基于图模型和拓扑约束的管网数据一致性检测

正确可靠的数据是GIS系统的核心。针对管网数据的复杂性,提出利用图数据模型描述管网拓扑关系,并使用拓扑约束方法对管网数据一致性进行检测,以确保数据的正确性。该方法吸收了基于连接规则以及基于拓扑关系约束的方法的优点,能够更好的描述管网系统的整体结构并对其进行拓扑约束,使得一致性检测更加全面。     

基于Geodatabase的小区热力管网几何网络建模及应用

Geodatabase几何网络模型是表达地理现象、进行空间分析的有效方法。针对传统的热力管网数据和基于图的数据模型描述地理对象拓扑关系时存在的缺点,在对热力管网原始数据分析的基础上,基于Geodatabase数据模型建立小区热力管网的几何网络模型及其约束规则。最后,基于所建立的几何网络模型,对小区热力管网进行网络关联分析,验证该模型应用的可行性。     

三维约束四面体网格的拓扑关系描述

针对约束四面体网格(TEN)拓扑关系描述单一的问题,该文基于拓扑结构和拓扑关系两方面对约束TEN进行了组合拓扑关系描述。借助于点集拓扑理论,传统TEN拓扑关系被重新定义为基本拓扑关系、方向关系和位置关系,其中在位置关系中首次提出了基于矢量的描述方法;基本拓扑关系描述中以体-体关系为例分析了已有的8种拓扑关系,并据此提出了拓扑关系细化与筛选准则,以更准确地描述TEN的拓扑关系。通过分析可知,约束TEN的组合关系描述具有拓扑结构简单、易于描述与实现的特点。     

城市排水GIS系统拓扑模型的建立

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法提出拓扑概念模型和逻辑模型,增加其拓扑关系描述的细节规则,以实现对客观世界的真实模拟。然后在数据结构设计中,采用十字链表作为存储结构,将其改进并与R⁺树进行关联生成空间索引。在空间分析中,本文基于R⁺索引和十字链表提出了空间查询和路径分析典型算法。最后以镇江市城市排水管网地理信息系统开发为例,对拓扑模型进行了开发实践。试验结果表明,本文提出的拓扑模型可以更真实模拟客观世界,提供更多种空间分析,完成海量数据快速访问,为实现城市排水GIS系统海量数据的高效空间分析提供解决方案。     

基于规则的地籍数据拓扑关系高效检测

为了提高地籍空间数据检查效率,在分析地籍空间数据库技术规范的基础上,对地籍要素拓扑关系进行了具体描述,提出了基于拓扑规则的拓扑关系验证方法(TRVR)。采用ArcEngine组件库,研制了地籍数据检测软件LR_Checker。经大量地籍数据的测试表明,基于拓扑规则的拓扑关系验证方法可明显提高数据检查效率,证明了该方法的正确性和合理性。     

基于ArcGIS Engine的城市地下管网数据转换处理方法

为满足智慧管网系统的数据存储、管理和可视化的要求,通常需要将常用的CAD管网数据格式转换为更加符合智慧管网系统需求的GIS数据格式。因此,提出一种基于ArcGIS Engine的城市地下管网数据转换处理方法,实现地下管网数据的拓扑关系构建、属性信息关联和流向计算等自动处理,利用海口市地下管网数据进行综合验证,说明该方法可有效提高地下管网数据转换、运维和管理效率。     

拓扑和方向空间关系组合描述及其相互约束

提出了一种拓扑关系和方向关系组合描述框架,在统一的框架下研究拓扑和方向关系。采用9交模型描述拓扑关系,方向关系矩阵模型表达方向关系,并给出了有意义的方向片组合,将两者统一到一个框架下进行描述。在统一描述框架下,拓扑关系与方向关系相互约束。阐述了7个定理及其证明,描述了拓扑关系与方向关系之间的相互约束,实现拓扑关系和方向关系有效性的相互检测。拓扑关系和方向关系组合描述能够提高空间关系描述的准确性和有效性。     

