Computational complexity of spatial reasoning with directional relationship

The property of NP-completeness of topologic spatial reasoning problem has been proved. According to the similarity of uncertainty with topologic spatial reasoning, the problem of directional spatial reasoning should be also an NP-complete problem. The proof for the property of NP-completeness in directional spatial reasoning problem is based on two important transformations. After these transformations, a spatial configuration has been constructed based on directional constraints, and the property of NP-completeness in directional spatial reasoning has been proved with the help of the consistency of the constraints in the configuration.     

邻接凸多边形方向关系计算及其推理

在对拓拟邻接凸多边形方向关系计算特殊性分析的基础上，提出了一个邻接凸多边形方向关系计算法和二维空间方向关系推理方法。与Voronoi图所表达的邻近拓扑关系相结合，该算法可以用于计算离散二维空间目标之间的方向关系。     

凹边形地标参照的主方向关系推理方法

空间推理是地球空间信息、人工智能、自然语言处理等相关领域的热点研究内容。主方向关系的表达与推理是空间推理的重要组成部分。针对空间方向关系矩阵对凹边形对象方向关系表达、推理的不足,研究依据目标对象与凹边形地标方向关系表达的不确定性,提出了凹边形地标参照的外部性主方向关系与内部性主方向关系推理方法。利用凹边形三等分仿射变换矩阵、自适应分割算法实现凹边形地标外部性、内部性参照对象表达;基于向量三角形法则与方向关系谓词,以方向关系的逻辑和、逻辑差合成代数运算推理2个地标、1个地标参照下目标对象与参照对象之间的主方向关系。通过实验与算例验证,证明凹边形地标参照下目标对象与参照对象的主方向关系推理可行性。     

三维体目标间拓扑关系与方向关系的混合推理

重点研究了三维空间中拓扑关系和方向关系间的混合空间关系推理。用Allen区间关系对描述基于投影的空间划分方法得到的方向区域和用九交矩阵描述的拓扑关系,用定义法研究混合空间关系推理,推理结果用组合推理表表示。     

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。     

基于约束条件的地图目标移位

地图目标移位是地图综合和空间信息可视化研究中的一个重要问题,其难点是如何在移位过程中满足一定的约束条件以保持目标之间的空间关系。本文以城市道路扩张为例,借助带约束性Delaunay三角网,结合有限元和空间推理方法,重点探讨顾及空间关系的基于约束条件的地图目标移位问题,并给出满足一定约束条件下的节点移位算法和计算实例。     

GIS空间方向关系形式化描述模型分析

空间方向关系是空间关系的重要内容,是地理信息系统(GIS)的基础理论问题之一,在GIS空间查询、空间分析、空间推理、制图综合等过程中起着重要作用。空间方向关系的理论研究相对于拓扑关系和度量关系的研究相对滞后。本文给出了空间方向关系形式化描述方法的分类,阐述了空间方向关系的形式化描述模型与表达方法,分析比较了各自的优缺点,并探讨了目前存在的问题和今后的发展方向。     

基于分布式GIS的一种矢量数据查询优化方法

分布式GIS的海量数据和有限带宽的网络资源之间矛盾日益突出,远程矢量数据的查询和海量数据传输成为解决问题的关键。在分析海量数据查询特点的基础上,结合空间数据库中数据层的查询优化方法和代价函数,提出了一个在客户端定义并使用代价函数优化动态规划的矢量数据查询方法,同时在客户端实现数据拓扑差查询。实践证明,该方法能够有效提高查询速度和保持全局网络负载的良好性能。     

Incorporating sprawl and adjacency measures in land‐use forecasting model: A case study of Collin County,TX

Sprawl measures have largely been neglected in land‐use forecasting models. The current approach for land‐use allocation using optimization mostly utilizes objective functions and constraints that are non‐spatial in nature. Application of spatial constraints could take care of the contiguity and compactness of land uses and can be utilized to address urban sprawl. Because a land‐use model is used as an input to transportation modeling, a better spatial allocation strategy for more compact land‐use projections will promote better transportation planning and sustainable development. This study formulates a scenario‐based approach to normative modeling of urban sprawl. In doing so, it seeks to improve the land‐use projections by employing a spatial optimization model with contiguity and compactness consideration. This study incorporates urban sprawl measures based on smart growth principles together with a mixed‐use factor, and adjacency consideration of nearby land uses. The objective function used in the study maximizes net suitability based on imposed constraints. These constraints are based on smart growth principles that enhance walkability in neighborhoods, promote better health for residents, and encourage mixed‐use development. The formulated model has been applied to Collin County, TX, a fast‐developing suburban county located to the north of the Dallas–Fort Worth metroplex. The suitability of land cells indicates the probability of conversion, which is calculated using spatial discrete choice analysis with Moran eigenvector spatial filtering for vacant cells at a resolution of 150 × 150 m employing factors of the built environment, and socioeconomic and demographic characteristics. This study demonstrates how spatial proximity between land uses, which has been ignored to date, can be used to control sprawl, resulting in better mixing of different land uses based on constraints imposed in a spatial optimization problem.     

