基于地图方里网的全球剖分系统

针对现有剖分模型的不足,提出了一种基于地图方里网的全球剖分系统,有效避免了传统经纬度格网模型在高纬度地区的形状退化和正多面体格网模型的面片形状不规则问题。制定了相应的编码,实现了面片编码与传统地理坐标之间的转换和邻接关系的计算,最后对方里网在地球椭球面上的变形规律进行了研究。研究结果表明:基于地图方里网的剖分系统不仅具有科学的数据组织形式,而且面片单元的变形面积小、变形规律稳定。     

球面菱形网格递归剖分方法研究

提出一种结合经纬线并且用正多面体逐级递归的思想对球面直接剖分的方法,该方法无需内接多面体和投影,剖分单元采用近似菱形,可以实现球面任意分辨率的无缝、无重叠剖分.每个剖分单元的顶点和中心点对应的地理坐标都容易求得,从而使剖分单元的编码与地理坐标之间的转换相对简单.     

球面DQG地址码与经纬度坐标的快速转换算法

为了解决传统球面格网与经纬度坐标在转换效率或精度上存在的问题,提出一种新的转换算法.在分析球面退化四叉树格网(DQG)的剖分原理及其编码规则的基础上,给出DQG单元的行列定义规则,并设计了一套地址码与经纬度之间快速坐标转换的详细算法;将该算法与QTM行列逼近法、ZOT投影法及ETP投影法进行效率对比实验,结果表明:对于100万个DQG格网单元,其转换算法的平均耗时量为上述传统算法的53%、39%和7%,且避免了QTM行列逼近法出现的半格网误差现象,精度较高.     

一种改进的DQG格网编码与经纬度高效转换算法

格网编码与经纬度间的转换效率是影响格网应用的关键因素。现有转换算法难以满足海量空间大数据的实时计算与分析需求,效率有待提升。为此,该文提出一种改进的DQG格网编码与经纬度高效转换算法:首先,引入二进制DQG格网编码代替四进制编码;然后,根据DQG格元的分布特征推导出格元行号和经度差的关系,以此改进格元列号的计算过程;最后,使用查找表进行Morton码的编码和解码,以提高转换效率。实验结果表明,该文提出的DQG格网编码与经纬度转换算法的平均效率分别是四进制DQG、单层二维SDZ算法的20.15倍和4.58倍,基本满足海量格网数据的实时转换与计算需求,为海量空间大数据的高效计算与分析奠定了基础。     

基于全球剖分模型的空间信息编码模型初探

为解决由于不同GIS数据模型中同一空间实体的编码不惟一而导致数据共享困难及标识的静态性和无空间位置等问题,鉴于全球剖分模型的全球连续性、多层次性以及剖分面片地址码的全球惟一性,该文提出了基于全球剖分模型的全球空间信息剖分编码(GeoDNA)模型,并设计了该编码模型的系统架构,试图实现全球空间信息的全息表达。通过对遥感影像中的空间实体进行编码试验,表明全球空间信息剖分编码模型将大大增强空间信息的维护与共享能力,加快信息的查询与检索速度,在区域性的应急反应上具有很强的理论和实用价值。     

基于EMD的遥感影像数据组织模型

针对目前遥感数据组织以时间为基准、同一区域不同部门遥感数据标识不统一的现状,鉴于全球剖分网格具有多层次、全球覆盖、网格单元编码全球唯一性和对传统地图图幅的继承性等特点,介绍了基于地图分幅拓展的全球剖分模型EMD,提出以EMD剖分面片为单元、采用剖分面片编码标识并管理遥感数据及其相关资源的数据组织框架.试验分析表明,基于EMD的遥感影像数据组织可行,且基于剖分面片编码的数据检索具有较高效率.     

基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分

在分析现有非结构化网格剖分算法的基础上,提出了一种GIS支持下的改进分治算法实现约束Delaunay三角网格剖分.该方法利用了GIS的空间拓扑关系对算法输入数据进行预处理,基于三角形的统一数据结构实现了网格细化,对输出剖分网格进行准确的拓扑和约束条件的检查,并基于推进阵面算法思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号,方便了实际问题中开边界条件的赋值,提高了计算效率.实例应用表明,该方法大大简化了数值模型非结构化网格剖分的前处理过程,集成了几种综合算法的优点,在保证原分治算法时间复杂度的基础上,提高了约束条件下Delaunay三角网格生成的质量.     

