一种匹配分类的空间数据多尺度表达与变换模型

空间数据"连续"表达是多尺度表达与变换的理想状态。针对多尺度表达与变换中地理要素的不同几何形态和生命期特点,建立了动静态结合的尺度变换模型。通过空间数据匹配技术,根据生命期不同,将空间数据分为匹配数据和消亡数据。对于匹配数据,通过综合算法生成关键比例尺插值数据,并预先静态存储;对于消亡数据,依据重要程度的顺序统计量,动态"选取、化简"生成插值尺度数据。实验表明该方案可以缓解传统尺度变换的跳跃感问题,变换效率高,可以快速、动态实现连续的尺度变换。     

从横向上的“一张图”到纵向上的“金字塔”：地理国情数据的多尺度表达

地理国情普查成果描述了自然地表和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系,在制定和实施国家战略发展与规划、优化国土空间开发格局、优化各类资源配置工作中发挥着重要作用。为了从全局观念、系统性整体化应用好该普查成果,成果管理部门在横向上建立了“一张图工程”,通过空间数据库技术将地理国情调查成果全覆盖、无重叠、无缝隙地展示。然而,为了面向不同级别行政部门管理、不同层次行业部门应用、不同详略信息数据提取,成果表达还应进一步在纵向上构建多级“金字塔式”数据组织,灵活有效地为不同应用需求输出合适级别的成果数据,金字塔结构不同层次数据对应不同水准的应用需求,同时跨层次间的数据联系反映了同一区域的地理国情状况在不同视图下的表达。本文系统地讨论地理国情普查成果构建金字塔式数据表达的技术方法,涉及众源大数据处理、地图综合与尺度变换、多级瓦片地图架构、跨层次级联更新等技术的应用。     

DTW算法支持下的线状要素连续地图综合方法

面向线状地图要素连续尺度变换问题,本文提出了一种DTW算法支持下的连续综合方法。该方法基于尺度融合的思想,将同一地理实体在大小两种比例尺下以不同的几何表达作为输入,首先基于DTW算法建立两种几何表达坐标顶点之间的对应关系;然后采用线性内插方法动态派生任意中间尺度上几何数据,从而实现连续地图综合。顶点之间对应关系的正确性,直接决定了线性内插的结果,而同一实体在不同比例尺下的几何表达往往具有不同的坐标点数,顶点之间具有一对多的对应关系。为寻求最优顶点匹配方案,以顶点距离作为匹配代价,以整体最小距离作为目标函数,采用DTW算法求解最优匹配。试验结果表明,基于DTW的顶点匹配方法可适应不同的地图综合场景,该方法支持下的地图综合效果可实现连续、光滑的渐变,符合地图表达规则和人类空间认知。     

在线专题地图集内容与符号的尺度变换

经典制图综合的理论与方法在在线专题地图集的设计中赋予了新的内涵,尺度变换下在线地图集的内容与表达的合理变换是在线地图集设计的关键技术之一。论文基于静态瓦片地图模型和实时渲染地图模型探讨在线专题地图集内容变换与符号变换的方法与实现,以期为自动综合下的多尺度表达实现提供依据。     

基于SVG的多尺度电子地图共享模型研究

空间数据共享及互操作是伴随WebGIS技术发展的重要研究课题,如何有针对性地访问可共享的数据资源是一个值得迫切解决的问题。本文针对网上空间数据访问引入SVG技术对地图要素进行表达、组织,通过元数据信息内容为用户提供数据的诸如质量、加工过程、表达形式等＂预见性＂信息,综合运用SVG 1.0标准、VC＋＋,JavaScript等技术建立多尺度电子地图网上共享模型,该模型为用户提供了在因特网上共享空间数据的一种方法。     

基于傅里叶级数的等高线网络渐进式传输模型

矢量地图渐进式传输的关键技术是建立连续的多尺度表达模型,并在服务器端将地图数据组织成线性结构。本文利用傅立叶级数对要素表达的多尺度特性,将傅立叶级数的参量引入到等高线要素的渐进式传输中：研究了地图尺度与曲线傅立叶展开项数的对应关系,并以此在服务器端建立了曲线多尺度表达的傅立叶描述子模型;客户端通过网络传输依次得到不同地图尺度的傅立叶描述子分量并进行曲线要素的重构,实现等高线要素渐进式的传输和表达。该模型的应用具有两大特点,其一,在网络传输的是由曲线要素提炼出来的特征向量而不是坐标数据,能起到了数据有效压缩的作用;其二,能够实现无极尺度的地图要素的表达。     

