面向越野路径规划的多层次六角格网通行模型EI北大核心CSCD

针对大规模越野环境中规划路径效率低下的问题,本文提出了一种面向越野路径规划的多层次六角格网通行模型,该模型能在缩减格网数据规模、保持规划路径合理性的同时,提升路径规划算法的执行效率。本文首先以六角格网单元为基础,设计通行能力量化规则,赋予每个格网相应的通行能力,构建普通六角格网通行模型;然后,建立多层次格网压缩规则,对通行模型中通行能力相似的邻接格网进行合并及重构格网邻接关系,生成含有不同层次格网的通行模型;最后,针对本文提出的多层次六角格网通行模型,设计了考虑坡度和地表覆盖要素的启发函数,进一步对A*路径规划算法进行了优化。试验表明,本文提出的多层次六角格网通行模型相较于普通六角格网通行模型,格网数量缩减了53.75%,路径规划所需时间降低了57%。     

基于层次分析法的越野通行速度确定方法研究

在复杂越野地形环境中,确定机动车辆在不同地形因素影响下的机动速度是进行越野条件下车辆通行性分析和路径规划的基础。考虑到地表属性、高程和坡度对越野机动车辆通行速度的影响,本文提出基于层次分析法的越野通行速度确定方法。首先,对复杂的地形环境进行定性和定量化描述,选取六角格网对地形进行分析;其次,对影响车辆越野机动速度的地形因素进行分类分析;在此基础上,采用层次分析法对这些影响因素构建越野通行速度层次结构模型,使这些因素加以关联。该方法将定性分析和定量分析相结合,综合考虑多种地形因素对越野机动车辆速度的影响,使结果更加符合实际。通过实验证明,该方法计算得到的越野机动车辆速度,对越野条件下的通行分析和路径规划研究具有一定的参考意义。     

基于六角格网的面状地质要素表达方法研究

由于六角格网在不同层级中的自相似性较差,当前对面状地质要素的表达主要是采用相同尺寸的方式,不能同时兼顾要素表达的详细程度和减少数据的冗余。本文提出一种多尺寸混合六角格网的方法,对面状地质要素进行量化表达。首先,基于孔径4的剖分形式,构建不同层级尺寸的六角格网;然后,利用面积比占优法依次迭代计算面状地质要素所对应的多尺寸混合六角格网单元;最后,经实验验证,与不同层级尺寸的六角格网对比分析,本文所提出的方法在格网单元数量和面积相对误差方面都较低,对面状地质要素的表达效果和数据存储较为有效。     

六角格网坐标系统中的空间关系及算法

空间关系是空间数据组织、查询、分析、推理的基础。六角格网单元由顶点、边、面3种基本图元组成,由于通常采用六角格来量化战场环境信息,兵棋棋盘中战场环境实体的空间关系表现为六角格基本图元间的空间关系。本文概述了常见的六角格网坐标系统,根据六角格网中基本图元的平均计数,设计了坐标编码,为六角格数据存储冗余问题的解决、空间关系算法的实现奠定了数学基础。从拓扑关系、方位关系和度量关系3个方面,介绍了类直角六角格网坐标系统下基本图元间空间关系及其算法。     

计算机兵棋中越野机动路径网络分析

越野机动作为一种重要的作战行动,对其进行符合逻辑地建模与仿真是计算机兵棋的重要研究内容之一;其机动路径规划和时间计算的精度和效率与兵棋地图样式紧密相关。首先分析了四角格和六角格两种典型样式计算机兵棋地图的特征;再通过可行路径数量和路径规划效率两个指标对四角格(四方向)、四角格(八方向)和六角格3类越野机动路径网络模型进行了对比分析。实验结果表明,四角格(八方向)的可行路径数量分别是其他两种模型的2倍和1.75倍,且三者的路径规划效率相当。     

产生式规则条件下的六角格地形量化方法

产生式规则由于其接近人类思维且简洁高效的优点被引入到六角格地形量化研究中,用于指导六角格地形量化规则的制定。按照产生式规则的逻辑思维过程,研究了六角格地形量化的相关概念、量化规则的表达形式以及获取规则的依据,制定了六角格地形量化的判断规则,主要包括格元地形判断规则和格边障碍判断规则。所制定的六角格地形量化规则主要用于指导六角格地形量化数据的规范化、自动化生产。     

