基于层次随机图的道路选取方法

 道路选取是道路网自动综合的关键问题之一,这方面已有多年研究,虽已取得很大进展,但尚不能自动完成一定比例尺下道路网的选取。本文提出一种基于层次随机图的道路选取方法,通过构建道路网的层次聚类结构以辅助道路选取。层次随机图是一种复杂网络模型,表现为一个二叉树,它不仅可以将复杂的道路网进行层次聚类,而且在可视化的同时提供了不同粒度的聚类信息。在构建道路网的层次随机图的基础上,本文采用累计权重数来衡量每条道路在整体层次结构中的重要性,并据此进行道路选择。我们将该方法应用到不同模式的实际道路网中进行道路选取试验,包括方格形、方格放射状、环形放射状、自由式路网等,以对应的谷歌地图作为参考进行道路选取符合数量、符合长度的定量评价和观察对比定性评价。试验表明本方法的选取结果与谷歌地图符合度很高。此外,与典型的基于路划长度和基于度中心度(degree centrality)的选取方法相比,本文方法更优。最后给出了本文方法优缺点的讨论和进一步研究的展望。     

面向微地图的地标提取方法及个性化寻路应用

地标在空间信息传输中具有重要作用,微地图为用户制作及传播地图内容提供平台。为提取符合人们空间认知的微地图地标,本文提出了一种由用户生成内容来提取地标的方法。① 计算公众认知度、城市中心度、特征属性值3个指标;② 利用熵值法确定各指标的权重,依据地标显著度差异分层获取地标,建立服务于微地图用户的地标集;③ 在用户制作及传播微地图的过程中,收集由用户生成的地标,丰富地标库,实现地标的二次传播,达到由用户生成内容提取地标的目的。实验选择兰州市安宁区的POI数据计算地标显著度,提取不同层次的地标,实验结果创建了服务于微地图用户的各层地标集,实例化利用地标连线完成寻路,绘制出满足用户不同需求的个性化路线。本研究应用于日常寻路,为微地图的快速绘制和将地标纳入导航系统提供参考,提高寻路效率。     

基于遥感与GIS的区域生态环境评价方法的研究

在对某地区进行生态环境评价研究过程中,往往很难准确合理地确定各类评价指标的权重。层次分析(AHP)与模糊数学(fuzzy mathematics) 综合评判法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价,建立模糊综合评价模型。确定地区的生态环境健康指标体系,分为目标层、准则层和指标层,并选取实验区的各类生态指标。采用组合赋权法确定各层次权重,然后计算出各指标的权重建立模糊综合评价模型,最后根据提取的遥感数据完成地区生态环境评价分级。运用基于AHP与模糊数学的综合评判法确定评价指标的权重,在GIS平台上对各评价指标进行加权叠加,得到地区生态环境的等级评价图,实现了地区生态环境评价。研究结果表明,使用该方法确定地区生态环境各指标权重所得的评价分级是与现实吻合的,这对于评价和保护地区生态环境具有现实意义。     

用灰色统计决策法作大气环境质量评价

本文把大气环境质量评价问题作为灰色统计决策过程处理。实例计算和分析表明:本文的方法不仅能对大气环境质量作出客观、综合评价,而且能同时确定各评价因子在评价等级中的权重,对实例的评价结果与实际情况相吻合。     

河系几何相似性的层次度量方法

已有的线群目标几何相似性度量方法主要基于数理统计的思想,通过统计整体变化信息计算几何相似性,缺少对局域特征的表达,并不适用于具有高度分形特征的河系。为此,本文将河系几何特征划分为3层次的信息特征：单条河流的形状特征、局部区域的结构特征、全局范围的分布特征。首先,结合角链码法与Hausdorff距离计算单条河流的形状相似度;然后,根据 “二八定律”确定局部特征区域,通过坐标系转换计算M： N的河系局域结构相似度;最后综合整体描述子得到全局分布相似度,并在该基础上,构建差异指标进行河系多尺度相似性计算与综合质量评价。实验表明,该方法的计算结果优于均值指标法,能有效应用于制图综合的质量评价。     

