栅格矢量一体化数据结构设计

在遥感与地理信息系统集成的研究中，适合集成系统的一体化数据结构的研究始终是个热门话题。虽然关于一体化数据结构的内容及含义并没有一个明确和统一的定义，但却有许多相关的研究成果已经成功的应用于商业GIS软件中。本文总结了栅格矢量一体化数据结构研究过程出现的三种主要的数据结构。在分析已有成果的基础上，改进了矢量栅格化型数据结构编码方法，利用二阶B 树建立了线、面要素的索引结构。     

图片资料的矢量和栅格处理方法比较

目前地理信息系统（GIS）中采用的数据结构主要有栅格和矢量两种。栅格数据结构简单，图形运算速度快，但是难以实现拓扑和网络分析；矢量数据可以对实体的空间关系进行全面的描述，但结构复杂，而且当图层中包含很多空间对象时，图形运算速度会非常慢。根据一张北京市远景土地利用规划图片，利用处理栅格格式的GIS软件提取各种土地利用类型的用地面积，取得了很好的效果。这种栅格处理的方法不仅可以用于图片资料处理，在遥感影像数据包含的内容比较复杂、边界比较模糊时，这种方法同样适用。     

遥感影像解译样本数据一体化整理方法

遥感影像解译样本数据在采集过程中,需要对地面照片、影像实例、样本数据库进行结构化整理,形成数据格式统一、存储结构规范、逻辑关系严密的成果。基于构建的方法模型,提出了一种一体化整理方法,利用Bresenham图形绘制算法,以及栅格、矢量、数据库数据编程接口,解决了各环节自动化处理问题,实现了影像实例采集、地面照片视野范围图形栅格化、数据库信息采集与录入、成果组织与结构化输出等自动控制,从而实现了一体化自动整理。试验表明：提出的方法和研发的软件能显著提高整理效率和质量,可为遥感影像解译样本数据整理提供可靠的技术方法。     

点分布-双蛇模型用于矢量边界更新

在利用遥感影像更新GIS矢量数据的过程中,往往忽略了对已知信息的有效利用,针对这一问题,本文提出一种基于点分布的双蛇模型用于GIS矢量数据更新,该模型利用已有遥感影像信息计算目标边界点的平均分布,以此为"镜面"建立初始矢量边界的"镜像",将两边界各自演化的结果取平均作为更新后的GIS矢量边界。该方法同时利用了GIS和遥感的历史数据作为先验知识,分别作为蛇模型的初始位置和区域约束信息,使遥感与GIS信息结合更加紧密。仿真实验表明,基于点分布的双蛇模型在GIS矢量边界更新的应用中,可以得到比以传统蛇模型更好的更新准确率和多边形相似度,并且接近手工方法的效果。     

遥感分类栅格图的快速矢量化方法

遥感数据成为GIS愈来愈重要的一种数据源.栅格数据与矢量数据之间的快速转换是RS与GIS集成中的关键技术之一.本文通过分析遥感分类图栅格像元之间的关系,快速自动地提取矢量数据点及其连接信息,进而利用连接信息快速生成弧段,由弧段自动组建多边形并建立完整的拓扑关系.实验表明,该方法是一种由遥感分类图自动转换成GIS通用数据的高效方案.     

多源遥感影像融合技术及其在更新土地利用数据库中的应用

分析了SPOT和TM卫星影像的特点,提出综合利用SPOT和TM卫星影像的方法.对这两种影像进行融合,提取融合后的影像数据,使之与GIS数据库相叠加,达到对GIS矢量数据库更新的目的.以土地利用数据库为例进行实践,取得了较好的效果.     