计算机兵棋棋盘中坐标快速转换方法研究

兵棋是对作战过程进行逻辑推演研究和评估的重要工具,是现代作战模拟的一种重要方法和手段。兵棋的三大要素包括棋盘、棋子和规则,棋盘的经典样式就是六角格网兵棋棋盘,计算机兵棋中也常采用六角格网兵棋棋盘描述战场地形环境。推演过程中通常涉及到大量的坐标转换,因此坐标转换效率对于推演效率具有重要影响。针对经纬度坐标和六角格网编码的转换,提出了直接转换和间接转换两种坐标转换方法,分析了各自的基本转换原理,并给出了坐标转换公式,最后通过实验对两种方法的转换效率进行了分析,证实间接坐标转换法具有更高的转换效率。     

计算机兵棋棋盘中投影变形及坐标转换问题研究

兵棋是对作战过程进行逻辑推演研究和评估的军事科学工具,其三大组成要素包括棋盘、棋子和规则。棋盘的经典样式就是六角格兵棋棋盘,计算机兵棋中也常采用六角格棋盘描述战场地形环境,而棋盘的投影变形和坐标转换分别是制约兵棋推演可信度和推演效率的重要因素。首先分析了棋盘所用投影方式的变形规律,提出了个体值法和平均值法对变形进行修正;然后针对经纬度坐标和六角格编码的转换,提出了直接转换和间接转换两种方法,分析其基本转换原理,并给出了坐标转换公式;最后通过实验对所述方法进行验证,结果证实平均值法对于修正投影变形具有很好的实用性,且间接坐标转换法具有更高的转换效率。     

基于地理格网的复杂路线车辆通行时间估算方法

车辆通行时间隐含了特定时隙的交通状况，准确地计算该时间在交通监测和路径规划中具有重要意义。现有研究通常利用车辆历史轨迹估算一定距离内选定路径的通行时间，然而当路径距离较长时，限于很难找到完整穿越指定路径的历史轨迹而无法对其通行时间进行准确估计；此外，海量历史轨迹在估计路径通行时间时会产生巨大的数据管理和计算压力。因此，本文引入地理格网，首先构建统一的时空索引，将路网及其历史轨迹分别划分为一系列落在地理格网单元（Cell）中的路段模式及轨迹段；然后利用一系列频繁共享轨迹在Cell中的停留时间计算车辆在当前路段模式的通行时间；最后通过一组历史时段相似路径模式的通行时间估算较长路线的车辆通行时间。通过对北京市10 000辆出租车一周的轨迹数据进行试验，验证了本文方法在处理海量历史轨迹数据上的有效性，以及在估算较长路径上车辆通行时间的优越性。     

六角网格条件下基于CA的最短路径分析

元胞自动机CA的空间网格常采用四边形网格,很少采用六角网格.本文对原始矢量道路进行压缩后,在六角网格地形量化研究基础上克服六角网格显示和表达的缺点,制定了六角网格道路量化规则并生成了六角网格数据;依据该数据,构建了以六角网格为空间网格的元胞自动机模型;基于该模型求解了栅格数据形式下的最短路径分析问题;并与相同环境下A*算法路径搜索进行了简单比较,为兵棋推演系统或其他模拟仿真中的GIS空间分析和应用提供参考和解决方案.     

基于六边形格网的城市内涝洪水演进方法研究

基于六边形格网建模的方式研究城市内涝洪水的演进过程,采用离散格网的方法,建立了一种基于规则多尺度离散格网的城市几何模型,通过三维地形测量数据和二维建筑物矢量数据的融合,形成了规则的地表格网模型,该模型同时考虑了城市地形和建筑等特殊阻拦体。在此基础上,提出了一种逆向的水流推演方法,由洪水的状态反算演进过程,即以洪水的水淹深度为基础,通过与出(排)水口的连通性,计算水淹的范围,由此实现了城市内涝洪水的模拟推演。试验表明,本文方法能够有效地实现城市内涝场景的演进推演,可以为城市防减灾与应急决策提供科学依据。     

六边形格网的快速傅里叶变换

全球离散格网系统是支持多源地球空间数据融合处理的新型数据模型,傅里叶变换是联系其空域与频域的纽带,对以格网系统为框架的遥感图像的增强具有重要意义。根据三孔六边形格网剖分方案,设计了一种规则六边形格网单元组合结构,并将该结构空间域的二维离散傅里叶变换转化为可以用蝶形算法加速的标准一维变换。采用遥感影像进行实验验证,结果表明本文提出的快速傅里叶变换算法正确、高效,其复杂度为N log2N。随着数据量增大,效率以指数函数形式提高。     

