一种形状多级描述方法及在多尺度空间数据几何相似性度量中的应用

利用多级弦长函数和中心距离函数从全局整体到局部细节逐级描述几何形状,建立通用多尺度空间数据几何相似性度量模型。基于高斯概率统计模型改进传统的Hausdorff距离,引入信息检索中的相关反馈技术解决相似度量模型中各指标阈值的确定问题。最后将相似度量模型分别应用于不同比例尺数据匹配和空间目标化简前后的相似度量,试验表明,基于该描述方法的相似度量模型可有效实现不同比例尺水域数据的匹配和相似度量。     

顾及几何特征和拓扑连续性的道路网匹配方法

已有的道路网匹配方法需要一定的人为干预和控制,仍无法实现匹配自动化,而且对于具有一定尺度差异的数据而言,受不相关道路对象的影响,匹配结果中会存在较多的误匹配。为此,本文提出一种顾及几何特征和拓扑连续性的由粗匹配到精匹配的分层匹配策略。粗匹配阶段,利用短边中位数Hausdorff距离计算匹配对象的相似度,再以道路网弧段端点的近邻分析结果作为匹配阈值,判断匹配对象是否为同名实体;精匹配阶段,将粗匹配阶段评价结果中离散的同名实体构建为完整的道路Stroke,即以追踪的方式剔除误匹配和添加漏匹配。利用宿城区不同尺度的道路网对所提算法进行验证,结果表明,该算法具有较好的匹配效果,能够实现匹配自动化。     

节点相似度辅助下的线要素匹配方法设计

同名要素匹配是空间数据集成、更新和融合的关键技术。针对要素匹配中不同尺度数据构成差异但拓扑结构相似的问题,本文提出一种基于节点相似度的线要素匹配方法。该方法以线要素节点为主要特征,选取了方向、距离等相似性度量指标,并构建了拓扑、方向和距离三类约束,在此基础上,设计了一种基于拓扑关系和空间位置的匹配模型,实现了线要素特征点的相似性匹配。采用大规模道路网进行试验,试验结果表明,该方法切实可行,能够有效解决复杂线要素匹配问题。     

面向地理实体的语义相似性度量方法及其在道路匹配中的应用

语义相似性度量是实现多源矢量空间数据集成与融合的关键技术。首先以地理实体为研究对象,从矢量空间数据表达视角对地理实体的语义信息进行分析与描述,提出基于多特征约束的语义相似性度量模型。然后该模型将地理要素分类关系作为控制条件提取目标实体集,在构建实体间语义特征对应关系的基础上引入属性特征熵的概念,计算不同特征的权重值,进而综合多特征相似性来度量地理实体的整体语义相似程度。最后将该模型应用到道路实体匹配实验中,通过计算实体之间的语义相似性实现匹配,验证了该模型的有效性。实验结果表明,基于多特征约束下的语义相似性度量模型能够合理计算地理实体的语义相似度,且提高了地理实体语义匹配效率。     

一种面向同名线要素的距离度量方法

针对已有距离度量方法在表达同名线要素空间位置差异准确性方面的不足,提出了一种面向同名线要素的距离度量方法。该方法结合Hausdorff距离和Fréchet距离的特点,首先分别将同名线要素上每个顶点在对应线上的对应点内插到对应线上,利用一阶差分的方法剔除其中的粗差点,并采用中位点进行了修正,然后依序计算每个点与对应线上点的最小欧氏距离,最后取其平均值作为最终的距离值。为了验证本方法的有效性,提出了衡量距离度量方法稳定性的平均振幅（F）和准确性的准确率（R）两个评价指标。通过与欧氏距离、Hausdorff距离和Fréchet距离实验结果的对比分析,表明本方法的距离度量结果比较符合人类的认知特点,具有一定的实用性。     