语义辅助的CityGML模型一致性检测方法

CityGML数据因建模方法、模型优化及数据转换等原因所导致的模型几何、拓扑、语义不一致性广泛存在,影响了对其的进一步应用.本文提出并构建了顾及语义约束的CityGML建筑物模型拓扑一致性规则集,设计了对CityGML LOD2/LOD3/LOD4多细节层次建筑物模型数据进行自动检测与修复的算法,并采用OGC官网公开数据对算法进行了验证试验.试验结果表明,所构建一致性规则集具有较好的完备性,算法能够检测出CityGML建筑物模型数据存在的绝大多数拓扑不一致问题,并能对其中部分的拓扑错误和几何错误进行自动修复.     

面状实体增量融合过程中拓扑冲突检测及一致性维护方法研究

针对目前面状实体增量融合过程中存在的拓扑冲突检测及一致性维护方法局限性强、通用性及效率较低、拓扑差异识别不准确等问题，提出了一种新的基于空间关系模型的拓扑一致性检测及维护方法。该方法在面状增量实体的基础上，设计了包括定性的面状实体拓扑关系类型、定量的位置特征及部分拓扑关系的集成空间关系表达模型，以最新版本数据库中面状增量实体的拓扑关系为冲突检测标准，设计并实现了顾及几何一致性的面状实体拓扑冲突自动检测和一致性维护算法。实验结果表明，该算法精度可达到90%左右，可很好地完成增量融合过程中的冲突检测及拓扑一致性维护工作，针对性强，适用性高。     

地理空间数据质量检测

针对当前数字地图数据库中数据存在的一系列问题，提出了地理空间数据质量检测的5方面内容，分别是地理空间数据形式检查、拓扑关系检查、位置关系检查以及逻辑一致性检查。对于不同的检测方面，提出了相应的检查手段和算法，并完成了数据质量检测系统。     

基于缓冲区的电力管网重复管线合并算法

针对电力地下管网数据核查过程中因为数据迁移或者数据更新等其他原因导致的电力管线重复问题,提出了一种基于缓冲区的地理拓扑关系判断方法来检测并合并重复管线。在服从电力管线布局原则下,首先,对电力管线进行插值处理;然后,构造出管线缓冲区,其缓冲半径受插值距离调节,在此缓冲范围可以判断出地理点线包含关系;最后,根据不同的地理点线包含关系可以分析出管线间的线-线拓扑关系,从而可以判断出是否存在重复管线从而采取相应的重复管线处理措施。实验结果表明,提出的方法能够高效准确地处理电力管网数据核查中的重复管线问题。     

空间分析方法在道路网自动综合拓扑构建中的应用

在道路网的自动综合中,一般的方法都必须对道路网进行自动拓扑生成,建立起点、线、面之间的关系,以利于道路选取时网眼的分析和选取后的路径分析。本文考虑到数字地图的数据特点,在进行道路网自动拓扑过程中,对经常遇到的线状要素无法合理构面的问题进行分析并提出了合理的解决方法。方法中主要运用了缓冲区分析和叠置分析,通过把居民地层数据叠置到道路层数据进行联合分析,为道路网的自动选取构建出了正确的空间拓扑关系。     

采用Voronoi网格模型实现空间数据的精确校正

利用Voronoi网络模型对空间数据进行校正,能很好地处理误差分布的空间随机性和不确定性。“最近邻近内插法”和“面积窃用插值法”均在误差更正中发挥很好的效用,“面积窃用插值法”充分考虑到误差控制点的空间拓扑关系,其校正精度不错,但时间复杂度较高,而“最近邻近内插法”的算法简便,也有较好的校正精度。     