省级基础地理信息快速更新方法研究

传统省级基础地理信息更新模式,无法保证数据的现势性,直接影响其使用价值和使用范围,因此本文研究了一种省级基础地理信息快速更新方法。首先利用互联网地理分析、影像和矢量数据变化检测等技术实现变化地理信息的快速发现;接着通过无人机遥感测量系统、车载移动测量系统、内外业一体化采集平台等实施变化地理信息的快速采集;最后根据增量信息形成新的现势数据库和历史数据库。实施成果表明,该技术可以灵活地应用于特定要素或指定区域信息的快速更新,对于推进省级基础地理信息数据快速更新机制的完善具有重要作用。     

面向目标的栅格矢量一体化三维数据模型

首先对现有的三维空间数据模型进行了讨论,分析了栅格、矢量和混合数据模型的特点,提出了一种面向目标的栅格矢量一体化数据模型。该模型将栅格数据以矢量方式进行了组织,从而同时具有矢量和栅格数据模型的优点,也克服了上前普遍应用的混合所存在的缺点。还提出了一种三维空间的栅格划分和行次序编码方法。该方法存储空间小,便于快速索引和缺点。最后,给出了具体的数据结构。     

一种利用Mask R-CNN的遥感影像与矢量数据配准方法

遥感影像数据与地理信息系统（geographic information system,GIS）矢量数据的配准是遥感与GIS集成的基础。目前遥感影像与矢量数据的配准关键在于遥感影像特征的提取,而现有遥感影像特征提取方法存在特征提取不完整、配准失败和精度不高等问题。由此提出了一种基于Mask R-CNN（region-based convolutional neural network）的遥感影像与矢量数据配准方法,首先,利用Mask R-CNN模型提取影像的道路交叉口作为影像控制点; 然后,依据几何拓扑关系筛选矢量数据道路交叉口作为矢量控制点,再根据遥感影像与矢量数据控制点的欧氏距离确定同名控制点;最后,以同名控制点为基础实现遥感影像与矢量数据的配准。选取上海市矢量数据和高分二号影像数据进行配准实验,实验结果表明, 所提方法鲁棒性强、精度高。     

面向目标的栅格矢量一体化三维数据模型

首先对现有的三维空间数据模型进行了讨论 ,分析了栅格、矢量和混合数据模型的特点 ,提出了一种面向目标的栅格矢量一体化数据模型。该模型将栅格数据以矢量方式进行组织 ,从而同时具有矢量和栅格数据模型的优点 ,也克服了目前普遍应用的混合模型所存在的缺点。还提出了一种三维空间的三级栅格划分和行次序编码方法。该方法存储空间小 ,便于快速索引和计算。最后 ,给出了具体的数据结构     

栅格数据矢量化及其存在问题的解决

矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式，而栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上，以拓扑关系的原理为指导，提出了改进的栅格结构数据矢量化方法，即在提取结点和坐标点过程中同时提取水平和垂直的所有线段信息，以便于快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外，还采用动态打断和粗网格法等方法，解决了在栅格数据矢量化过程中经常出现的诸如多边形自交、岛等问题。     

面向区域与要素的城市1∶2000地形图数据库增量更新方法

大比例尺地形图数据库的更新是一项长期的重要任务。本文分析了1∶2000地形图数据库快速更新的难点,提出了一种航空摄影与卫星遥感、区域更新与要素更新相结合的大比例尺地形图数据库半自动快速更新方法。采用变化检测方法从更新前后卫星遥感影像中提取变化区域和变化要素,然后分别采用面向区域和面向要素的方法从高分辨率航空影像上测量变化地物,最后通过半自动空间实体匹配的方法建立现状库与历史库中要素的回溯关联,从而实现地形图数据库的半自动增量式快速更新。利用该方法对中山市东区的1∶2000地形图进行了更新试验。试验结果表明,引入卫星影像进行自动变化检测后,在航空影像上分区域和要素两种模式采集更新城市大比例尺地形图数据库,效率比传统方法提高25%。     

遥感图像融合技术及其在更新GIS数据库中的应用

分析SPOT图像和TM图像的特点，提出应用遥感图像融合的方法来综合利用SPOT和TM的图像信息。将融合结果图像与原始GIS矢量数据经过配准后透明叠加进行矢量数据的更新，从而达到更新GIS数据库的目的。     

