OGC SLD/SE标准在专题制图方面的不足与扩展研究

网络地图制图目前已成为网络地理信息科学发展的重要方向,专题地图的网络制作尤为重要。OGC提出的SLD/SE标准是目前网络地图制图的标准和规范,但其描绘的地图质量不高,并且在描绘专题地图方面存在很多缺陷。随着网络地图制图的发展,一些SLD/SE标准外的网络地图样式语言逐渐兴起。与SLD/SE标准相比,新兴地图样式语言在制作专题地图方面存在优势。本研究从现有新兴地图样式语言中选择Mapbox GL和CartoCSS地图样式语言与SLD/SE标准进行对比,并总结当前标准的在专题制图方面的缺陷。研究发现,SLD/SE标准当中缺少设置分类方法的功能,同时还缺少用于准确表达未分类比例符号图的功能。针对这些缺陷,本文提出Classify和ProportionalSymbol扩展方案,将扩展后的SLD/SE标准应用于荷兰上艾瑟尔省的点、面矢量数据与使用当前标准描绘的地图进行对比应用研究,证明了本文提出的扩展在描绘专题地图方面更具优势。同时采用北京地区的点、面矢量数据并验证了扩展的普适性。SLD/SE标准目前仍处于不断改进的阶段,在未来的标准更新中,本文提出的2种扩展方案能在很大程度上简化制图者使用SLD/SE标准制图的工作量,并能改进SLD/SE标准不能描绘未分类的比例符号图的缺陷。     

基于时空大数据的杭州重点城区规划实施评估研究

以地理数据为基础汇集了城市规划管理各重点区域多时空序列的地理信息、遥感影像、网络地图、街景地图、城市模型等大数据资源。城市的发展在新的时期也提出要以自然为美,把好山好水好风光融入城市的发展目标。以2001~2015年遥感影像为基础,对重点区域与对应年度的同位区域影像及规划进行对比,尝试对水资源保护、环境改善、城市建设等方面进行实施评述,以探索结合时空大数据资源在规划实施评估方面发挥更好的作用。     

基于街景图像的“三生空间”识别方法研究

从生产-生活-生态功能角度划分城市空间格局,不仅是国土空间结构优化的基础,也能反映城市用地的内在功能形态和空间组合模式。然而,以往城市“三生空间”的识别主要利用遥感图像、兴趣点和土地利用数据进行,缺少城市内部的立体信息。街景图像可以体现城市内部街道特征,实现街道内部物理环境近距离大规模高分辨率的客观测量。因此,本文基于街景图像提取场景语义特征,提出一种中心城区“三生空间”的识别和特征重要性分析的方法。以成都市四环内为研究区,使用梯度极限提升算法识别城市“三生空间”,进行模型精度对比检验,从道路、格网和交通分析区3个尺度分析研究区“三生空间”的格局分布特征,并引入沙普利加和解释(SHAP)方法探索“三生空间”的特征重要性。结果显示：(1)本文提出的基于街景图像识别“三生空间”方法具有较好的效果,模型识别生产、生活和生态空间的R²均达到0.6,表明使用街景图像识别“三生空间”具有可行性;(2)分析研究区内的“三生空间”分布格局,研究区内以生产-生活空间为主,数量多且在区域内呈片状分布,以生态空间为主的单元数量少,主要分布在大型公园处;(3)分析7维场景层语义特征的重要...     

基于P2P和QoS的移动GIS地图服务模型研究

介绍了移动GIS地图服务应用发展及趋势;研究了移动GIS地图服务中对等网络和地图服务质量控制机制的构建方法;基于P2P技术和QoS技术,针对移动GIS地图服务应用中存在的一些弊病,提出了四种服务模型：数据分层分块模型、地图服务匹配模型、数据缓存下载模型和地图数据传输模型,这些模型对于移动GIS地图服务应用中理论研究和技术开发具有较高的参考价值和借鉴意义。     