基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区算法

缓冲区计算是地理信息系统空间分析的基本功能之一。在矢量缓冲区研究方面,以往大多聚焦缓冲区生成算法,这些优化方法在单机计算环境中针对大规模空间数量数据的计算效率提升是有限的,因而需要并行环境下的改进方法来进一步破解计算瓶颈。本文基于Map Reduce计算模型和分布式内存计算框架,提出了一种基于空间填充曲线排列码划分的并行缓冲区分析算法(SPBM),基于空间填充曲线编码进行数据排序和范围划分,对跨越网格的数据采用近似切分方法,在考虑负载均衡的前提下对任务并行分解,之后按照给定深度的"树状"方式进行结果合并。本文在单机和集群两种环境下利用实际道路网等数据进行了实验。同等环境下,相较于目前流行的GIS软件——QGIS和Post GIS计算性能提升明显,相较于现有其他并行优化方法效率提升超过50%。这样的优化分析方法对于GIS中其他矢量分析算法的并行算法也具有一定的借鉴意义。     

顾及空间冲突的等级道路网变比例尺二次规划模型

变比例尺可视化技术被广泛应用于城市路网的地图制图,其基本思想是采用较大比例尺突出显示城区的密集道路,较小比例尺显示并不重要但对路网布局起辅助作用的周边道路。目前,不少研究是通过使用坐标转换公式及参数组合对路网进行变换,以得到较理想的变比例尺效果。然而,这类方法常难以避免路网较大的变形和道路要素的空间冲突。鉴此,本文结合顾及道路等级的形变约束规则和基于支持向量机的线相交约束规则,建立了二次规划算法的等级道路网变比例尺模型,动态优化道路网变比例尺的效果。本文以广州市增城区规划建设的“一核三区”道路网作为试验对象,分别与可调“放大镜”式地图投影和Focus+Glue+Context模型进行比较。实验结果表明,本模型能得到较为理想的变比例尺效果,且具有良好的自适应性和实用价值,为地图变比例尺可视化研究提供一种可控制地图变形过大和解决空间冲突问题的新方法。     

面向地图综合的VGI道路网重要度层次分解选取方法研究

自发地理信息数据具有现势性好、覆盖范围广、信息丰富、获取方便等特点,可作为全球范围内地理信息数据生产与更新的良好数据资料。但是由于数据的无尺度特性,导致自发地理信息道路数据细节过于繁杂,难以直接应用于生产。现有道路网自动选取算法在计算道路重要度时,对所有待选取道路的重要性进行排序,并依据重要性从大到小依次选取。这种方法忽略了选取过程中,道路网结构变化对道路重要性的影响。为此,本文提出了一种基于重要度层次分解的道路网自动选取算法,该方法针对自发地理信息道路网细节繁杂的特点,根据地图数据制图综合时逐级缩编的思路,采用基于层次分解的选取策略进行道路网选取：首先计算所有节点的重要度,然后剔除重要度最小的一些道路节点,并重新计算新的所有节点的重要度,重复上述步骤,直至所有道路节点排序完毕,从而可获得所有道路的重要性排序并完成道路网选取。利用开放街道地图道路网数据进行实验,实验结果表明本文算法选取结果优于网络中心性方法。     

多层次多粒度OSM路网目标数据质量综合评估方法研究

针对以往OpenStreetMap（OSM）数据质量评价中只考虑片面评价指标或只考虑单一层次评估对象的不足,本文选取典型研究区,以来自政府规划机构的权威数据集作为参照数据,基于模糊综合评价法,设计了质量评价指标与空间层次相结合的多层次多粒度OSM路网目标数据质量评估模型,从单一目标、群组目标和整体目标3个粒度,集成构建集个体数量控制与群体结构控制于一体的数据质量评估指标体系,并解决评估模型中隶属度确定与最优组合权重赋权的关键技术问题,实现了宏观与微观相结合、全局与局部相结合的OSM数据质量的多维度多层次综合度量。实验结果表明,该方法具有可行性和实用性,可为基于VGI数据源实现相关行业应用提供实证依据和可靠的数据质量评估方法。     

基于空间抽样的区域地表覆盖遥感制图产品精度评估——以中国陕西省为例

地表覆盖数据是研究气候变化、生态环境、地理国情和人文经济等方面不可或缺的基础信息,因此其质量的优劣将直接影响相关决策的可靠性。本文针对我国研制的首套30 m分辨率全球地表覆盖数据产品,通过分析其海量、多维、非均质等空间特点,对传统的制图产品精度评估方法提出了改进：以地表类型进行分层抽样,样本量的计算采用优化模型并以地类所占面积比为权重逐层分配,样本的布设则考虑层内对象之间的空间相关性,在地表数据自然分布的基础上,通过分析空间相关性指数来提高样本的代表性和精度评估结果的可靠性。因此,本文提出针对区域地表覆盖遥感制图产品的空间分层抽样方法,其将精度评估分成抽样方案（样本的定量估计）和布设方案（样本的空间布设）2个部分,并以中国陕西省地表覆盖产品为例进行区域精度评估实验分析,从全区7大类地表类型数据中抽取1467个样本,经过样本检验与精度计算,该区域产品的总体精度为79.96%,Kappa系数为0.74。实验结果表明,本文提出的基于空间抽样的精度评估方法可行可靠,实验区域产品质量较好,并为后续针对全球范围的地表覆盖产品精度评估方法提供了参考。     