手机地图显示尺度划分方法研究

随着移动通信技术的发展,手机地图逐渐成为人们获取位置信息的重要工具。由于手机地图具有屏幕小,快速移动和近距离阅读等特点,所以手机地图内容各要素的分层显示特征更为明显,这要求手机地图显示尺度的划分更加精细。而现有基础电子地图多尺度显示模型无法完全适用于手机地图多尺度显示。为此,针对不同要素视觉感受的差异性,利用眼动实验定量确定了手机地图各要素载负量的权重和计算方法。在此基础上,综合考虑不同要素载负量对显示尺度划分的影响,提出了一种利用主成分迭代分析建立手机地图多尺度显示模型的方法。并与现有基于地图面积载负量建立的地图多尺度显示模型进行了分析比较,为今后手机地图多尺度显示提供科学的参考依据。     

利用骨架线端点匹配进行面状要素渐变变换

面向空间数据连续地图综合问题,提出了一种基于骨架线端点匹配的面状要素渐变方法,通过在两个关键表达之间进行尺度内插,实时、动态地派生任意中间比例尺地图数据。首先,对面状要素在大小比例尺下的两重表达分别进行约束Delaunay三角网剖分并提取各自的骨架线特征;然后,使用最优子序双射优化技术对骨架端点进行匹配获得多边形边界上相对应的特征点序列;最后,在剖分边界的基础上进行分段常规线性内插,获得面状要素介于始末尺度之间的多尺度表达。实验结果表明,该算法充分顾及了空间数据弯曲结构特征,对于光滑边界面状要素的渐变变换具有良好的渐变效果,可用于空间数据的连续地图综合和多尺度表达。     

栅格地图注记一致性探测与度量

一致性是空间数据质量的重要标准。空间数据的一致性探测对于多源、多尺度空间数据的融合具有重要意义。注记是地图的重要组成元素,包含了丰富的地理位置信息。由于制图综合、资料来源等原因,使得多个尺度的注记当中存在大量不一致现象。尝试从栅格地图中进行多尺度注记一致性的探测。在已有的空间目标变化类型基础上,提出了地图注记的12种基本变化类型,对地图注记在不同表达之间的一致程度进行量化表达,并提出了针对栅格地图注记一致性探测的方法。利用该方法对瓦片地图上的不同尺度的注记进行一致性探测与度量,证明了该方法的合理性和有效性。     

多尺度表达中空间拓扑关系等价性评价模型

本文主要讨论不同尺度下地理目标之间拓扑关系的等价性问题。根据人类认知习惯,得出从大比例尺地理空间中拓扑关系抽象为小比例尺空间中拓扑关系应当遵循的基本规则,并利用模糊函数将这些规则定量化;在此基础上,得到评价地理空间场景中多个空间目标之间拓扑关系在不同尺度下是否等价的综合评价模型。该模型可以用于检验和维护空间数据质量、为地图自动综合提供空间关系处理和评价方法的参考。     

对空间数据多尺度表达有关问题的思考

多尺度空间数据表达及数据库建立在流媒体网络数据传输、自适应动态可视化、空间认知导航、互操作尺度匹配多个领域都有贡献，但实现该技术面临着数据存储量大、操作响应慢、横向空间一致关系难以维护、尺度变化难以达到真正的连续性等诸多问题。针对这些问题，提出了多级尺度显式存储、初级尺度变化累积、关键尺度函数演变和初级尺度自动综合四种技术策略。     

Scale-dependent representations of relief based on wavelet analysis

Automatic generalization of geographic information is the core of multi-scale representation of spatial data, but the scale-dependent generalization methods are far from abundant because of its extreme complicacy. This paper puts forward a new consistency model about scale-dependent representations of relief based on wavelet analysis, and discusses the thresholds in the model so as to acquire the continual representations of relief with different details between scales. The model not only meets the need of automatic generalization but also is scale-dependent completely. Some practical examples are given.     