BIM+GIS集成可视化性能优化技术

建筑信息模型(Building Information Model,BIM)和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)的集成是一个新的快速发展的趋势,近年来已从研究过渡到了工业实践,特别是在建筑行业问题解决方面。由于BIM与GIS数据在应用场景、空间尺度、建模语言等方面的差异,BIM+GIS集成可视化存在语义信息错误与丢失、几何信息耦合度低、表达效率低等问题,因此,完整、高效地描述建筑物本身的物理与功能特性、建筑物外部环境的几何、语义信息,实现从微观到宏观的三维空间数据的管理与可视化分析是具有挑战的。拟从BIM生成、地图切片、数据集成与存储、场景调度与裁剪、高性能渲染等方面,阐述了BIM与GIS集成时可视化效率提升技术,以满足BIM+GIS高性能需求的应用。     

基于可视化维度理论的泛地图知识推荐方法

信息通讯时代,科学技术的进步极大地降低了地图制图的门槛,大量非专业制图人员涌现到地图制图领域,地图的表现形式呈现出显著的泛化趋势。然而,由于专业知识的缺失,普通大众在专题地图选择时容易产生“制图困惑”,难以确定恰当的专题地图类型。针对上述问题,本文尝试提出一种基于可视化维度理论的泛地图知识推荐方法。首先,面向专题制图需求,建立以空间数据、数据特征、泛地图可视化维度、泛地图可视化形式、应用领域为核心要素的泛地图可视化知识本体,通过知识抽取、知识存储操作,构建泛地图可视化知识图谱。其次,对知识图谱进行知识嵌入,实现地图可视化要素的知识化表达。最后,基于泛地图知识要素建立相似度计算模型,计算用户输入数据与知识图谱内空间数据特征、可视化维度、应用领域等的相似度,得出综合相似度结果,实现泛地图可视化形式的精准推荐。结果表明：面对泛化的专题信息表达,本研究提出的泛地图知识推荐方法能够为用图者的制图选择提供较为准确可视化参考,一定程度上满足普通大众的寻图需求。     

图数整合的高保真版式网络地图发布原理及方法

在分析当前网络地图出版特别是专题地图网络出版现状的基础上,本文提出了版式网络地图的概念、原理及技术方法。版式网络地图克服了当前专题地图出版GIS化和静态图片化的倾向,在为用户提供高保真地图阅读体验的同时,实现了专题数据和专题地图同时发布的模式。该模式的主要技术特点包括：对专题地图图片和专题地图数据进行四叉树分解,将专题地图图片划分为规则格网大小的瓦片金字塔;将专题数据要素分解为可变分辨率的格网集合,以唯一标识记录每个格网及其（需查询的）属性,并采用支持区域、时间、指标、数据四元组的专题数据元进行存储,以便高效地索引专题数据,从而实现专题地图数据的高效查询。同时,本文还介绍了版式网络地图发布模式在地形图出版、原图版式发布、《中华人民共和国人口与环境变迁地图集》电子版网络地图发布系统中的应用案例。最后,对比分析了WebGIS、静态地图图片、PDF/GeoPDF地图、SVG地图以及版式网络地图5种发布模式的优缺点,结果表明版式网络地图是一种有望在专题地图出版领域推广和应用的轻量级地图发布模式。     

基于ISCAN和CYCLONE的三维街景数据处理方法

如何快速有效地获取高精度、高分辨率的地理空间信息数据已经成为城市智慧化发展的重要问题,本文分析了三维街景地图的发展现状与目前多数街景数据采集手段存在的问题,介绍了利用中海达一体化移动三维激光测量系统采集点云数据的过程,以及结合徕卡CYCLONE软件进行建模的方法,对原始测量的点云数据进行去噪、平滑、拼接配准等处理后得到目标建筑物精准的表面信息,进而构建三维表面模型,将校正过的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验证明:此方法可快速地获取较为精准的点云数据并且实现对建筑物的快速建模。     

AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法

地图目标的形状在地图制图综合、空间查询等研究中发挥着重要作用。地图建筑物形状的识别与分类作为建筑物轮廓化简与典型化的基础,一直是制图综合研究的热点问题。目前,主要的建筑物形状识别方法主要依赖对建筑物轮廓的描述,对建筑物等地图面状要素的形态特征有较强的依赖性,通常只在应对特定类型的规则轮廓或直角化轮廓时能发挥较好的效果,对于形状不规则或复杂的情况识别不佳。本文提出一种AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法,将矢量地图中建筑物数据的形状分类问题,转化为建筑物栅格图像的分类问题,通过完成卷积神经网络的图形分类实现建筑物的形状识别。该方法首先结合空间认知规律提出一系列典型建筑物形状类型,然后利用矢量-栅格转换的方法从OSM数据采样单体建筑物栅格图像,通过人工标识获得建筑物形状分类训练样本,训练AlexNet卷积神经网络分类模型,最后利用训练好的模型对大比例尺建筑物数据进行智能形状分类与识别。本文利用北京、香港2个城市的OSM建筑物数据作为样本训练建筑物形状分类模型,并在广州部分城区的OSM建筑物数据上进行验证。相较传统形状相似性度量方法,本文提出的方法对实验区建筑物的识别分类总体查全率提高了2.48%,达到92.32%,对于较为复杂的形状（如T形、十字形）识别也具有更高的精度,查准率分别提高了13.83%和24.53%。实验结果表明本文提出的方法对建筑物形状分类的效果有明显提升,能够实现常见建筑物形状的有效分类,为下一步的建筑物化简、典型化等综合操作打下了基础。     

融合高度特征的高分遥感影像多尺度城市建筑类型分类

城市区域建筑类型信息在城市功能区识别、城市环境变量反演等应用领域具有重要作用。本文提出一种融合高分辨率遥感影像高度特征的多尺度城市建筑类型分类方法。首先利用语义分割模型识别高分辨影像中建筑和阴影对象;然后借助建筑对象及其阴影信息在卫星成像时的几何关系估算建筑高度;最后基于多尺度图像分析思想,提取一系列表征建筑对象的高度、空间结构、几何等多尺度特征,利用机器学习方法进行建筑类型分类,并进一步分析不同粒度的建筑类型分析单元对分类结果的影响。选取福州市主城区国产高分二号高分辨率影像进行实验验证。结果表明：① 基于所提方法的建筑类型分类总体精度达到82.98%, kappa系数为0.77,分类精度优于本文中未加入高度信息的分类方法和单一尺度分类方法;② 引入高度特征有效提高了中低层居民楼和高层商住两用建筑类型的分类精度,较未加入高度特征的分类结果,总体精度提高了11.28%;③ 融合多个尺度的图像特征可有效减少粘连建筑误分为密集型建筑的情况,较单一尺度分类方法,总体精度提高了2.77%。在精细的数字表面模型数据缺失下,利用高分辨影像阴影信息可为建筑物高度估计提供一种有效的策略,提高城市建筑类型分类精度。此外,融合多粒度图像特征可提升城市区域复杂建筑类型的表征能力,进而提高分类精度。     

城市内涝场景下的微地图制作方法

随着我国城市化进程的加快,城市内涝灾害愈加频繁,人民的生命和财产安全受到了严重的威胁。然而,城市内涝灾害在愈加频繁的同时,产生了诸如信息获取不及时、制图时效性低、地图信息冗余等问题,难以为救援提供及时响应。基于此,本文提出了一种面向城市内涝场景下的微地图制作方法。首先,调用微博API获取任意时间段内特定主题下的社交媒体文本数据,对数据进行清洗与预处理;接着,选取BiLSTM-CRF模型提取社交媒体中有关城市内涝的地名地址信息;然后,结合Dijkstra算法为用户推荐避开危险路段的最优路径;最后,结合灾害信息与实际场景,制作城市内涝场景下的微地图。实验结果表明：(1)该方法能够有效识别城市内涝点,总体准确率达到92.7%;(2)对比官方发布的积水点,本文提取的积水点与官方积水点大部分重叠,能够有效为传统监测方法提供补充信息;(3)根据所得内涝点生成道路网级别的城市内涝地图,能够克服在海量地理空间信息中可视化冗余的不足,即有效缓解地理信息冗余的问题。由此可知,实时显示城市内涝信息,能够为用户掌握灾害现场的信息提供便利,调动他们参与制作微地图的积极性。与此同时,结合最优路径推荐,能够提高灾害...     

