地形图等高线成组综合的试验

本文在讨论制图自动综合一般问题的基础上,着重分析了两种等高线自动综合的技术路线存在的优缺点。笔者提出,采用模拟人类专家智能的方法,从二维的等高线输入数据出发,提取地貌结构信息,从而对等高线进行成组的综合,直接形成经综合的二维等高线输出数据,有可能获得较为简捷,效果良好的综合结果。在对这条技术路线进行实验的过程中所涉及的人工智能问题,主要包括:对无序数字化等高线数据的整理、等高线上重要特征点的识别、正负向地貌特征的确定、谷地点的选出、谷底线的自动跟踪、谷地重要性的计算、谷间距的自动量算、对称谷地的寻找、综合后图形的生成等。     

采用剖分思想的谷地弯曲识别及结构化方法

等高线是地貌形态表达的重要手段,具有几何与地理双重信息。单纯从长度、面积等几何度量信息出发而设计的等高线化简算法,显然无法满足正向地貌等高线图形化简中,依据谷地包含关系,由细部到整体,逐级删谷扩脊等特殊要求。鉴于谷地弯曲及其层次结构信息是人们进行等高线图形化简的基础,文中对其成因进行深入研究,提出了一种基于剖分思想的谷地弯曲识别及结构化方法。该方法以数学弯曲作为剖分单元对等高线进行剖分,并在对剖分单元进行分类的基础上,实现了谷地弯曲的识别,构建了谷地弯曲层次嵌套关系树状模型,并对其进行了合理性验证。最后通过试验验证了谷地弯曲及其结构化信息指导等高线图形化简的科学性和有效性。     

地貌形态自动综合的原理与方法

本文的主要内容是:以数据库接口程序为基础,以地貌结构线(主要考虑谷底线)为联系等高线的天然纽带,对表示地貌形态的等高线进行成组的(即考虑相邻等高线之间的关系的)综合。问题的关键在於如何以数字化等高线资料为基础,自动地搜索地性点(主要是谷底线点,山脊线点)蓝自动地跟踪与分离出每条地性线(主要是谷底线),并顺便计算出每条地性线的长度(可用折线长近似地代替),后者为地貌形态的自动综合(主要体现在对小谷地的舍弃)提供数量依据。在实施自动综合之前,通过数据压缩和含弃所有非地性点,以使大部分短小谷地有可能表现为由三个点子构成的喇叭口形状。自动化综合体现在找出所有小于选取标准的小谷底线,并从等高线数据中抹去这些短小谷底线坐标。这样,凡应被舍弃的短小谷地,其有关全部小喇叭口图形,均因失去位于谷底线上的弯曲顶点而被拉平。     

联合Delaunay三角网的等高线群综合研究

采用"联合Delaunay三角网"来提取成组等高线的弯曲,在弯曲处利用平三角形连接法进行局部地形结构线的连接,并建立起地形结构线的树状结构。运用方根模型确定谷地选取的数量指标,并提出了一种新的数学模型以确定谷地选取的质量指标,完成等高线群的自动综合。研究和实验表明,该方法充分顾及了地貌形态特征,谷地选取合理,概括程度适当,并完全避免了相邻等高线相交,综合效果较好。     

基于Delaunay三角网模型的等高线地形特征提取及谷地树结构化组织

基于Delaunay三角网模型在矢量等高线基础上通过弯曲特征分析，给出了一种地形结构特征提取及谷地树组织的方法，与传统的基于DEM或TIN数据结构提取地形特征的方法相比，该方法不仅得到了谷地系统在平面图上的拓扑结构，还获得了河谷在空间分布上的汇水范围，依托矢量线、多边形的几何关系判断，增强了谷地树组织中的结构化，避免了DEM方法中的噪音干扰，方法的核心是Delaunay三角网在单根等高线弯曲深度表达上的层次结构识别。基于系统地实验详细讨论了3种树的结构化组织：等高线弯曲特征嵌套结构表达的二叉树、谷地系统拓     

基于Delaunay三角网模型的等高线地形特征提取及谷地树结构化组织

基于Delaunay三角网模型在矢量等高线基础上通过弯曲特征分析，给出了一种地形结构特征提取及谷地树组织的方法，与传统的基于DEM或TIN数据结构提取地形特征的方法相比，该方法不仅得到了谷地系统在平面图上的拓扑结构，还获得了河谷在空间分布上的汇水范围，依托矢量线、多边形的几何关系判断，增强了谷地树组织中的结构化，避免了DEM方法中的噪音干扰，方法的核心是Delaunay三角网在单根等高线弯曲深度表达上的层次结构识别。基于系统地实验详细讨论了3种树的结构化组织：等高线弯曲特征嵌套结构表达的二叉树、谷地系统拓扑关系表达的平面结构树、水文意义上主支流河谷表达的语义层次树。     

地貌特征点的数学描述与分析

在用等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题得到解决之后,自然想到如何用数学的方法来描述地貌的各种特征点。地图中的峰、谷、鞍点对应着二元函数的极大值点、极小值点以及马鞍点,首先从地貌函数的二阶方向导数入手给出了判别它们的一个基本条件,并且给出了判别它们的一个较强的充分性条件的简捷证明。然后从概念出发,用函数分析方法首次给出了地性线的宏观定义和微观定义,同时还给出了地性点的科学定义、性质以及与等高线曲率极值点的关系定理和证明。     

