。对于不同的图卷积网络模型,使用最大池化聚合的GraphSAGE获得了最优的性能。     

基于STL的A*路径规划算法设计与实验

以图论作为理论基础分析道路网络数据,采用C 标准模板库(STL),针对道路网络的特征,分析设计了A*路径规划算法并给出实例。     

结合轨迹数据的混合多特征道路网选取方法

道路网选取是制图综合的重要内容,针对现有方法仅考虑道路网静态特征等问题,提出了一种结合轨迹数据的混合多特征选取方法。首先以stroke为基本选取单元,构建对偶图来描述路网的结构关系,采用长度、连通度、接近度和中介度等指标对道路的静态特征进行评价;然后结合轨迹数据特点,采用车流量、车辆速度和道路交叉口附近的车辆密度等指标对道路的动态特征进行评价;最后利用基于相互关系准则的标准重要性方法计算得到各指标的权值及各道路的综合重要性值。同时引入线Voronoi图对道路进行划分,得到道路的密度特征值,并将其作为道路网选取的约束指标。实验结果表明,所提方法能够保持道路的整体结构,同时顾及道路的连通性和密度分布,而且结合了轨迹数据的动态交通特性,选取结果符合实际情况,具有一定的实用性。     

利用路段连接图识别道路网中的格网模式

提出一种基于路段连接图的格网模式识别方法.该方法以路段连接对作为研究的基本单元,以节点路段为点,路段的连接为边用路段连接图表达道路网.将在道路网中识别格网转化为在路段连接图中搜索格网回路.提出了描述路段连接对几何与连接关系的5个参量,用于筛选图中符合格网特点的节点和边.设计了图搜索的约束条件,使用广度优先遍历搜索连接关...     

基于GIS的青岛市中心城区道路网络可达性研究

针对青岛市中心城区交通网络建设不完善的问题,研究了该区域路网的综合可达性,并提出了相应的解决方案。基于GIS平台,建立了青岛市中心城区路网模型;选取最小阻抗(时间和距离)、交叉口服务指数、路网密度和路网连通度作为关键评价指标,分别从路网距离关系、路网结构合理性、路网密度和路网发育程度4个方面分析了该区域的路网可达性;在此基础上,建立了青岛市中心城区路网综合评价模型。研究结果表明,该区域的路网以多中心多圈层形式分布,整体可达性良好;西南区域路网密度低,南部外围区域机动性差,南部地区可达性较差,应不断加强该地区的基础设施与路网建设。     

北京交通网络拓扑结构及可达性格局历史变化研究

基于过去800年（1160～2000年）北京城市交通网络时间序列数据,研究了北京交通网络的发展变化。主要从交通网络的拓扑结构、可达性等角度分别对网络直径、平均最短路径长度、平均聚集指数、相对可达性等指标进行了定性定量分析。研究结果表明：第一,北京交通网络扩张呈“两段式”特点：前数百年只加密路网,近53年网络直径扩张了2．62倍;第二,从网络拓扑结构的角度分析,北京过去800年交通网络度分布结构呈现良好的一致性,交通网络中顶点与路段的比例保持不变,网络内部联系日趋紧密;第三,北京交通网络可达性格局趋于有序：从金元时期的不规则格局发展为明清时期的椭圆形格局,建国后呈圆盘形格局扩张,但可达性中心由天安门向西北方向偏移至阜成门处。通过搜集研究北京过去800年的交通网络数据,本文记录了北京交通网络演化的全过程,并揭示了其演化过程中蕴含的宏观规律。     

基于复杂网络理论的城市道路网络自动综合方法

道路网络自动综合是地图综合的主要研究课题。本文通过引入对偶拓扑理论建立了城市道路网络的对偶拓扑结构,并将道路的重要性表达为路网中所有道路的重要度贡献的总和,进而提出了一种道路网络自动综合方法。实验表明,本文方法可以较为合理地选取路网中相对重要的道路,所选路网保持了原始路网的整体形态及拓扑连通。     

Building Displacement Based on the Topological Structure

Map data at smaller scales than their source can result in spatial conflict, whereby map symbols become too close, or overlaid. Server map generalisation operators may be applied to solve this problem, including displacement. In this paper, we show how an optimisation algorithm, the snake algorithm, was used to displace multiple objects in order to resolve spatial conflicts and maintain important spatial relationships between objects during displacement. Two principles based on the snake algorithm are proposed in this paper. First, the truss structure mirroring spatial proximity relationships between buildings and between building and road is formed based on the weighted proximity graph derived from constrained Delaunay triangulations (CDT) in each map partition. In the weighted proximity graph, each connecting line is determined as a snake and as an element unit to assemble the global stiffness matrix in snake algorithm. Second, a buffer method that calculates force between a building and a road (or other linear features) or between pair of buildings is adopted in the snake algorithm. This avoids the imbalance phenomenon caused by different force calculation methods during the displacement. The feasibility of the approach is demonstrated in obtaining real geographic data. Finally, the results are cartographically usable and in particular, the spatial relationships between objects are preserved.