GeoHash、Google S2和Uber H33种全球地理格网编码方法对比分析

地理格网编码是高效管理、分析和查询海量地理空间位置数据并提供信息服务中非常重要且基础的工作。GeoHash、Google S2和Uber H3是目前商业应用上3种较常用的地理格网编码方法,该文从地理编码的基本概念及其演变过程出发,介绍当前地理编码所涉及的地理格网剖分和编码运算方法,然后从算法概况、编码方式、编码层级及其对应空间范围等方面对3种方法进行阐释,最后从正多面体选择、剖分单元、填充曲线、编码层级、邻域查询与邻域距离类型和算法应用优缺点等方面进行对比分析,以深入挖掘3种方法的应用价值和前景,可为基于地理位置大数据的研究与应用提供借鉴。     

球体退化八又树网格编码与解码研究

球面离散网格只进行地球表面剖分,而球体退化八叉树网格（SDOG）可对整个球体空间进行多层次连续的三维递归剖分,且网格大小均匀、变形稳定,适合作为全球三维空间基础框架。该文研究SDOG的编码与解码问题,剖析了SDOG网格编码的原理,提出两种网格编码方法,即单层次退化Z曲线填充编码（SDZ）和多层次退化z曲线填充编码（MDZ）,设计了相应的编码与解码算法。通过实验比较了SDZ、MDZ和QuaPA主码在编码效率、解码效率及编码长度方面的差异,结果表明MDZ是一种优异的多分辨率动态网格编码方法,可服务于基于SDOG的全球三维空间基础框架。     

球体退化八叉树网格编码与解码研究

球面离散网格只进行地球表面剖分,而球体退化八叉树网格(SDOG)可对整个球体空间进行多层次连续的三维递归剖分,且网格大小均匀、变形稳定,适合作为全球三维空间基础框架.该文研究SDOG的编码与解码问题,剖析了SDOG网格编码的原理,提出两种网格编码方法,即单层次退化Z曲线填充编码(SDZ)和多层次退化Z曲线填充编码(MDZ),设计了相应的编码与解码算法.通过实验比较了SDZ、MDZ和QuaPA主码在编码效率、解码效率及编码长度方面的差异,结果表明MDZ是一种优异的多分辨率动态网格编码方法,可服务于基于SDOG的全球三维空间基础框架.     

A method to dynamically subdivide parcels in land use change models

Spatial simulation models have become a popular tool in studying land use/land cover (LULC) change. An important, yet largely overlooked process in such models is the land subdivision, which is known to govern LULC change and landscape restructuring to a large extent. To fill this gap, we propose an efficient and straightforward method to simulate dynamic land subdivision in LULC change models. Key features in the proposed method are implementing a hierarchical landscape where adjacent cells of the same LULC type form patches, patches form properties, and properties form the landscape and incorporating real subdivision layouts. Furthermore, we use a queue-based modified flood-fill algorithm to dynamically reset LULC patches following a subdivision. The proposed subdivision method is demonstrated in action using a prototype agent-based LULC model developed for an amenity landscape in Australia. Results show that it is computationally feasible to run the subdivision method even as spatial resolution is increased, thus providing a proven means for spatial simulation models to dynamically split parcel land.     

新疆公路自然区划探讨

新疆自然条件复杂,地貌类型多样,水、热地带性差异明显,公路建设遇到的问题较多。在广泛收集资料和野外调查基础上,利用GIS技术进行公路自然区划。通过区域自然环境和公路分布特点,与公路一、二级自然区划问题分析,提出异同性、地方性和实用性等区划原则,采用自上而下细分、自下而上合并和GIS制图的方法,进行公路三级区域划分,结果是将新疆公路自然区域划分为20区及7个副区。各区公路建设的自然条件不同。鉴于自然条件复杂性及公路建设问题多样性,建议利用三级区划结果进一步划分公路建设工程的自然条件类型,使区划成果应用价值得到进一步提高。     

基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。     

遥感分景数据的剖分索引模型

随着空间技术和对地观测技术的飞速发展,海量遥感影像索引成为目前国内外学术界和应用部门面临的一大难题,地球剖分系统的产生为这一难题的解决开辟了新的途径。本文首先研究了遥感分景数据的特征和EMD全球剖分的特征,然后针对现有遥感影像数据索引方法的不足,提出了基于EMD剖分系统的三种索引模型:基于影像—面片映射关系的索引模型、基于EMD数据模型的索引和剖分数据标识索引模型,从三个不同的方面探讨了解决索引问题的方法和思路。并给出了利用遥感分景数据的剖分索引模型对线状对象和面状对象进行索引应用的实例。遥感分景数据的剖分索引模型的建立为遥感影像数据的高效存储和索引提供了一种有益的新思路。     

一种基于坡度分析的DEM数字水印算法

提出一种新的基于坡度分析的DEM数字水印算法.该算法以DEM坡度为主要研究对象,由于坡度误差主要集中在平坦地区,而经小波变换后的DEM低频系数信息可反映DEM区域的地形复杂度,因此,通过对DEM低频系数进行分析,可自适应地确定水印的嵌入位置;然后以加性法则将水印信息嵌入低频系数,再经小波逆变换,即可得到含水印信息的DEM数据.实验结果表明,该算法能完全满足水印的不可见性,对DEM数据的高程精度、坡度精度及等高线的提取精度影响都很小,能够满足一定的应用要求,且具有良好的抗噪能力.     