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。     

利用城市骨架线网的道路和居民地联动匹配方法

同名道路或者居民地数据间由于数据一致性程度不高,往往存在较大的几何位置偏差,当对道路或者居民地单独进行匹配时,不利于提高匹配正确率和效率。针对这一问题,本文提出了一种利用城市骨架线网的道路和居民地联动匹配方法。联动匹配即模仿人在读图时通过特征地物和空间关联寻找目标地物的思维过程,将匹配看作是一种特征目标寻找、信息关联传递的推理过程。首先,利用约束Delaunay三角网对地图构建城市骨架线网。然后,通过道路、骨架线、骨架线网眼和居民地之间的拓扑关系建立道路和居民地之间的匹配传递模型。最后,根据该传递模型实现通过道路匹配带动居民地匹配或者通过居民地匹配带动道路匹配的联动匹配。该方法优势在于只要有一种要素的数据一致性比较好,就能带动另一种要素取得很好的匹配效果,同时符合人类进行匹配时的认知过程。     

基于数学形态学的TIN和GRID自动生成研究

在分析了数学形态学的基本原理的基础上,提出了一种基于数学形态变换自动生成Delaunay三角网(TIN)和规则格网(GRID)的数字高程模型的算法,这种算法将离散的地面点的图像集合进行骨架化并自动构成Thiessen多边形,然后,通过序贯条件形态变换,自动建立TIN和GRID.在建立Thiessen多边形的过程中,提出了用逐点生成数字圆盘的方法来保证变换过程的各向同性;在建立Delaunay三角网的过程中,提出了利用正交结构元素进行条件膨胀,从而保证了相邻点之间的正确位置关系.该方法能保持Thiessen多边形和Delaunay三角网的拓扑关系,因而能保证DEM 的高精度,而且具有数据结构简单、运算速度快的特点.最后,给出了试验结果并与有限元法的结果进行了比较.结果表明,这种方法用于建立DEM具有良好的应用前景.     

基于Plücker直线的LiDAR点云配准法

高精度的LiDAR点云配准是实现点云数据整体性和保证空间目标三维表面拓扑重建的关键,本文提出了基于Plücker直线的LiDAR点云配准模型,利用Plücker直线表示LiDAR待配准点云与基准点云间的同名直线,根据同名Plücker直线重合的几何拓扑关系,建立Plücker直线共线条件方程,再用最小二乘法确定待配准LiDAR点云与基准点云间的相对位姿参数。结果表明,Plücker直线共线条件配准模型几何约束性较强,配准精度较高。     

等高线与水网数据集成中的匹配及一致性改正

等高线作为地势起伏与地形凹凸特征的表达,与水网表达有着密切的约束关系。在空间数据库集成与匹配中,由于来源不同,这两种数据往往出现不一致,导致水网"爬坡"现象。针对该问题提出一种等高线与水网匹配及一致性改正方法,利用Delaunay三角网模型在等高线基础上通过弯曲分析提取地形特征,基于河流分布与谷地走势的相关性,建立水网与等高线间的匹配关系,进而识别两者间的一致性。在此基础上利用仿射变换等几何方法完成一致化操作,包括水网移位匹配等高线和等高线移位匹配水网。     

顾及拓扑联通性的互通式立交桥增量更新

由于互通式立交桥错综复杂的拓扑结构特点,使互通式立交桥更新时存在拓扑联通性维护困难的问题,针对该问题提出一种顾及拓扑联通性的互通式立交桥增量更新方法。该方法以21种互通式立交桥类型为基础,通过分析每种类型的拓扑结构特点,用计算匝道数和平面交点数组成的二元组值来识别这21种互通式立交桥;根据不同类型互通式立交桥需要维护的拓扑联通点和空间变化类型,设计66条互通式立交桥增量更新规则;最后在课题组1∶1万全球典型要素增量更新原型系统基础上,开发立交桥增量更新模块,实现互通式立交桥增量更新处理及拓扑联通关系维护的自动化。并以长沙市OSM道路网数据为试验数据,将其转换为1∶1万道路数据,验证本文方法的有效性。