移动目标空间拓扑关系的度量描述

针对传统9交模型对移动目标空间拓扑关系表达及量化描述的不足,基于格网化思想,提出了度量参数量化描述的方法。首先对移动目标和参考目标进行格网化,划分为固定大小的格网阵列;然后利用9交模型确定空间目标间拓扑关系的形式化描述;最后引入内部分量、边界分量、外部分量3种度量参数对移动目标空间拓扑关系进行度量化描述。试验证明,该方法计算简单、直观,能更加有效地度量移动目标间的拓扑关系。     

动态数据空间分析的不确定性问题——以城市中心识别为例

动态数据在空间分析中存在不确定性问题。以手机定位数据为例来识别城市中心,探索可塑性面积单元问题和不确定的地理情境问题,发现群体活动强度的空间自相关程度受到采样区域划分方式和分析单元大小的影响,地理情境的时空动态变化也会带来不确定的地理情境问题。讨论了减轻不确定性的可能方法。     

基于地理格网的地理国情信息统计分析初探

地理格网是对地球表面按一定数学规则进行科学划分而形成的格网系统和建立统一格网与编码索引体系的技术。基于地理格网对地理国情信息按几何类型进行统计与分析,形成了以格网为基础的地理国情信息,实现地理国情信息以不同格网单元为基础的空间分布统计与研究。     

利用层次空间推理进行城市空间信息多级网格划分

提出了城市基本单元网格的概念,并对其划分原则进行了探讨。采用层次空间推理理论,设计了城市单元网格划分算法。实验结果表明,采用城市基本单元网格作为社会经济信息采集的基础,能通过基本单元网格的聚合得到不同层次的多级网格,从而实现社会经济信息的共享。     

基于域模型的城市空间网格划分

城市网格管理系统作为解决当前城管问题的一个有效手段,最基础的一步是划分空间网格,而城市区域的划分实际上是对其中分布的地理要素进行分区存储。通过对基于域模型的城市空间网格划分的重点分析,以建设部门推荐标准“城市市政监管信息化单元网格划分与编码”中七项原则为基础,提出了一系列以地理要素细分城市空间网格的方法,并给出了实验结果。     

顾及格网属性分级与空间关联的人口空间化方法

现有人口空间化方法多基于行政单元构建回归模型并分配格网单元人口,但分析单元的尺度差异引发模型迁移问题。同时,格网特征建模仅考虑格网自身属性,导致格网间空间关联被人为割裂。为此,基于随机森林模型提出一种顾及格网属性分级与空间关联的人口空间化方法。该方法在格网特征建模中:（1）基于自然断点法构造建筑区类别约束的夜间灯光分级特征,并在行政单元尺度统计各等级网格占比作为训练输入,以减小模型跨尺度误差;（2）利用核密度估计刻画邻域兴趣点（point of interest, POI）对当前格网人口分布的影响及距离衰减效应;（3）基于叠置分析统计不同类型建筑区轮廓包含的各类POI数量,提升特征建模精细度。选取武汉市作为实验区域,在街道尺度与WorldPop、GPW及中国公里网格人口数据集进行对比验证方法的有效性。结果表明,该方法的平均绝对值误差仅为对比数据集的1/6~1/3。此外,还探讨了特征构成、格网大小及核密度带宽对精度的影响。     

基于EQG的WGS-84椭球面等面积格网剖分模型

针对目前等面积全球离散格网模型的不足,提出一种新的等面积椭球面四叉树格网剖分模型,并以WGS-84椭球体为空间基准,阐述该格网的剖分原理及节点坐标计算方法,并对不同层次格网的几何变形进行分析。结果表明:所得格网单元均匀,面积相等,且具有层次性、嵌套性、易于多分辨率的建模等特点。     

