基于拓扑参考的定性方向关系矩阵描述模型

定性方向关系描述是空间关系推理、空间关系语义匹配、模糊空间关系查询、面向对象遥感影像处理等的基础。针对现有定性方向关系模型存在的MBR区域描述缺陷,本文提出一种基于拓扑参考的定性方向关系描述模型,基于拓扑划分进行方向区域划分,定义拓扑参考反映不同拓扑划分中方向参考的变化,并以此为基础建立分层定性方向关系矩阵。新模型能够反映不同拓扑划分区域方向关系参考的变化,实现MBR区域定性方向关系的精确描述,能有效提高定性方向关系描述的精确性及准确性。     

线线拓扑关系5元组描述模型

线线间的拓扑关系比较复杂,目前很少有模型能对线线间的拓扑关系进行详细描述。9-Intersection模型是比较突出的模型,但是对部分线线间的拓扑关系也无法区分描述。提出线线拓扑关系5元组描述模型,该模型根据点集拓扑学,线由内部和端点构成,以及线线间的内部和端点只有相离、相交、相接、相邻和重叠,因而用2个元组来描述端点的拓扑关系,再用3个元组来描述线线内部的拓扑关系。     

基于空间映射观念的地图综合概念模式

基于关系代数的映射变换思想，将地图综合的概念框架划分为2种映射形式：空间实体映射和空间关系映射，根据变换前后空间实体数目的变化，空间实体映射进一步区分为1－1，n-1,n-m映射。空间关系映射则视为拓扑关系、距离关系、方向关系3种基本关系的复合变换。为描述综合过程中粗化表达，建立了“空间关系分辨率”概念，基于9交叉、主方向模型以及本文自行建立的“等距离关系”模型分别给出了拓扑关系、方向关系、距离关系中分辨率的表达方式。在概念级上讨论了2种映射在地图综合过程的表现形式，这一综合模式与传统方法的显著区别是，它强调了关系也存在综合的问题。     

三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立

本文借鉴二维矢量结构ＧＩＳ和三维几何造型理论，结合矿山与地质领域的应用特点，提出三维矢量结构ＧＩＳ的结点、边、环、曲面片、体之间的五组拓扑关系。以“界面引入－体划分”这一方法来动态建立与维护这五组拓扑关系，并用一棵“界面－体二叉树”来记录这一过程中界面与体之间的关系。     

地理信息系统中的拓扑数据结构

本文以一个有代表性的图形文件为例，阐述了地理信息系统中的一个重要概念－拓扑关系，并说明如何关系数据表来描述和表达图素的拓扑关系，以及拓扑关系的应用。     

基于拓扑约束的方向关系定性描述模型

针对原有方向关系矩阵模型对于参考目标MBR区域的方向描述缺陷问题,本文将拓扑约束引入方向关系定性描述,构建基于拓扑参考的方向关系定性描述模型,实现了MBR区域方向关系的有效表达。新模型首先将参考目标的MBR区域划分为不同的拓扑区域,提出方向关系拓扑参考定义;基于拓扑参考,分别对不同拓扑区域定义相应的方向关系矩阵;最后,根据参考目标与源目标间的不同拓扑关系,提出不同情况下方向关系分层定性描述策略。实验结果表明,新模型充分反映了拓扑关系对方向关系描述的约束关系,能有效提高方向关系表达的准确性和精确性。     

基于欧拉数的地籍拓扑关系计算

地籍实体间的空间拓扑关系是地籍信息系统时空数据组织与查询、空间数据质量控制、空间数据更新处理等的基础,然而现有拓扑关系模型在计算地籍实体间的拓扑关系方面存在不足。本文提出了一种基于目标整体交/差和欧拉数的地籍实体拓扑关系计算方法,其将目标看作一个整体,用目标整体间∩(交)、\(差)两个集合操作的结果来区分目标之间的拓扑关系,结果的取值包括内容、维数和欧拉数三个拓扑不变量。研究工作表明本文所提出的拓扑关系模型克服了现有拓扑关系模型在描述地籍实体间拓扑关系方面存在的不足,并且其已成功地应用到地籍空间数据更新处理中。     