基于二十面体剖分格网的球面实体表达与Voronoi图生成

在分析当前球面空间数据结构的基础上，讨论了利用Snyder等积投影在二十面体上建立球面空间基础剖分方式的思路，然后在初始投影面上采用六边形格网进行层次细分，获得多分辨率的全球铺盖。提出了基于六边形格网的三叶节点管理与瓦片编码的基本思路，确立了球面不同实体的六边形格网表达模式。在此基础上，提出了基于球面六边形铺盖的Voronoi图生成算法，实验验证了算法的正确性与效率。     

地球剖分网格的地形量化模型

针对目前地形量化方法中,量化承载网格层级受限,且量化数据组织管理复杂的问题,提出了一种基于地球剖分网格的四边形网格的地形量化模型。该模型以GeoSOT地球剖分网格为支撑,通过GeoSOT网格编码实现了多层地形量化数据的关联、检索,为矢量数据和规则格网数据的量化处理、组织与存储以及量化数据聚合问题提供了方法。     

基于改进的坡度滤波算法的LiDAR数据滤波

以规则格网来组织数据对坡度滤波方法进行改进,通过比较格网最低点与邻域最低点的坡度得到初始地形,再通过比较格网点与邻域格网最低点的判断获得数据点的地形信息,试验结果表明,对坡度的滤波方法有很大改进,也改善了滤波效果。     

基于SOA的空间数据管理研究

为了将物理上分散在各地的空间数据有机整合,本文提出了基于SOA的空间数据管理网格模型,该模型由局域网格和广义网格组成。空间数据管理网格将物理分布的空间数据在逻辑上组成一个超大虚拟的空间数据库,实现全国乃至全球的海量空间数据的管理。为了验证空间数据管理网格的先进性、可行性,笔者采用JA-VA3D基于空间数据管理网格开发了海量地形网络三维浏览器。     

基于ArcEngine的输电网地理接线图管理平台

针对传统输电网地理接线图无杆塔实际坐标、无线路走向、无实际地形、无属性数据等问题,本文采用Arc Engine组件式开发技术及空间分析技术,构建一个输电网地理接线图管理平台。该平台利用数据库存储和管理杆塔坐标数据及其他属性数据,整合现有地形数据和影像数据作为地理底图,从而使得该平台不但具备属性查询和空间分析功能,而且能将杆塔位置标记于真实的地理位置中,显示出整个输电网络分布及走向。将该平台运用于雅安市输电网结果表明,与传统输电网地理接线图相比,基于Arc Engine的输电网地理接线图管理平台具有良好的直观性和较好的空间分析能力,提高了电网的运行管理水平。     

基于金字塔模型的规则格网数据可视化交互编辑

分析了规则格网数据分块的原则和方法,提出了规则格网数据金字塔模型的构建方法;系统论述了基于金字塔模型的规则格网数据可视化编辑原理、方法和实现过程,特别对格网数据编辑结果向金字塔模型中其他数据层的传播进行了全面研究,编程实践了单点和区域两种方式对基于金字塔模型的规则格网数据的可视化交互编辑。     

长江流域水资源空间分配

针对当前水资源空间分配方法存在影响因素选择不全,权重设计主观性强,且难以适用于大尺度流域范围等问题,该文提出了一种面向长江流域的水资源空间分配模型。该模型选取了年均降雨量、地形坡度、地表植被覆盖和区域集水面积作为水资源分配的影响因子,利用相关性分析方法和AHP层次分析法优化了因子影响权重设计,实现了长江流域的水资源空间分配,并采用长江流域二级子流域的水资源量统计数据进行精度检验。实验结果揭示了长江流域水资源量在1km格网尺度的空间分布差异,表明了该文面向长江流域水资源空间分配模型的合理性和准确性。     

训练模拟系统中地形量化模型的探讨

现代作战模拟系统大多保留对弈的推演思路,每一步推演在空间上并非连续,而是按照一定的空间间距和时间间距进行计算的,类似于在网格状的棋盘上下棋。这种网格结构及其属性就是地形量化模型,它是决定地形分辨率及推演实时计算的关键因素之一。重点探讨了地形量化模型的概念、特点及建模流程等方面的内容,为针对不同训练模拟系统的具体需求选择适当的地形量化模型提供了有益的参考。