一种改进的近似等面积QTM剖分模型

为克服传统QTM格网面积变形较大的缺陷,在"纬线法"剖分的基础上,引入变经纬度等面积剖分的思想,提出了一种新的等面积改进剖分模型。该模型通过调整纬线的位置,确保两条相邻纬线间的格网面积总和无变化,从而达到控制QTM格网面积变化及变化积累的目的。试验结果表明,该改进模型在保留了"纬线法"QTM剖分的优点(如计算简单、与经纬度格网间的对应关系明确等)以外,还具有以下优势:1模型的收敛性更好,格网单元面积最大、最小比最终收敛到1.38,远小于"纬线法"的1.73;2中低纬度区的格网单元面积变化较小,分布连续,且随剖分层次的增加,变化大的格网区域逐渐向两极移动集中;3格网单元的面积变化不会随层次的增加而累积增大。     

基于移动网格点云精简算法的研究

针对三维激光点云数据精简问题,提出一种基于移动网格划分的精简算法。基本思想是首先将点云模型空间网格化,再依据距离阈值对网格进行二次网格划分,利用权重值大小筛选出合适点,最后移动点云模型包围盒最小点位置,重新进行二次网格划分和点云筛选,最终完成点云的精简。实验得出,可移动网格划分的点云精简算法在精简效果与时间效率上均具有显著的优势。     

三维空间格网的多尺度整数编码与数据索引方法

本文针对三维空间索引方法存在的问题,提出了一种适用于三维空间格网化区域的多尺度整数编码与索引方法。该方法利用整数对由规则格网划分的空间区域进行统一编码,形成了一种包含格网大小关系和格网尺度变化的树状结构,体现了不同尺度格网之间的包含/被包含、相邻等空间关系,最终实现了对多种尺度格网的统一整数编码化处理。在此基础上,还研究了层级运算、编码与格网坐标转换运算、父单元查询和子单元查询等基本运算方法,并与Oracle Spatial的三维R树索引进行比较,设计了对比试验。结果表明,三维空间格网的多尺度整数编码在数据导入、索引建立及区域查询三个方面均优于Oracle Spatial的三维R树索引方法,其效率分别提高了约2倍、46倍和4倍。     

城市统一空间基础网格划分与应用模式研究

基于城市统一空间基础网格划分的项目实践,举例分析了城市统一空间基础网格划分的必要性,确立了统一空间基础网格划分的基本原则,提出了城市统一网格金字塔数据模型和统一网格编码要求,并对具体的应用模式和要求进行了分析。     

基于轴线法和POI数据双重视角的城市空间协调性研究

城市空间结构的合理性影响城市的持续稳定发展。本文使用格网法、核密度分析以及空间句法的轴线模型,将POI大数据与交通路网数据相结合,基于格网尺度对可达性与POI密度进行交叉对比分析,进而得到双重约束下的武汉市中心城区空间结构特征类型与空间分区方案。结果表明:1)武汉市中心城区POI密度呈“一心独大”的非均衡式分布,可达性则呈现“一核两翼”的空间结构;2)在双重约束下武汉市中心城区可划分为三类空间,总体呈“两带多区”的空间结构形态。该研究基于网格尺度构建了城市空间结构研究新思路,可为城市规划布局及国土空间格局优化提供方法参考和决策依据。     

混合式球面退化剖分模型的设计与编码

为了解决球面退化四叉树格网(DQG)模型孔径较大、格网单元面积分布不均匀以及三角格网单元应用不完全四叉树剖分的问题,通过控制单元面积的思路设计了一种格网单元孔径更小、分布更均匀的四边形(中低纬地区)与三角形(高纬地区)的混合格网模型——混合式球面退化格网模型(MSDG);并对所有格网单元利用四叉树进行编码。通过对格网单元的几何属性统计分析发现,该格网模型的几何属性与DQG模型相比,其单元面积变化更小、分布更加均匀稳定。     