融合网格注意力阀门和特征金字塔结构的高分辨率遥感影像建筑物提取

在高分辨率遥感影像中提取建筑物轮廓是地区基础建设信息统计的一项重要任务。适应性较强的深度学习方法已在建筑物提取研究中取得较大进展,受网络模型对影像特征表达的局限性,存在局部建筑轮廓边缘模糊的问题。本研究提出一种基于注意力的U型特征金字塔网络（AFP-Net）可以聚焦高分遥感影像中不同形态的建筑物结构,实现建筑物轮廓的高效提取。AFP-Net模型通过基于网格的注意力阀门Attention Gates模块抑制输入影像中的无关区域,凸出影像中建筑物的显性特征;通过特征金字塔注意力Feature Pyramid Attention模块增加高维特征图的感受野,减少采样中的细节损失。基于WHU建筑物数据集训练优化AFP-Net模型,测试结果表明AFP-Net模型能够较清晰地识别出建筑物轮廓,在预测性能上有更好的目视效果,在测试结果的总体精度和交并比上较U-Net模型分别提高0.67%和1.34%。结果表明,AFP-Net模型实现了高分遥感影像中建筑物提取的结果精度及预测性能的有效提升。     

基于数字摄影测量的城市建筑三维快速建模方法

数字城市的基础地理数据库正在由传统的二维形式向三维形式转变,建设城市三维模型已成为数字城市工程的重要基础工作。作为城市三维模型的核心构成部分,建筑模型的数量巨大,生产成本高。数字摄影测量技术为建筑矢量数据的采集提供了有效途径,但要进一步缩减三维建模的工作量,需要对基于矢量线条的建筑结构识别、建筑体面构造以及各种复杂建筑构型等方法和算法进行研究,并开发辅助人工的建筑三维建模软件系统。该文以数字城市测量提取的建筑结构线为基础,对计算机三维建模中涉及的关键算法进行研究,提出了一种城市建筑三维快速建模的方法。     

基于深度学习的地震与爆破事件自动识别研究

针对天然地震事件、爆破事件分类问题,使用甘肃及周边地区80个天然地震事件和20个爆破事件建立数据集,采取深度学习卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)方法搭建两个不同结构的模型进行训练,并用500条训练集之外的天然地震事件与爆破事件波形作为测试数据集,其训练和测试准确率均达到9...     

基于街景图像的可解释性城市感知模型研究方法

理解城市环境对人类感知的影响,对城市合理规划及布局具有重要的人文参考价值。城市环境是一个动态变化的复杂系统,具有空间异质性的特点。由于研究方法的限制,在复杂的城市环境中,以往基于街景图像的城市感知研究难以全面精细地分析环境关键要素对人类感知的影响。本研究以武汉市中心为研究区,首先利用全卷积神经网络将街景图像分割为城市地物类型,耦合感知打分数据和随机森林算法建立6类城市感知模型;然后基于沙普利值方法分解在随机森林模型中各类城市地物对人类感知的影响,并识别城市环境关键要素;最后结合分解结果,探究在非线性模型中沙普利值方法的适用性和优势。结果表明：沙普利值方法能够有效考虑环境异质性,精确地定量表示在不同场景中各类地物对人类感知的影响;城市高楼、天空、绿地空间是对人类感知影响最大的3类地物,且地物的体积和分布与其对人类感知的影响有关,图像占比大、分布连续的地物对人类感知的影响比图像占比小、分布离散的地物对人类感知的影响大;受城市环境空间异质性的影响,主要地物类型对各类感知的影响程度和形式有显著不同;高楼与人类感知为非线性关系,且具有明显的单调递增或递减的形式;绿地空间与积极感知呈非线性关系,与消极感知呈线性递减的关系。基于可解释性方法,本研究主要分析城市环境关键要素对人类感知的影响特点,探究了城市感知模型中的可解释性问题,能够为城市感知相关研究提供方法参考和理论依据,同时也可为城市规划和景观设计提供参考。     

基于工程数据的建筑物构件提取方法与应用分析

随着智慧城市的不断发展,建筑三维模型及其应用研究也从建筑外表层深入到建筑内部环境中。建筑工程数据包含了建筑设计施工阶段中丰富的建筑构件信息,是建筑建模和应用分析的良好数据源。目前,建筑工程数据可划分为非结构化数据、半结构化数据和结构化数据3类。本文从识别方法、提取内容和应用目标等方面对非结构化和结构化的建筑工程数据提取方法进行了分析,并结合国家标准和行业软件对半结构化数据的图层规范和几何图元特征进行研究。半结构化数据在我国建筑信息化现状下具有极大的应用优势,必将成为智慧城市中建筑物数据库建设的重要数据源。     