基于小波分析的地貌多尺度表达与自动综合

基于小波多分辨率分析原理，给出了一种尺度依赖的地表形态抽象与表达方法。基于该方法研究了多尺度的地貌自动综合，提出了利用小波系数的范数比作衡量相应尺度综合程度的数量化指标，并结合实例予以说明。     

Fourier-based multi-scale representation and progressive transmission of cartographic curves on the internet

ABSTRACT

Automatic generation of multi-scale representations from the same spatial data source has been the research focus in map generalization for a long time. Based on the Fourier technique, this paper proposes a continuous, multi-scale representation model for progressive transformation of cartographic curves on the Internet. In our method, all the curves, whether closed or open, are depicted as periodical functions which are further expressed as Fourier series. The convergence degrees of the Fourier series are explored for different kinds of curves, and truncating frequencies are derived based on the similarity between the original and reconstructed curves. Using information theory and the Radical Law in cartography, the relationship between map scales and Fourier frequencies is established. Based on the proposed multi-scale model, we also introduce the principles and implementation of a progressive transmission method. Our method is evaluated using the contours from a topographic map. The results show that our model is a valid approach to multi-scale representation of cartographic curves.     

城市电子地图多尺度自动缩编方法

随着智慧城市、地理信息公共服务及地理国情数据等政务信息逐步公开,作为各类政务信息发布基础的城市电子地图在多尺度展现时,只能通过关闭、选取要素来实现,这种未进行制图综合的做法导致要素在逐级放大过程中,会出现跳跃性丢失和细节破碎的现象,既不符合地图表达要求也难以满足用户视觉体验。本文提出了一源数据多尺度自动缩编的技术方法,构建了最优化的"统一源头、一致派生、无级表达"技术体系,实现了城市电子地图联动更新和多尺度展现,节省了大量人力和物力,为最大限度地发挥测绘地理信息集成与服务能力提供保障。     

一种多比例尺GIS方案及其数据模型

提出了一种分层分级分区式多比例尺GIS方案，在提出的空间数据模型基础上，按照地图综合方法，发展了适合本文方案的多比例尺GIS空间数据模型，并通过试验说明了新方案及其模型的正确性和可行性，讨论了实施中几种情况的解决办法。     

Quantitative relations between spatial similarity degree and map scale change of individual linear objects in multi-scale map spaces

Quantitative relations between spatial similarity degree and map scale change in multi-scale map spaces play important roles in map generalization and construction of spatial data infrastructure. Nevertheless, no achievements have been made regarding this issue. To fill the gap, this paper firstly proposes a model for calculating spatial similarity degrees between an individual linear object at one scale and its generalized counterpart at the other scale. Then psychological experiments are designed to validate the new model, taking four different individual linear objects at five different scales as test samples. The experiments have shown that spatial similarity degrees calculated by the new model can be accepted by a majority of the subjects. After this, it constructs a formula that can calculate spatial similarity degree using map scale change (and vice versa) for individual linear objects in multi-scale map spaces by the curve fitting method using the point data from the psychological experiments. Both the formula and the model can calculate quantitative relations between spatial similarity degree and map scale change of individual linear objects in multi-scale map spaces, which facilitates automation of map generalization algorithms for linear features.     

交通要素启发式多尺度表达技术方法探讨

针对当前地图的单一尺度可视化与用户所需地图的多尺度表达之间的矛盾,利用多尺度制图技术,探讨基于用户制图需求的交通要素启发式多尺度表达的技术方法.通过对用户的制图需求信息进行启发式识别,提取出相应参数对不同尺度下各要素进行取舍和简化,最终实现交通要素的多尺度表达.实践表明,文中方法可以改善电子地图表达尺度单一的缺陷,满足用户对多尺度地图的制图需求.     

泛地图空间认知理论与方法研究框架

当前, 人类社会已进入地理空间、人文社会空间和信息空间相融合的三元空间。在新技术和新需求的驱动下, 地图空间认知的三要素即认知主体、认知客体和表达方式呈现出泛化特征, 现有的地图空间认知理论和方法已无法支撑泛地图对三元空间的精准化认知表达。因此, 首先总结归纳了国内外地图空间认知研究进展及其存在的局限性;然后, 在此基础上构建了实验方法体系-认知机制-表达模型的泛地图空间认知研究框架。该框架将传统的地图空间认知拓展到了泛地图空间认知, 可为后续的学者提供研究思路, 推动创建适应泛地图学发展趋势的空间认知理论和方法, 以解决地图空间认知要素不断泛化带来的一系列问题。