图形数据与关系数据库的结合及其应用

将空间图形数据存入关系型数据是当前数据库和地理信息系统领域研究的热点和前沿,本文提出了一种将空间图形数据存入关系型数据库的数据模型,分析了数据模型的数据组织操作,空间图形要素表达以及数据模型体系结构,根据该结构模型,实现了在ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ关系型数据库中对空间图形数据进行存储、拓扑运算和拓扑分析的操作,最后,给出了一个采用该结构模型实现的基于ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据库平台的精简型空间数据库引擎Ｓｐａｔｉａｌ ＤａｔｌｂａｓｅＧｕｉｄｅ软件产品,及其在土地产权产籍信息系统领域的应用实例。     

GIS线目标间空间关系的集成表达方法

GIS中的线目标可以表达现实中一类广泛存在的空间实体,如地铁线、管线、道路以及河流等。以线目标为研究对象,基于分解与组合的思想,提出一种线／线目标空间关系的集成表达方法。在整体上,将空间关系分解为拓扑、方向和距离关系3种,并以拓扑关系描述作为方向和距离信息的载体,通过纳入局部的方向关系和距离关系,来集成表达两个线目标间的各种类型空间关系信息。其中在线目标间拓扑关系、方向关系和距离关系描述时,分别将它们分解为一组局部关系（或基本关系）,并通过对拓扑关系建立一定的排列顺序来进行描述。最后,通过一个简单例子说明本文提出的方法与Clementini和Di Felice（1998）的不同。以及本文方法对表达各种空间关系信息的可行性。     

基于上下文感知的地理信息服务发现与匹配技术研究

如何在网络上寻找到最适合的地理信息服务,即服务的发现与匹配技术的需求变得越来越迫切。本文结合普适思想提出了基于上下文感知的地理信息服务多级发现与匹配框架．包括基本描述、服务功能、约束条件、空间上下文4级匹配过程,并详细分析了空间上下文的建模与推理、地理信息相似性等关键技术,最终通过一个原型系统验证了该框架及关键技术的可行性。     

道路与建筑物空间冲突的几何相似性移位算法

保持建筑物群的空间分布模式一致是道路与建筑物空间冲突处理问题的难点。按道路对建筑物的包围程度,将道路与建筑物之间的关系类型划分为开放型、半开放型和闭合型。本文提出了基于几何相似性的建筑物移位算法,并以距离、角度和面积作为满足几何相似性的约束条件。以道路网眼为单位,采用最小生成树的方法生成建筑物群的骨架,以骨架的长度和角度特征分别作为建筑物移位的距离和角度约束条件,以建筑物与网眼的面积比作为建筑物移位的面积约束条件。针对可能出现的次生冲突,探讨了次生冲突的处理方法。试验结果表明,本文方法能够消除因道路拓宽导致的道路与建筑物冲突,并能完备地保持建筑物群的空间分布模式。     

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。     

三个目标间空间方位关系表达模型及其GIS应用

空间方位是一类重要的空间关系,它不同于目前研究较多的方向关系。空间方位关系描述的是三个目标间的空间关系,它的理论基础是基于射影几何中的三点共线不变性。本文首先阐述了空间方位的基本定义、表达基础以及它与拓扑关系、方向关系的区别。然后,重点回顾了6种较为有代表性的方位关系描述模型,指出了这些模型的适用性,并对这些模型进行了比较分析。最后,简要地分析了空间方位关系在GIS中的应用前景以及有待进一步研究的若干问题。     

Reasoning with uncertain points,straight lines,and straight line segments in 2D

Decisions based on basic geometric entities can only be optimal, if their uncertainty is propagated through the entire reasoning chain. This concerns the construction of new entities from given ones, the testing of geometric relations between geometric entities, and the parameter estimation of geometric entities based on spatial relations which have been found to hold.Basic feature extraction procedures often provide measures of uncertainty. These uncertainties should be incorporated into the representation of geometric entities permitting statistical testing, eliminates the necessity of specifying non-interpretable thresholds and enables statistically optimal parameter estimation. Using the calculus of homogeneous coordinates the power of algebraic projective geometry can be exploited in these steps of image analysis.This review collects, discusses and evaluates the various representations of uncertain geometric entities in 2D together with their conversions. The representations are extended to achieve a consistent set of representations allowing geometric reasoning. The statistical testing of geometric relations is presented. Furthermore, a generic estimation procedure is provided for multiple uncertain geometric entities based on possibly correlated observed geometric entities and geometric constraints.     

基于规则知识的空间推理研究

在一般空间推理的基础上 ,提出了空间推理扩展 ,即基于规则知识的空间推理。该方法结合了人工智能的基本原理 ,继承并发展了空间推理的方法学 ,其推理过程建立在空间知识与模型集成的基础上 ,以规则知识为推理控制 ,因而更符合实际 ,具有更大的灵活性。实例验证了本方法的正确性。     

层次空间推理的机制及其在路径寻找方面的应用

人类对所处的客观世界的认识,具有很明显的空间层次特征,每一层次包含了解决特定问题的必要信息,而层次空间推理是人类在解决具有空间特征问题时常采用的一种方法。本文在探讨了层次空间推理的定义、一般性框架的基础上,重点描述了它在道路网络的路径寻找中的应用。     

基于不确定性下的空间拓扑关系模型

论述了GIS中拓扑关系的重要性,论证了地理实体存在不确定性以及与确定性的相关问题,提出在不确定性下的一种统一的空间拓扑关系模型,概括了不确定性下的拓扑关系的研究进展.