一种线状要素几何相似性度量方法及其应用

基于传统离散Fréchet距离,提出了一种线状要素几何相似性度量方法。推导了基于递归迭代方法计算离散曲线Fréchet距离的计算公式,因传统Fréchet距离仅用一个点对之间的距离来度量相似性存在较大误差,提出了一种基于离散Fréchet距离识别曲线上点与点之间最短路径的方法,通过最短路径计算两条曲线间平均Fréchet距离,以平均Fréchet距离作为两曲线间的相似值。针对传统Fréchet距离不能解决一条曲线的部分与另一条完整曲线之间的相似匹配,基于平均Fréchet距离,提出了"部分-整体"Fréchet距离计算方法。将上述距离应用于地图数据匹配、合并及等高线内插中,取得了较好的效果。     

利用泰森多边形的点实体匹配算法

针对众源地理数据中的同名点实体之间存在距离、方向等非一致性偏差,导致匹配困难的问题,该文提出了基于泰森多边形的点实体匹配算法。利用相匹配的点实体数据集其对应的泰森多边形具有较高的对应关系这一特点,将不确定的点与点之间的匹配转化为匹配度更高的对应泰森多边形的匹配。首先统计出被彼此泰森多边形包含的点对,根据点对的距离概率分布,计算出距离阈值作为确认同名实体的条件之一;然后将泰森多边形的位置及形状相似性作为匹配条件二;最后将相似度最高的实体确认为同名实体。通过实验与现有的几种点实体匹配算法进行了比较,结果表明,该算法具有较高的查全率和查准率,且普适性强。     

多尺度空间实体多目标相似性度量

多尺度空间实体的相似性度量是制图自动综合质量评价、自适应空间实体多尺度表达等领域关注的基本问题.提出一种顾及距离、拓扑、方向关系的多尺度空间实体相似性度量模型,分析模型与多尺度空间实体的数量特征综合程度指标的相互竞争关系,形成一个多目标最佳优化问题,用帕累托最优化方法构建了多尺度空间实体的集值相似性标准.实验结果表明,空间相似性图形距离、空间相似度是科学有效的多尺度空间实体相似性度量指标,而帕累托集值相似性标准比独立的数量特征综合程度或几何相似性包含更多的信息.     

顾及几何特征相似性的多源等高线匹配方法

已有的多源等高线匹配方法主要基于等高线拓扑关系构建以及基于空间欧氏距离的相似性度量,缺少对等高线几何形态相似性的考虑,在等高线密集区域、图幅边界区域以及地形变化剧烈区域易产生误匹配情况。为此,本文提出一种基于几何特征相似性的由粗匹配到精匹配的多源等高线匹配策略。提出顾及局部特性的基于节点曲率以及法向量与横坐标轴夹角的混合特征描述测度,将等高线点序列转化为几何形态特征描述序列,引入最长公共子序列算法,量化计算多源等高线数据之间的相似程度,并依据相似度实现同名等高线匹配。利用模拟数据和真实数据对本文方法的可靠性和运行效率进行验证,试验证明,本文提出的匹配策略顾及了等高线空间位置特征和几何形态特征,能够保证较高的匹配精度和运行效率,并具有较好的适用范围。     

利用多级弦长弯曲度复函数构建复杂面实体综合形状相似度量模型

介绍了一种复杂带洞面实体空间对象的几何相似度度量方法。该方法提取面实体的中心距离、轮廓线的多级弦长、弯曲度及凸凹性等特征,构造多级弯曲度半径复函数对其局部和整体特征进行描述,并通过傅里叶变换得到傅里叶形状描述子对面实体间的形状相似性进行度量。同时根据场景完整度和相似性度量模型计算复杂带洞多边形中每个场景的匹配度,利用多级特征完成复杂面实体间的几何相似性度量。对不同空间复杂度的面实体的几何相似性的度量试验表明,该方法简单可行且不失精度,结果符合人类认知。     

GIS空间目标的广义Hausdorff距离模型

分析了GIS中常用的空间距离度量及其存在的问题，这些距离度量没有顾及空间目标的整体形状、位置分布等特征。基于此，引入了Hausdorff距离的概念，给出了Hausdorff距离的计算方法，分析指出了Hausdorff距离容易受空间目标局部几何形状的影响。进而从统计学的角度分析了现有的距离度量并不能有效地表达空间目标间距离的整体分布，并提出了一种广义Hausdorff距离模型，这种距离模型能够度量空间目标间距离分布的中心趋势和离散度。实际算例证明了此模型在GIS环境下的实现方法。     