多级地理空间网格框架及其关键技术初探

为了有效管理、组织和利用海量空间数据,解决存储架构与现有空间数据结构不一致的矛盾,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上,设计了一种多级地理空间网格框架。该网格框架以地图分幅划分方式为基础,利用经纬度间隔对全球进行层次性剖分,形成遥感数据、测绘数据及其他空间数据的统一组织框架。通过对网格单元的地址与属性编码,实现空间数据的直接存储和索引,从而完成对空间信息的无缝拼接与多尺度管理。最后阐述了实现地理空间网格框架的关键技术,包括空时一体化技术、计算集群存储技术和空间索引技术等。     

适用于矢量瓦片缓存替换的视点相关预测区域算法

传统的缓存置换策略未充分考虑数据访问的空间特征,也不适用于基于矢量瓦片的替换。该文根据矢量瓦片的空间数据结构,提出一种适用于矢量瓦片缓存替换的视点相关预测区域算法:首先根据瓦片存储中多分辨率金字塔结构进行空间单元划分,并根据用户操作类型求解矢量瓦片及空间单元热度,从而构建用户视点位置相关的预测区域;然后综合考虑瓦片层级、空间单元热度及距离等因素进行预测区域分析,获得瓦片缓存价值并进行瓦片置换。通过与传统的FIFO、LRU和LFU缓存策略相比较,该算法的瓦片命中率比FIFO和LRU分别提高了近50%和20%,瓦片的请求耗时分别缩短了50%和30%左右,相比LFU也有明显优势。该研究为WebGIS提供了一种更具潜力的瓦片缓存方法。     

分布式水文模拟汇流方法及应用

对于必须考虑汇流过程的分布式水文模型而言 ,其汇流模型可以分解为三个层次来讨论 :第一个层次是单元划分 ;第二个层次为汇流路径 ;第三个层次则是基于该汇流路径的汇流演算模型。基于栅格的分级运动波汇流模型是根据栅格DEM的网格单元水流流向来划分栅格等级 (汇流带 ) ,然后应用运动波模型进行逐级汇流演算。文中从可操作性的角度对栅格分级方法和运动波汇流模型进行了分析讨论 ,最后根据潮白河流域 1 981～ 1 990年资料进行了日径流过程模拟分析 ,说明该方法在理论上是合理的 ,并在应用中取得良好的模拟效果。     

A spatial genetic algorithm for automating land partitioning

Land fragmentation is a widespread situation which may often hinder agricultural development. Land consolidation is considered to be the most effective land management planning approach for controlling land fragmentation and hence improving agricultural efficiency. Land partitioning is a basic process of land consolidation that involves the subdivision of land into smaller sub-spaces subject to a number of constraints. This paper explains the development of a module called LandParcelS (Land Parcelling System) that is a part of an integrated planning and decision support system called LACONISS (LAndCONsolidation Integrated Support System) which has been developed to assist land consolidation planning in Cyprus. LandParcelS automates the land partitioning process by designing and optimising land parcels in terms of their shape, size and value. The methodology integrates geographical information systems and a genetic algorithm that has been applied to two land blocks that are part of a larger case study area in Cyprus. Partitioning is treated as either a single or multi-objective problem for various optimisation cases. The results suggest that a step forward has been made in solving this complex spatial problem, although further research is needed to improve the algorithm. This approach may have relevance to other spatial planning tasks that involve single or multi-objective optimisation problems, especially those dealing with space partitioning.     

3D GIS空间索引技术研究

概括并分析3D GIS中使用的空间索引技术,介绍各类技术方法的基本思想;对典型的空间索引方法进行分类,综合比较其优缺点和适用对象;按照空间分割方式将三维空间索引分为规则分割和对象分割两大类,规则分割包括规则网格、BSP树、八叉树、KD树、KDB树和R树系列等,对象分割则通过层次包围体来实现。指出在3D GIS实际应用中,应根据实际情况和应用需要组合多种索引技术,进而生成灵活、高效的索引机制。