地貌特征点的数学描述与分析

在用等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题得到解决之后,自然想到如何用数学的方法来描述地貌的各种特征点。地图中的峰、谷、鞍点对应着二元函数的极大值点、极小值点以及马鞍点,首先从地貌函数的二阶方向导数入手给出了判别它们的一个基本条件,并且给出了判别它们的一个较强的充分性条件的简捷证明。然后从概念出发,用函数分析方法首次给出了地性线的宏观定义和微观定义,同时还给出了地性点的科学定义、性质以及与等高线曲率极值点的关系定理和证明。     

地性线自动识别与跟踪及其在地貌等高线图形自动综合中的应用

本文是在文献[2]的基础上对等高线图形进行成组综合的进一步探讨。在利用谷底线进行地貌综合的实例中,提出了按谷间距选取地性线的算法,还提出了关于插值点高程修正,地性线跟踪中补点的运用和地性线调整等关键性的改进措施。     

基于DEM生成等高线的方法

绘制等高线算法，分为等高线确定，等高线短线构成和等高线短线连接。首先确定每条等高线具体高程和等高线条数，根据等高线高程，划分各点所在地势级，找出地势变化处的点，在这些点的附近找出等高线经过处，内插出等高点，再将同一等高线上的两点连接成短线，短线连接是根据同一等高线上的点，高程相等又相互连接，在等高线短线中，找出高程相等，由相同坐标点的短线，将其逐个连接起来，便形成了完整的等高线。     

基于约束D-TIN的等高线簇与河网协同综合方法

传统制图综合中针对水系、地貌等不同地理要素的分治策略,往往导致综合后要素目标之间在空间与语义上的冲突.考虑地形与河流之间的空间依赖性,提出一种等高线簇与河网协同的制图综合方法,即利用两种要素目标顶点在约束D-TIN描述下的空间邻近关系,并通过提取和组织谷地等高线弯曲段数据,构建两要素有效协同关系.在此基础上将等高线按所...     

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。     

等高线悖论与广义等高线定义的研究

根据等高线是地图上可视化的线并与地图比例尺密切相关的条件,推出了等高线悖论,即等高线是地面上一定范围内高程相等或不相等的点的连线在水平面上的投影。提出了点元概念,推导了等高线是地面上的等高点元集在地图平面上的同胚或拓朴映射的广义等高线定义。本定义包容了传统的等高线定义并可解释制图综合规律。因此,广义等高线定义更适用于等高线可视化的地图应用环境。     

一种基于启发式算法的等高线局部内插方法

在基于启发式内插等高线算法的基础上提出了一种局部内插方法。首先利用Douglas-Peucker算法提取等高线的特征点,根据特征点判断等高线之间的相似性程度,找出导致等高线出现异常的特征点;然后将相似性程度很低的两条等高线自动分解为若干简单等高线再进行内插。有效地解决了局部弯曲很大、马鞍型地貌等复杂等高线的内插问题。算法已经在以Microstation为平台的数字制图系统中实现并逐渐实用化。     

等高线河流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,与河流水系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,导致河流“爬坡”现象。本研究针对该问题提出一种等高线河流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,建立河流与等高线间的匹配关系,进而识别两者间的一致性与否。在此基础上利用仿射变换等几何方法完成一致化操作,包括河流移位匹配等高线和等高线移位匹配河流。     

一种基于启发式算法的等高线局部内插方法

在基于启发式内插等高线算法的基础上提出了一种局部内插方法。首先利用Douglas—Peucker算法提取等高线的特征点,根据特征点判断等高线之间的相似性程度,找出导致等高线出现异常的特征点;然后将相似性程度很低的两条等高线自动分解为若干简单等高线再进行内插。有效地解决了局部弯曲很大、马鞍型地貌等复杂等高线的内插问题。算法已经在以Microstation为平台的数字制图系统中实现并逐渐实用化。     

浅谈利用LiDAR数据结合DTM生成等高线的方法

以一个数字城市项目用 LiDAR 点生成等高线为例,介绍了如何利用 LiDAR 点生成等高线及其相关要素的方法,主要包括 DTM 数据采集、LiDAR 数据的运用方式和生成等高线的过程。     

地形特征约束的等高线群渐进式简化方法

为保留等高线群简化过程中的地形特征信息,研究了一种等高线群渐进式简化方法。首先,从等高线数据中提取地形特征点及地形特征线;将提取的地形特征点和特征线作为约束条件予以量化,并作为控制变量;再依据渐进式图形简化的思想,利用控制变量对等高线上的非特征点、特征点、特征线及其关联的弯曲进行渐进式取舍,从而实现等高线群的动态简化。实验结果表明,该方法能够有效地保持地貌形态特征,同时提高了简化过程的智能化程度。     

海量点云数据等高线生成算法研究

针对大范围高精度的等高线快速生成问题,提出一种基于三维激光扫描海量点云数据快速生成等高线的新方法。该方法将流处理算法引入到海量点云数据处理中,基于流处理算法的三角剖分、三角网模型平滑及等高线提取等关键技术完成等高线快速生成。结果表明,基于流处理的算法不仅突破了点云数据量和范围的限制,而且能够高效地生成高质量的等高线以满足地形测量要求。     

采用3维Douglas-Peucker算法的等高线综合

在数字环境下进行等高线综合是制图综合领域中的热点问题.将3维Douglas-Peucker算法应用于等高线综合,是从真3维的角度提取等高线上的特征点.首先根据等高线上高程点的空间分布特征.提出采用空间线规则排序方法组织空间点;引入了全局孤独指数解决综合过程中等高线之间的空间跳跃问题;然后通过空间内插引绘综合后DEM的等高线,从而实现等高线的自动综合.初步实验表明,采用3维Douglas-Peucker算法的等高线综合,从全局上保持了主要地貌形态并抑制了破碎的微地貌特征,具有良好的综合质量和制图效果.