基于拓扑联动的增量更新方法研究——以地籍数据库为例

针对GIS数据库的联动更新及其拓扑一致性维护困难的问题,提出一种基于拓扑联动的增量更新方法,其是针对不同目标类型,分析归纳出相应的拓扑联动类型及其细分类型;对不同目标发展根据其语义特点、拓扑一致性约束条件及变化前后目标间的拓扑关系来推断实体变化类型的规则,并以此为基础分析或推断出每种拓扑联动类型中原关联目标和新生目标的变化情况,进而设计和执行相应的更新操作实现数据库的局部联动更新及其拓扑一致性维护.全文以地籍数据库更新为例,将地籍变更分为地块合并、分割、公共边界调整、结点移动、复合分并5种基本联动类型,并对地块合并、分割、公共边界调整进行了细分,共分为17种细分类型;归纳出地块目标的变化类型推断规则,用实际与模拟数据对本文所提出的方法进行实验验证.本文所提出的方法为此类系统的设计与开发提供了一条新的思路.     

道路网增量更新中拓扑冲突的检测方法

为提高空间数据增量更新中拓扑冲突的检测效率,针对道路网数据,首先分析了增量要素进行更新时可能产生的拓扑冲突的类型和特点,运用规则格网进行邻近区域的表达;然后使用5元组模型描述增量要素与邻近区域要素间的拓扑关系,与设定的拓扑冲突表达进行比较,判断是否存在拓扑冲突。实验结果表明,本方法对于道路网数据增量更新中的拓扑冲突的类型区分准确全面,检测效率较高,具有很好的实用性和可靠性。     

引入二维交细分类型的地表覆盖矢量数据增量更新

通过遥感影像与基准年数据对比获得变化信息是目前地表覆盖数据增量更新的主要变化数据来源,但现有方法不能直接更新地表覆盖矢量数据。本文设计了一种包含变化对象的空间位置和类型信息的地表覆盖增量数据模型,发展了一种引入面/面二维交细分类型的地表覆盖矢量数据增量更新方法。该方法首先采用基于目标整体交、差结果的欧拉数的E-WID层次拓扑关系模型区,分析了地表覆盖矢量数据更新中的14种二维交细分拓扑关系类型;然后根据这些二维交细分类型,设计了9条自动更新处理规则。最后开发了一套基于根据二维交细分类型处理规则的地表覆盖数据增量更新原型系统,并用实际数据验证了其正确性。     

面状水系伪增量剔除的拓扑量化法

针对定量过滤法剔除伪增量时存在的真增量被过度过滤、伪增量不能完全过滤等缺陷,结合国家1∶5万数据库更新工程的实际需求,提出一种新的伪增量剔除方法——拓扑量化法,主要思想是结合拓扑空间关系判断与缓冲区量化分析来识别伪增量,进而得到更加准确的增量信息。     

居民地增量更新中拓扑冲突自动检测方法研究

针对现有的检测方法无法适应增量更新中冲突检测的问题,以居民地要素为例,首先分析了增量更新中拓扑冲突发生的区域性特点;然后在检测区域建立规则格网索引,用格子集表达的区域来表示更新对象的邻近区域,将位于邻近区域内的空间对象作为拓扑冲突判断的候选集;最后通过计算更新对象与对应候选集内的空间对象间的拓扑关系并与冲突规则进行匹配来判断拓扑语义冲突。实验表明,该方法将检测区域限定在利用索引格子集表达的更新居民地对象的邻近区域内,不仅能够检测出增量更新过程中的拓扑冲突,而且具有较高的效率,能够应用于更新数据的质量检测。     

线目标间拓扑关系的细化计算方法

拓扑关系的细化计算是生产实践中提出的新的需求,代表了当今空间关系理论研究的趋势。本文从1∶5万数据更新质量检查的实际应用需求出发,研究提出线目标间复杂拓扑关系的分解-组合计算思路;讨论直线段拓扑关系计算的改进平面扫描计算方法;建立根据直线段拓扑关系推断局部拓扑关系的基本规则;给出由局部拓扑关系组合描述线目标间全局拓扑关系的拓扑链模型;将该方法应用于国家1∶5万地图数据库更新中,取得良好的效果。     

采用拓扑关系与道路分类的立交桥整体识别方法

结构复杂、形态繁多的立交桥结构是道路网的重要组成部分。大比例尺地图中立交桥结构的识别对道路网的拓扑关系构建、自动综合、匹配、更新,乃至城市居民地等相关要素的研究都具有重要影响。当前在道路网数据匹配更新过程中尚未对立交桥结构进行深入的研究,关于立交桥识别方面的研究也相对较少。本文参考道路桥梁专业中立交桥的分类方法,概括出不同种类立交桥的图形。对这些图形自身构建拓扑关系,利用道路分类方法判断图形中每条弧段的道路类别,并统计数量,建立立交桥图形的量化表达式。在识别过程中通过比对量化表达式来识别出立交桥结构及其类型。     

一种基于改进版本-增量机制的宗地数据更新方法

针对地籍数据库中宗地数据的增量更新问题,结合以前的研究,总结出一种基于版本-增量的宗地数据增量更新改进方法。根据宗地增量更新的特点,针对发生多次更新的宗地数据,不仅利用基态和修正数据,而且还利用相对于不同更新版本之间的增量数据,从而达到地籍数据库中宗地数据增量更新的目的。最后,通过1:1000宗地图验证文中所提出的增量更新方法。试验结果显示,本文提出的增量更新方法能够实现宗地图的增量更新,较好地维持宗地数据的拓扑一致性,具有一定的应用价值。     