基于三维模型的城市局地微气候模拟

随着城市化进程的不断深入,城市热岛效应及其所引发的一系列环境问题日趋严重,本文尝试性地将新兴三维建模技术与微气候模拟相结合应用于城市局地微气候研究,以期获得的模拟数据及模型能够帮助城市管理者提供改善城市微气候质量的有效途径。本文选定珠江新城西区为研究区域,以规则建模手段构建城市三维模型,总结微气候模拟的相关子模型,并利用局地微气候模拟软件对研究区进行温度、湿度、风速、风向等气候要素的模拟,最后将二者的结果整合进行可视化展示。微气候模拟结果结合目标区域三维模型,能够直观地分析出建筑高度、密度和布局对目标区域城市微气候分布状况的影响,并提出相应的改善建议与规划策略。该方法克服了以往微气候研究局限于实地测量与单纯依靠过往气象数据的不足。规则建模对城市建筑布局、结构方面的具体呈现与ENVI-met在微气候分布模拟的结合,使城市局地微气候研究可以逐渐与三维建模相结合的方向发展,为不同地区的城市规划与微气候模拟研究提供了新思路与辅助决策工具。在城市建筑结构、布局对城市微气候的影响研究上也提供了更直观的可视化效果。     

基于街景图像的城市环境评价研究综述

城市环境评价研究传统上采用基于现场调研的方法,难以在大范围、精细化的尺度上进行评估。街景图像具有覆盖面广、能提供街道层级景观信息,且数据采集成本低的优势,为城市环境评价研究提供了大样本数据源和新的研究思路。人工智能技术的不断突破和其在各领域的应用,使得在大范围空间尺度上,基于街景图像进行城市环境评价研究成为可能。本文首先对城市环境评价常用的3种数据源（街景图像、遥感影像和地理标记社交媒体数据）进行对比分析,归纳街景图像在城市环境评价中的优势;然后,从方法学的角度把基于街景图像进行城市环境评价过程中使用的方法分为4大类别（基于图像分析的方法、基于统计分析的方法、基于人工智能的方法和基于空间分析的方法）;接着,从城市物理环境、社会环境、经济环境、美学环境,综述了街景图像在城市环境评价中的应用研究进展;最后,对现有研究成果进行了总结并对未来研究方向提出展望。     

城市街道景观色彩对游客情感感知影响——基于街景图像的研究

街道是城市旅游的重要吸引物,探讨街道景观色彩特征对游客情感感知的影响,对城市街道景观合理规划和布局具有重要的参考价值。本研究以西安市主要建成区为案例地,运用全卷积神经网络（FCN）和随机森林（RF）算法,构建街景图像情感感知数据集,基于街景图像利用机器学习对街道景观的色彩特征进行提取,构建色彩量化指标并将其进行空间可视化;最后,运用随机森林回归算法探讨街道景观色彩特征与游客情感感知之间的关系,并得出最佳色彩特征参数。结果表明：(1)游客情感感知具有明显的空间分布格局,美丽和活泼情感由中心区域向外逐渐增加,安全和富有在主城区外二环以内区域得分较高,无聊在该范围内则较低,压抑情感由中心区域向外逐渐降低,游客在非惯常环境中的情感感知与居民在惯常环境中的情感感知在空间分布上具有一定的同质性;(2)街道景观色彩特征与游客情感感知呈现出复杂的非线性关系。色彩复杂度对美丽和活泼的影响小于色彩协调度,对无聊、压抑、安全、富有的影响大于色彩协调度,当色彩复杂度取值为0.86,色彩协调度取值为0.84时,游客在六个维度可以获得较好的情感感知;(3)一般情况下,街道景观色彩特征越显著,越能够带给游客较好的情...     

基于MapInfo的福建省经济数据可视化研究

通过信息可视化平台的多维显示数据,揭示数据之间的关联以及隐藏在数据后面的信息,使数据为人们提供更多、更有价值的信息,正是信息分析处理的发展趋势。本文结合可视化开发中集成地图的原理、方法和对象模型,对经济数据特点及其可视化系统开发的关键技术、功能进行了分析。