一种基于模糊长短期神经网络的移动对象轨迹预测算法

预测移动对象未来某时刻位置能够为城市规划与管理、城市公共安全、城市应急指挥等提供重要的决策依据,也可为个性化信息推荐、广告定投等基于位置的服务应用提供技术支持。已有预测算法多采用固定格网剖分,位置相近轨迹点常被划分至不同格网,使得潜在轨迹模式被忽略,降低了预测精度。此外,已有预测模型不能有效学习到长序列轨迹有效信息,造成长期依赖问题。本文提出一种基于模糊长短时记忆神经网络（fuzzy long short term memory network,Fuzzy-LSTM）模型的移动对象轨迹预测算法,引入模糊轨迹概念解决固定格网剖分所导致的尖锐边界问题,并对传统LSTM进行改进,综合利用移动对象历史轨迹邻近性和周期性出行特征,提高移动对象轨迹位置预测精度。最后,采用某市10万用户连续15个工作日的移动通讯信令轨迹数据集对方法进行试验分析。结果表明,本文方法在30 min预测周期内的预测平均准确率达到83.98%,较经典的Naïve-LSTM预测模型和NLPMM预测模型分别提高了4.36%和6.95%。     

空间划分多因子耦合PDE模型与算法

为研究非凸空间离散数据的空间划分,建立了耦合数据集的凸凹性、数据规模、离散度的空间划分的数学模型。利用Laves划分标识[36]对非凸空间离散数据进行有限区域变比例划分,然后通过地形曲面微分单元与数据规模的偏导函数关系,耦合离散度计算空间划分的单元间距和数量。最后通过构建DEM,可视化验证和对比分析发现,耦合模型能够计算出非凸离散空间数据空间划分单元的间距和数量,也能实现不同分辨率的划分单元的无缝拼接;且当试验数据从110组递增至440组时,该模型耗时仅是[44]标识划分和Delaunay的1/10~1/3,且随数据规模成倍增加时耗时基本呈线性增长,收敛性较好,但耗时随离散度增加而增长。     

空间格网化燃气管网风险评价

本文基于空间格网化思想,综合利用空间格网模型、城市地下燃气管网危险度分析模型和承灾体易损性分析模型,实现城市地下管线风险评价空间化、可视化。通过格网化空间分割,可以减少管段划分环节人为主观因素的影响。风险空间可视化为用户提供了事故威胁对象、位置和风险大小的空间信息,为用户风险空间认知提供形象、直观的工具,结合报表等数据实现精确又形象的风险认知,为决策者进行城市燃气管网规划、改造、运营决策提供科学依据。     

基于动态格网的基准地价评估模型

随着格网技术在土地价格评估领域的不断发展,格网的划分可以对基准地价的评估起一定的支撑作用,并也可为城市规划管理、投资决策、商业选址、房地产地价等领域提供一定的依据。本文在方格网法评估商用土地基准价格的基础上,引入GIS格网技术,将格网与土地资源的分析管理结合起来,提出了基于动态格网的基准地价评估模型。根据最初的格网边长初始值,进一步计算格网内偏差百分值,利用格网内偏差百分数不断修正格网边长的大小使其满足误差范围,确定最佳格网边长,计算格网单元的基准地价。     

RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析

传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(Nlog N)~O(N2)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化。在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪。本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论。试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为O(N);在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差。RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效。     

城市地理国情监测统计单元网格划分方法研究

地理国情监测是我国测绘和地理信息发展的重大战略之一。其中地理国情监测单元网格划分是进行统计分析得到地理国情监测成果的基础。针对城市若以区为统计单位,统计单元网格过大,或以社区为单位,社区界线在图上位置不是很明确。本文提出在行政区划界线（区界）的基础上,采用道路网、河流、湖泊等构建网格,采用渐进式的综合方法对网格进行聚合,得到城市统计单元网格。试验证明,该方法可作为城市统计单元网格的划分方法。     

高精度曲面建模的三维地形可视化研究

根据高精度曲面建模理论(HASM)中曲面单元算法的特点,提出基于视点的多分辨率LOD实时生成算法。该方法通过对规则格网的DEM数据进行划分,以单元分片为基本单位对DEM数据进行组织。根据各曲面单元与视点的相对关系,以不同间距对曲面单元进行内插,实时重建视景内的三维地形。在实时显示过程中,对硬盘中的数据进行实时读取,采用多线程技术对图像渲染操作进行处理,实现了对DEM数据的实时计算、动态显示。该方法无需对规则格网DEM数据建立空间层次组织结构,在对虚拟地形进行实时漫游过程中,存储空间占用少,不受数据规模的影响。