基于空间抽样的区域地表覆盖遥感制图产品精度评估——以中国陕西省为例

地表覆盖数据是研究气候变化、生态环境、地理国情和人文经济等方面不可或缺的基础信息,因此其质量的优劣将直接影响相关决策的可靠性。本文针对我国研制的首套30 m分辨率全球地表覆盖数据产品,通过分析其海量、多维、非均质等空间特点,对传统的制图产品精度评估方法提出了改进:以地表类型进行分层抽样,样本量的计算采用优化模型并以地类所占面积比为权重逐层分配,样本的布设则考虑层内对象之间的空间相关性,在地表数据自然分布的基础上,通过分析空间相关性指数来提高样本的代表性和精度评估结果的可靠性。因此,本文提出针对区域地表覆盖遥感制图产品的空间分层抽样方法,其将精度评估分成抽样方案(样本的定量估计)和布设方案(样本的空间布设)2个部分,并以中国陕西省地表覆盖产品为例进行区域精度评估实验分析,从全区7大类地表类型数据中抽取1467个样本,经过样本检验与精度计算,该区域产品的总体精度为79.96%,Kappa系数为0.74。实验结果表明,本文提出的基于空间抽样的精度评估方法可行可靠,实验区域产品质量较好,并为后续针对全球范围的地表覆盖产品精度评估方法提供了参考。     

融合特征交叉与用户历史行为序列的微地图推荐

针对现有微地图（WeMaps）推荐算法未充分挖掘用户与微地图特征,推荐结果准确率较低的问题,提出融合特征交叉与用户历史行为序列的微地图推荐算法。首先,在用户与地图特征交叉过程中通过引入跳跃连接和多头自注意力机制,让不同特征组合能够自动获得权重,并通过在多个子空间下进行特征交叉获得了更丰富的特征组合信息。其次,在用户历史行为序列中引入了交叉注意力机制,捕捉与候选地图相关的兴趣点。最后,融合特征交叉和用户行为序列模块的输出,获得了综合多个维度的推荐结果。在公开数据集Criteo和自制微地图（WeMaps）数据集上的对数损失值分别为0.446 1、0.379 7,受试者操作特征曲线下面积值（Area Under the ROC Curve,AUC）分别为0.805 2、0.788 3。相较于本文对比实验中的二阶特征交叉模型,损失值分别降低了1.7%、14.2%,AUC值提高了0.8%、0.4%。相较于本文对比实验中的高阶特征交叉模型,损失值平均降低了1.3%、2.6%,AUC值平均提高了0.6%,0.2%。较低的损失值和较高的AUC值说明模型进行预测时具有较高的准确性和较好的分类能力。实验结...     

基于AHP与MapGIS的焦家金成矿带地质环境评价

地质环境评价可查明地质环境状态,有利于资源合理开发,有效减免地质灾害的发生。本文依据焦家金成矿带的地质环境特点及现状,选取地形地貌、工程地质类型、区域地壳稳定性、地下水环境质量、海水入侵、采坑及尾矿库、地面塌陷及伴生地裂缝、崩塌等12个评价指标,借助MapGIS强大的空间分析及信息处理能力,绘制相应的专题图,采用层次分析法（AHP）确定各指标的评价权重,采用综合指数法,对研究区地质环境进行评价,将焦家金成矿带地质环境质量划分为环境差区、环境较差区、环境一般区、环境良好区4个等级并进行分析说明。研究结果可为矿山环境的保护与修复提供对策和建议,为半岛蓝色经济区建设提供基础地质数据和科学依据。     

AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法

地图目标的形状在地图制图综合、空间查询等研究中发挥着重要作用。地图建筑物形状的识别与分类作为建筑物轮廓化简与典型化的基础,一直是制图综合研究的热点问题。目前,主要的建筑物形状识别方法主要依赖对建筑物轮廓的描述,对建筑物等地图面状要素的形态特征有较强的依赖性,通常只在应对特定类型的规则轮廓或直角化轮廓时能发挥较好的效果,对于形状不规则或复杂的情况识别不佳。本文提出一种AlexNet支持下的地图建筑物形状分类方法,将矢量地图中建筑物数据的形状分类问题,转化为建筑物栅格图像的分类问题,通过完成卷积神经网络的图形分类实现建筑物的形状识别。该方法首先结合空间认知规律提出一系列典型建筑物形状类型,然后利用矢量-栅格转换的方法从OSM数据采样单体建筑物栅格图像,通过人工标识获得建筑物形状分类训练样本,训练AlexNet卷积神经网络分类模型,最后利用训练好的模型对大比例尺建筑物数据进行智能形状分类与识别。本文利用北京、香港2个城市的OSM建筑物数据作为样本训练建筑物形状分类模型,并在广州部分城区的OSM建筑物数据上进行验证。相较传统形状相似性度量方法,本文提出的方法对实验区建筑物的识别分类总体查全率提高了2.48%,达到92.32%,对于较为复杂的形状（如T形、十字形）识别也具有更高的精度,查准率分别提高了13.83%和24.53%。实验结果表明本文提出的方法对建筑物形状分类的效果有明显提升,能够实现常见建筑物形状的有效分类,为下一步的建筑物化简、典型化等综合操作打下了基础。     

基于普查和手机定位数据的乡镇尺度人口空间化方法研究

人口在空间上的实际分布是人口地理学研究的基础和热点问题。目前全球不同尺度的人口空间化数据产品因生产方法、数据源等有较大差异,空间化产品的一致性存在较大差异,尤其是共性需求集中的1 km数据产品。本文以京津冀地区为研究区,基于2000年乡镇尺度的人口普查数据和可开放获得的手机定位数据,利用光影投射法计算人口分布权重,结合面积权重法和指数平滑法得到京津冀地区1 km分辨率的人口空间化结果PJ2000。该产品较好地反映了京津冀人口实际分布细节特征。经精度评定,PJ2000人口空间化的总体精度为90%,人口空间化相对误差小于0.5的乡镇（街道）数约占87%,PJ2000与2000年乡镇街道人口统计数据pop2000的相关系数r高达0.95。结果证明,结合乡镇尺度人口统计数据和手机定位数据等多源数据所构建的人口空间化模型,所获1 km分辨率人口密度数据集精度得到显著提高。     

动态权重约束下的农村机耕路提取方法

宽度窄、路面材质与农田差异性低是农村机耕路的特点,也是导致现有模板匹配方法自动化程度低的主要因素。本文针对这一问题,提出动态权重约束下的农村机耕路提取方法。该方法首先通过改进多尺度线段方向直方图（Multi-Scale Line Segment Orientation Histogram, MLSOH）模型,对机耕路局部道路方向进行预测,能够降低由于田埂干扰所导致的道路方向错误预测几率;其次为明确表征机耕路线性特征,对影像进行线段提取。并将局部区域线段长度作为权重动态分配的主要因子,对不同道路预测方向进行动态权重分配,以此解决路面宽度窄导致的匹配准确度下降问题。最后,将HSL色彩空间相似性分析模型与动态权重因子进行结合,构成HSL动态匹配模型,以此提高机耕路与农田之间的对比性。本文以3幅不同地区、不同类型的高分辨率影像为实验数据,与其他多个模板匹配算法进行对比分析,结果表明,本文方法道路提取的完整度、正确率以及质量均在95%以上。同时相对于其他方法,在保证机耕路提取精度的基础上,本文提出的方法具有自动化程度高的优点,并且本文的方法也适用于其他农村区域道路。     

日降水量的空间插值方法与应用对比分析——以深圳市为例

综合分析了四种空间插值方法,即距离权重倒数法、局部多项式法、普通克里金法和考虑海拔的协克里金法的特点,并以深圳市36个雨量站2006年雨季27天的日累计降水量数据为实例进行了研究和验证,采用交叉检验的方法对插值结果进行比较。研究表明,四种方法均能反映降水总体情况,但插值曲面相对真实曲面较平滑,距离权重倒数法的插值曲面最为平滑;多项指标比较显示,克里金法优于距离权重倒数法和局部多项式法。与普通克里金法相比,考虑海拔的协克里金法对插值精度没有明显提高。依照雨量站海拔、日均降水量分别对插值结果数据分组统计比较表明,海拔高的雨量站插值结果普遍大于实测结果,海拔低的雨量站则相反;日均降水量较大时(>50mm),插值误差明显增大。     