不确定拓扑关系模糊推理

针对定性空间推理难以处理不确定空间拓扑关系推理的缺憾,将确定拓扑关系复合表推理方法扩展到模糊拓扑空间,建立了基于拓扑关系复合表的不确定拓扑关系模糊推理模型,设计了基于RCC5的拓扑关系复合表的模糊推理规则库和推理的方法流程,并结合具体计算实例对模糊推理模型进行了实验研究,推理结果验证了模型的认知合理性和可行性。     

基于模糊贴近度分析的不确定拓扑关系表达模型

根据人类对模糊空间关系的认知层次性特点,将不确定拓扑关系的表达归结为求解不确定空间关系实例与基本拓扑关系概念之间的隶属度。基于贴近度分析的基本方法建立不确定地理目标之间空间拓扑关系模糊表达模型方法。结合具体的算例说明基于该模型方法的拓扑关系模糊表达推算过程,并通过与经典的Egg—Yolk以及宽边界模型方法表达的拓扑关系表达结果进行对比分析,验证模型的合理性。     

基于单纯形的3D-GIS数据模型及其初步设计

本文分析了单纯形的特性,采用单纯复形表示地学３维目标体,定义了基于地学复形的３Ｄ－ＧＩＳ空间数据模型和空间关系及操作,对地学目标抽象表示为点、线、面和体４种类型。提出了基于地学复形空间表示方法的逻辑设计,以及４种空间目标类型的拓扑关系图。了其数据结构的定诳几种地此模型的插值的方法。     

二维空间关系定性表达模型的研究

通过对几种典型的定性表达模型的分析及比较,论述了单一模型实现空间查询所存在的局限,提出利用组合模型来表达空间关系的方法。最后结合空间查询中的实例,通过介绍如何同时运用二值拓扑关系模型和符号空间索引模型来实现同时包含拓扑关系和方向关系的复杂空间查询来说明这种方法。     

有向线与有向带洞面目标之间的拓扑关系研究

针对二维空间有向线、有向带洞面目标的特点，考虑有向线的起终点与有向带洞面目标的正反面，建立了有向线与有向带洞面目标之间拓扑关系与方向关系集成表达的DL-DRH模型(有向线-有向带洞面目标拓扑关系模型)。首先基于点集拓扑理论，构建了DL-RH模型(有向线-带洞面目标拓扑关系模型),得到143种DL-RH拓扑关系。进而根据交集位置特点，对DR-RH拓扑关系进行分类，给出了3类空间语义更丰富的DL-DRH拓扑关系。接着分析了DL-H模型(有向线-简单面目标拓扑关系模型)、DL-RH模型和DL-DRH模型之间的转换规则。然后利用7种拓扑关系规则证明DL-DRH拓扑关系的完备性。最后通过案例分析表明DL-DRH模型能准确、直观地表达有向线与有向带洞面目标之间的拓扑关系。     

基于网络模型的等高线群拓扑关系表示

等高线群拓扑关系的提取和表示是基于等高线的空间推理和地形特征挖掘的关键。在顾及地形特征的基础上,本文提出了一种拓扑关系网络来组织地理目标之间的拓扑关系,并进而提出分区二叉树、增量等高线树、等高线拓扑关系网三种拓扑关系网络来组织含未封闭等高线的复杂等高线群的拓扑关系,从而从根本上解决了等高线群的侧向不连续性,使基于等高线的空间推理更加简便和准确。     