空间物体分类及空间物体构造

空间物体描述是ＧＩＳ的基本任务之一，而空间物体的分类是空间物体描述的基础。理想的空间物体分类模型不但应具有完备描述（构造）各种空间物体的能力，而且应能够揭示基本的空间关系，有助于空间分析的规范化系统化。本文在分析空间概念模型和现有的几种空间物体分类模型的基础上，提出了空间物体分类的基本原则，给出了新的空间物体分类模型：简单点、复合点、简单线、有向简单线、复合线、有向复合线、多边形，并说明了以这类基本物体类型构造复杂物体的一般性方法。     

复合目标的赋值──聚合操作

介绍了有关目标聚合的一般特征，在ＧＩＳ软件Ｓｍａｌｌｗｏｒｌｄ上讨论了聚合操作的一般过程。按目标属性本身的特点，将数值聚合归为三个基本类，以实例形式介绍了这些属性值的聚合方法。并根据Ｓｍａｌｌｗｏｒｌｄ支持的面向对象语言ｍａｇｉｋ，利用面向对象的数据模型实现其聚合操作过程。     

对象存贮设计

分析了实现面向对象数据库中常用的对象存贮概念和技术，展现了实现对象存贮的路径，并提出一个具体方案     

Object-oriented spatial data organization and management in GeoStar

Spatial data, including geometrical data, attribute data, image data and DEM data, are huge in volume and relations among them are complex. How to effectively organize and manage those data is an important problem in GIS. Several problems about space data organization and management in GeoStar which is a basic GIS software made in China are discussed in this paper. The paper emphasizes on object model of spatial vector, data organization, data management and how to realize the goal, and the like.     

视频对象分割及跟踪方法研究

讨论和分析了视频对象全自动提取及后续帧中的跟踪过程及采用的方法 ,对其算法、分割性能和结果进行了比较和评述。并结合Hausdorff和Snake跟踪器 ,对初始对象轮廓进行跟踪。结果证明 ,这种跟踪方法能有效地解决对象被遮挡和形变以及背景移动的问题     

GIS中空间目标的表达方法探讨

首先分析和总结了不确定空间目标表达的一些主要研究成果和方法，建立了场模型下的统一表达，继而，基于可拓工程方法探讨了动态空间目标的表达，并详细阐述了动态集合的概念和定义。     

Maplnfo点对象重叠问题的解决方案研究

由于数据来源、精度或者误操作等多种原因,基于Maplnfo建立矢量地理信息系统数据库时经常会出现点对象重叠问题。在对不同的重叠情况进行判别的前提下,提出通过MapInfo自身的工具、矢量数据对外交换与MicrosoftExcel平台联合处理的方案解决Maplnfo点对象重叠问题。     

路网表达目标选取的内插方法研究

针对任意未知比例尺下路网表达目标派生时的目标选取问题,集成现有方法并进行拓展,提出体现多尺度表达目标间关联信息的传递和继承特性、顾及路网多尺度表达属性影响的目标“内插”方法。阐述内插法选取路网表达目标的基本思想和技术路线,定义内插法的综合权重函数,设计并实现内插法派生路网目标的试验方案和技术流程。试验表明该法既继承较小比例尺下的表达目标,又客观评估各种因素对路网目标选取的影响程度,保证派生目标的客观选取。     

一种改进Hausdorff距离和自适应遗传搜索的遥感目标匹配方法

采用快速点提取算子SIFT算子提取特征点,减少图像数据量,针对传统Hausdorff距离对噪声、出格点较敏感的问题对其进行改进,并以改进后的鲁棒Hausdorff距离作为匹配测度,利用非遍历而又有效的遗传搜索策略进一步提高了匹配速度。对发生旋转变形和灰度变化的遥感影像进行模拟实验,实验结果证明了该算法的有效性和快速性。