利用全空洞卷积神经元网络进行城市土地覆盖分类与变化检测

基于遥感影像的城市土地利用/土地覆盖分类与变化检测在土地利用调查和更新中具有重要意义。基于武汉市高分辨率航空和卫星遥感影像以及对应的武汉市土地覆盖GIS矢量数据,提出了一种新颖的卷积神经元网络,应用于城市土地覆盖分类和变化检测。首先,采用一种用于分类的全空洞卷积神经元网络(fully atrous convolutional neural network,FACNN),它能够顾及GIS矢量数据中地物的不同尺度和不同勾绘精细程度。然后,在分类的基础上,利用前期已有的GIS数据进行像素级和对象级的变化检测并得到变化图。最后,通过对整个武汉市8 000 km2土地覆盖的分类和变化检测实验,验证了所提方法的有效性和先进性。所提出的FACNN在城市土地覆盖分类中的表现优于FCN-16、U-Net、Dense-Net等主流影像分割网络;得到的对象级变化图精度达到74.1%,召回率达到96.4%,有望为城市土地覆盖变化检测及GIS数据库的更新提供较好的技术辅助手段。     

遥感土地利用动态监测的研究

遥感土地利用动态监测反映的是区域土地利用动态变化的过程,监测数据呈现出明显的时态特征。本文提出了基于土地利用数据库为本底的遥感土地利用动态监测技术辅助土地利用数据库更新的方法,总结出遥感与土地利用数据库一体化集成是快速度、高精度更新土地利用数据库的有效办法。     

一种直线特征遥感影像与GIS矢量数据匹配方法

针对飞行器的匹配制导,提出了一种基于直线特征的遥感影像与GIS矢量数据自动匹配方法.该方法首先利用遥感影像的概咯方位参数实现预处理后的GIS数据与遥感影像概略叠加;接着对GIS直线数据叠加所在的遥感影像区域开辟窗口进行边缘检测;然后利用Hough变换同步进行折线特征提取和特征匹配;在实现过程中采用了金字塔分层和新型投票方法以节省运算时间,最终实现影像特征与GIS数据的成功匹配.实验证明了该方法的有效性和稳健性.     

基于ArcEngine的CAD图中GIS栅格影像数据的自动处理

CAD与GIS的交叉应用越来越多,国内有很多人对CAD与GIS的数据集成和功能集成做过研究,但主要集中在矢量数据的交叉使用方面,对于栅格数据的交叉使用研究较少。以管道完整性工程图为例,针对传统生成管道完整性工程图需要手工处理栅格影像、速度慢的问题,通过程序快速实现在生成管道施工图时自动切割GIS影像并插入CAD图中,提出了在CAD图中快速使用GIS栅格影像数据的方法。     

一种基于先验知识的矢量边界更新方法

本文针对GIS中地物矢量边界更新繁琐、低效的问题, 提出一种以GIS数据作为先验知识的简便矢量边界更新方法.该方法针对GIS线性矢量边界只需有限个拐点描述的特性, 将对边界寻找转化为直接对矢量边界上拐点位置的确定, 简化了变化检测与更新过程.以TM遥感影像为数据源,矢量shape文件为先验知识, 分别利用该方法检测、更新扎龙湿地内克钦湖、东升水库以及一块沼泽地边界.并运用简化的缓冲区检测算法计算拐点更新准确率, 同时对本文结果与手动更新结果的相似性进行计算与分析.实验结果表明, 本方法不但简化了变化检测和更新过程, 而且可以得到接近手动更新方法的准确率, 并且更新后矢量多边形与手动更新所得到的矢量多边形保持了较高相似性, 达到了较好的效果.     

土地变更数据在移动端的组织与管理

以移动GIS在土地利用变更调查中的应用为研究对象,研究了与栅格影像数据存储、矢量空间数据组织与管理相关的关键技术。基于数据库进行栅格瓦片存储,提高了底图栅格数据传输的便捷性和显示性能,同时改进了空间数据模型与空间索引结构,提高了移动GIS对土地变更数据的管理性能。     

面向遥感影像数据生产的多源控制点数据管理方法研究

提出一种服务遥感影像数据生产的多源控制点数据管理方法,利用元数据方式实现栅格、矢量和文本等形式多源控制点数据组织、查询及定位,并通过建立局域网内部磁盘映射的方式提供遥感影像数据生产中所需的控制点数据。试验表明该系统能满足遥感影像数据处理过程中控制点数据的自动查询和获取,提高了遥感影像数据生产效率。