基于层次分析法的地质灾害易发性评价应用——以日照市为例

以基础地质数据为数据源,充分研究日照市地质灾害孕灾环境,采用层次分析法,分析选取地貌、构造、地层、岩浆岩、降水量和人类工程活动强度6种评价因子,建立层次结构模型,计算各个影响因子的权重,对各个因子进行分析并进行归一化处理,将各个评价因子与其权重进行加权叠加计算,最终得出日照市地质灾害易发性分区结果,划分出低、中和高易发区3类分区并完成精度检验。日照市地质灾害重点分布于沂沭断裂带的昌邑-大店断裂、安丘-莒县断裂通过的区域和低山、丘陵地貌区以及矿产资源开采引发的采空塌陷等地,此类区域需重点防治。采用层次分析法将地质灾害危险性评价过程层次化、定量化,从一个新的角度对日照市地质灾害危险性进行定量化评价和分区,分区结果较客观地反映实际情况。     

基于伪纯像元的精度评价策略及其应用

土地覆被是地球科学研究中的重要参量,评价土地覆被数据的制图精度是保障数据合理使用的前提。本文提出了一种基于伪纯像元的精度评价策略（伪纯像元策略）,即当低空间分辨率栅格窗口内对应的高空间分辨率数据中优势类别（面积最大的地类）的占比高于伪纯像元纯度阈值（代表像元纯度,取值范围：35%~100%,步长为5%）时,以此栅格窗口为基准生成土地覆被类型为优势类别的伪纯像元用于精度评价。以澜沧江-湄公河（澜湄）流域为试验区,选择GlobeLand30为参考数据,并基于混淆矩阵精度评价方法对比分析了伪纯像元策略与重采样法（最近邻法和众数法）在CCI-LC（300 m）和MCD12Q1（500 m） 2套全球土地覆被数据精度评价中的差异。结果表明：① 伪纯像元策略在35%~100%纯度阈值下对CCI-LC和MCD12Q1在澜湄流域评价的精度分别为72.76%~55.26%和71.44%~45.41%,比重采样法评价的单一精度（众数法：71.21%和70.54%、最近邻法：71.48和69.87%）能更好地反映像元纯度对土地覆被数据精度的影响;② CCI-LC的总体精度高于MCD12Q1,且2套数据的精度差随纯度阈值的增大而增加,CCI-LC和MCD12Q1在35%、100%纯度阈值下的精度差分别为1.32%和9.85%;③ 2套数据中耕地、有林地、草地和水体的分类精度均相对较高,而灌木林地（精度接近0）和裸地的分类精度均较低;④ 2套数据与GlobeLand30的空间不一致区域多出现在土地覆被类型高度异质化的混合像元区域,且随纯度阈值的增大,评价样本栅格更趋均质,混合像元对评价精度的影响也会递减。伪纯像元精度评价策略适用于跨空间分辨率土地覆被数据的精度对比,为评价全球土地覆被产品在区域尺度的适用性及适用范围提供了新的检验策略。     

一种基于多因子贝叶斯决策的泛在地图图像视觉平衡度计算框架

视觉平衡是影响地图信息传输效果的重要因素之一。由于泛在制图的非专业性,泛在地图图像的视觉平衡效果往往取决于制图者自身美学素养的高低,不具有可控性。因此,迫切需要发展泛在地图图像的视觉平衡度计算方法。现有的地图视觉平衡度计算方法存在因子不全、判别结果主观依赖性强等问题。针对这些问题,本文提出了一种结合地图图像计算特征与专家评价知识的泛在地图图像视觉平衡度计算框架。通过丰富地图视觉密度影响因子,并引入概率模型学习专家对泛在地图图像的评价知识,实现对泛在地图图像视觉平衡度复杂分布的有效判别。本文以专家问卷的方式搜集了30名地图制图专家对1 730幅泛在地图图像的视觉平衡评价数据,构建了一个泛在地图图像视觉平衡度评价数据集。将计算得到的地图视觉平衡指标作为贝叶斯决策器的地图特征属性输入,将地图视觉平衡的专家评价数据作为贝叶斯决策器的分类结果,利用最小错误率贝叶斯决策方法对泛在地图图像的视觉平衡度进行判别,有效解决了人为主观判别地图视觉平衡度存在的不确定性问题。经实验验证,该框架在本文构建的泛在地图图像视觉平衡度评价数据集上能取得82.85%的评价准确率。