一种自适应的矢量数据增量更新方法研究

针对GIS增量更新中存在的一致性维护与空间冲突问题,提出一种自适应的矢量数据增量更新方法。以同名对象匹配为切入点,探讨变化对象的检测与增量更新的方式。在综合考虑空间距离,语义相似度及拓扑一致性约束的基础上,提出接边匹配度的计算方法并设计自适应的对象接边算法。同时,介绍矢量数据增量更新中基于约束规则的空间冲突检测与处理方法。并以矢量地形图试验数据验证文中所提出的模型与算法。     

基于时空数据模型的导航电子地图增量更新技术

基于时空数据模型分析提出一种导航电子地图增量更新技术。首先根据传统的导航电子地图格式设计基本的导航电子地图的交换格式和分层分块的物理格式;然后使用增量包设计对实时导航信息的属性关系和空间关系进行增量存储,并根据导航电子地图增量更新服务框架设计了增量模式的数据编辑与检查;最后针对更新后的分块数据采用局部拓扑构建的方法,在编辑导航数据的同时维护导航数据的拓扑关系。增量更新技术平台的实现进一步验证了技术的实用性。     

Experimental Analysis of Various Types of Road Intersections for Interchange Detection

Road interchanges are a major pattern type in road networks. Recognition of road interchanges benefits automated road network generalization, car navigation and traffic flow analysis. This study first investigated several existing approaches to automatically detecting interchanges in a road network, and determined that the recognition of characteristic road intersections is essential for the effective detection of interchanges. Several experiments were carried out to investigate nine types of road intersections for interchange detection and to analyze characteristic ones. Furthermore, an approach to the detection of both intersections and segments of interchanges was proposed and validated. The road networks across different scales were tested and results show that: (1) the T‐shaped and Cross‐shaped junctions are very common in road networks, but they are not the most characteristic ones for interchange detection; (2) the y‐shaped, Y‐shaped types, X‐shaped, Fork‐shaped and Multi‐leg may be the characteristic types for interchange detection; (3) the proposed approach to detecting interchanges is effective, and most of the intersections and segments of interchanges can be detected. In addition, taking multiple characteristic types into consideration for interchange detection is suggested.     

基于GPS时空轨迹的路网拓扑自动变化检测

充分利用出租车GPS时空轨迹数据分布广和时效性强的特点,提出一种基于车载GPS轨迹数据的路网拓扑自动变化检测新方法。该方法首先利用向量相似性度量模型,度量GPS轨迹向量与路网局部拓扑向量之间的相似性,检测疑似道路拓扑变化点,然后通过比较疑似道路拓扑变化点与路网拓扑关系,完成新增、废弃、改建等道路变化,实现基于车载GPS轨迹的路网拓扑自动变化检测。实验结果表明,该方法不仅有效地检测出道路新增、道路废弃与道路改扩建等变化,而且能利用出租车实时和大范围分布特点来实现城市路网大范围实时变化检测。     

顾及双线道路特征的变化信息提取方法

在城市双线道路数据更新的需求下,通过分析已有要素匹配方法,提出了一种顾及双线道路特征的单、双线道路匹配方法,用于提取城市双线道路增量更新中的变化信息。为保证双线道路的整体性,将双线道路多边形作为匹配对象,通过分析旧单线道路与多边形的方向、长度以及位置关系设计了单、双线道路匹配综合指标计算模型;然后,根据匹配综合指标确定单、双线道路匹配关系并提取变化信息。实验结果表明,该方法能够较好地满足双线道路更新中变化信息提取的要求,具有一定的实用性。     

An automated method for the selection of complex railway lines that accounts for multiple feature constraints

The automatic selection of railway marshaling lines is an important procedure in the generalization of road network data. The line selection results must be geometrically consistent with the topological features of the external/internal structural and topological connectivity of the railway stations. When current methods are used to process the lines at railway marshaling stations, which exhibit crisscrossing, dense, non‐hierarchical, and complex characteristics, the selected lines tend to be topologically and structurally erroneous. In this article, we propose an automated method for the selection and generalization of complex railway lines that accounts for multiple feature constraints. First, we identify four types of line structures in accordance with the spatial and topological features of railway stations. Then, based on length and spacing thresholds specified for the generalization process, line selection is performed while accounting for constraints regarding structural robustness and topological extensibility. Finally, we report the validation of our method on a dataset relating to Chengdu Railway Station, China. The results indicate that our method successfully preserves the external and internal structural features and connectivity of railway stations.     

利用道路网眼实现路网的增量式更新

获取现势性的交通道路数据是数字城市和智慧城市建设的基础，基于传统测绘的道路网更新方法存在一定局限性，而基于众源数据及行车轨迹数据更新道路网近年来则倍受关注。首先提出了一种新的道路变化增量更新方法，该方法先对历史道路网建立面拓扑结构，生成由道路网组成的最小闭合面域（道路网眼）；然后以道路网眼为基本控制单元，综合利用轨迹点上下文距离信息和隐马尔可夫模型（hidden Markov model，HMM），提取失配轨迹点和失配轨迹段；最后采用缓冲区分析和最大密度法对失配轨迹提取骨架线，创建新增道路，增量更新历史道路网。实验结果表明，以道路网眼为控制单元，利用轨迹点上下文距离分析和HMM捕获失配轨迹点，可提高失配轨迹点的提取效率，改善道路网更新效果。该方法可用于大规模路网的增量式更新。