四面体格网模型的三维拓扑关系计算

四面体格网(TEN)模型是一种重要的空间数据构模方法,侧重于三维空间对象内部的表达,但是存在着数据量大、计算速度慢的问题。三维拓扑关系是三维GIS的重要研究内容,为此,该文提出了面向TEN的三维拓扑关系计算方法。基于点集拓扑学理论,将TEN分解为内部、边界和外部3个集合,并使用9交模型描述了TEN/TEN的8种拓扑关系;设计了面向TEN的三维拓扑关系计算流程,详细阐述了面向TEN的三维拓扑关系计算的核心算法;基于提出的三维拓扑关系算法,设计了面向TEN的拓扑关系计算实验。实验结果表明:该文提出的面向TEN的三维拓扑关系计算方法,能够满足TEN之间拓扑关系计算的需求。     

基于25交模型实现带洞面域拓扑关系描述模型间的转换

目前研究已提出了多种带洞面域拓扑关系的描述模型,建立不同模型之间的联系可发挥这些模型在拓扑关系推导和分析中的优势。本文对比分析了基于点集拓扑和对象分解两种方法的6种拓扑关系描述模型,通过定义两个25交关系矩阵操作算子,建立整体面域与分解区域间的拓扑关系计算方法,实现了拓扑关系描述模型之间的转换。理论证明,表明关系矩阵表和扩展9交集模型,以及4元组模型与25交模型在表达拓扑关系的能力方面是一致的且可以相互转换,关系矩阵表可转换为25交模型和9交模型。实例分析说明本文方法可以利用25交模型的“桥梁”作用实现多种模型之间的转换,描述具有特定结构带洞面域间的拓扑关系。     

基于粗集的多尺度空间拓扑关系不确定性定量评价模型

空间拓扑关系不确定性的定量评价可为多尺度拓扑关系一致性的自动评价、空间推理与空间查询等应用的可靠性提供依据。定义了基于几何度量的拓扑距离,构建了拓扑关系不确定性的粗集表达模型;提出了不确定性粗集表达中拓扑距离的量化方法;进而提出了基于粗集的多尺度空间拓扑关系不确定性度量指标。实例研究证明了本文提出模型的科学性与合理性,该方法可用于多尺度表达过程中引起的拓扑关系不确定性的定量评价。     

时空拓扑关系的集成表达

针对地理实体之间的时空拓扑关系,阐述了当前被普遍接受的空间和时态拓扑关系模型、基于点集和逻辑谓词集的描述方法。基于8种时态和空间拓扑关系逻辑谓词,提出时空数据库中时空拓扑关系集成表达(或称联合表达)的64种情况,分别利用英文缩写字母和关系图2种形式对其进行了描述。最后,通过示例的应用说明时空拓扑关系集成表达的具体情形。     

多尺度空间对象拓扑相似关系的表达与计算

研究了空间数据多尺度表达中,在进行模型综合时空间对象拓扑关系的表达、变化和相似性。基于空间对象之间拓扑关系的概念邻域,给出了空间对象拓扑关系相似性的定义以及在数字景观模型中拓扑关系相似性的度量方法,为空间数据的多尺度表达提供了拓扑关系分析和评价手段。     

面向带洞面状对象间的拓扑关系描述模型

为研究带洞面状对象间的拓扑关系,提出了一种25IM(25交集模型)。以点集拓扑理论为基础,对带洞面状区域的内部、边界和外部进行定义。分析了9IM(9交集模型)在表达带洞面状对象间拓扑关系方面存在的问题,将带洞面状对象分为内部、外边界、内边界、外边界外部、内边界外部共5部分,提出了一种5×5的矩阵模型,即25IM。基于点集拓扑理论,定义了8条规则来排除不符合逻辑的拓扑关系。基于25IM,对8种基本拓扑关系:相离、相接、重叠、覆盖、包含、相等、被覆盖和被包含,进行细分描述。结果表明,本文提出的25IM能够更为详细地表达带洞面状对象间的拓扑关系。     

基于GML的空间数据拓扑表达

拓扑关系是GIS中重要的基础理论问题之一,GML为空间数据拓扑表达提供了一种全新的手段。介绍GML及GML3.X中定义的拓扑模型,并以点线面等的表达为例阐述基于GML的空间数据拓扑表达。