GIS的空间数据多比例尺表达与处理概念框架

概念框架是制图综合研究中的一个非常重要的内容,但少有关注。GIS中空间数据的多比例尺表达和处理的概念与制图综合既有联系,又有区别。本文旨在研究满足GIS应用目的空间数据多比例尺变换问题,基于大量文献对空间比例尺、人工制图综合、数字制图综合、地理数据库、地图数据库以及概念框架的相互关系进行了研究和探讨,设计出一种GIS环境下的空间数据多比例尺表达与处理的概念框架,并通过实例进行了验证。     

空间信息源的多尺度地形图智能化缩编方法与应用

多尺度地形图生产和建库是基础地理信息系统建设的重要内容,也是信息库建设的重点和难点。小比例尺地形图,一是按照相应比例规则进行实地测绘,二是采用制图综合逐级缩编,但无论哪种方法都存在着时间长、效率低、更新困难,质量因人而异等缺陷。基于空间信息源的多尺度地形图智能化缩编,借助空间信息数据的整体性、适应性、拓展性、算法先进性和超强分析能力,运用空间信息拓扑关系,建立基本比例尺图形数据库,在信息数据库中智能化完成梯级比例尺缩编、跨比例尺缩编及任意比例尺缩编,自动快速建立相应比例尺图形数据库,同时保障多尺度图形数据库及时更新和维护。该方法克服了传统测绘与缩编地形图的弊端,保障系列比例尺地形图与基本比例尺图形数据库的一致性、实时性,满足各层次、各行业用图需求,方便快速建立城市DSM地表模型和空间真三维地理模型,具有成本低、速度快、精度高、通用性强、按需供图的特点和优势。湘潭市工程实践证明:基于空间信息源数据的地形图智能化缩编的体系、架构、理论和方法是可行的,有广泛推广应用价值。     

基于空间信息源的多尺度地形图智能化缩编体系研究与实践

各种比例尺地形图担负着不同的社会、经济职能,多尺度地形图生产和建库,是基础地理信息系统建设的重要内容,也是信息库建设的重点和难点。以往获得较小比例尺地形图成果,一是按照尺度划分规则分别测绘,二是采用制图综合软件逐级梯度缩编,无论哪种方法都存在着效率低、时间长、更新困难、质量因人而异的缺陷。研究采用新的技术方法,基于空间信息源的多尺度地形图智能化缩编,借助空间信息数据库的整体性、适应性、拓展性、算法先进性和超强分析能力,运用空间信息拓扑关系,建立基本比例尺图形数据库,在信息数据库中智能化完成梯级比例尺缩编、跨比例尺缩编及任意比例尺缩编,自动建立相应比例尺图形数据库,同时保障多尺度图形数据库及时更新和维护,克服传统方法测制与缩编各级比例尺地形图的弊端,保障系列比例尺地形图与基本比例尺图形数据库的一致性、实时性,满足各层次、各行业用图需求,方便快速建立城市DSM地表模型和空间真三维地理模型。该方法具有成本低、速度快、精度高、通用性强、按需供图的特点和优势。湘潭市数字城市工程实践证明:基于基础信息源数据进行地形图智能化缩编的体系、架构、理论和方法是可行的,且具有广泛的社会推广应用价值。     

地图概括中空间目标几何信息传递模型研究

地图概括是实现多比例尺地图生产和更新的一种重要理论方法。目前,国际国内制图学界对地图概括的研究主要集中在发展地图概括算法方面,在地图概括的质量评价方面的研究还很少。为此,本文以信息论为理论基础,以地图概括中空间目标几何信息的传递问题为研究对象,以相应空间目标几何信息的传递效率来度量地图概括中单个空间目标的概括质量。首先,建立了地图概括的空间信息传递模型,描述不同比例尺地图之间空间信息的传递过程。进而提出了地图概括过程中空间目标(即:线和面目标)几何信息的传递模型,并且对地图概括中空间目标几何信息的传递状况进行了评估,给出了具体的计算和实现方法。最后,通过实验初步验证了地图概括中空间目标几何信息传递模型的可行性。     

基于计算网格的DEM空间分析系统

计算网格技术可以解决DEM空间分析中大数据量和高密度计算对计算资源的需求。计算网格平台Alche-mi给出了模型系统的架构设计和层次设计,将系统划分为DEM分析服务器、计算网格节点和空间数据库服务器;通过集中式空间数据库服务器和基于数据分解的方法设计了系统的并行算法。实例结果表明,应用网格技术可以显著提高大计算量DEM模型分析的运算效率,具有重要理论和现实意义。     

空间目标匹配在“天地图·福建”道路数据融合中的应用

数据融合是"天地图·福建"建设的最重要内容之一,每年都会进行1次,其成果是"天地图·福建"电子地图等产品的主要数据源。由于道路数据来源比较多,不同来源的数据之间的变化需要人工提取,导致数据融合耗时费力。本文引入空间目标匹配来提取不同来源道路数据的变化信息,分别使用不同比例尺和相似比例尺的道路数据进行了两次实验,不同比例尺道路匹配精度达93.3%,相似比例尺道路匹配精度达99.4%。空间目标匹配能有效解决属性不一致性问题,提高道路数据融合的效率。     

无级比例尺信息提取技术在北京城镇道路中的应用研究

文中所叙述的无级比例尺信息提取技术,是基于GIS空间处理技术、空间分析模型、空间查询方法并结合AHP层次分析数学方法,进行模型研究并最终在集成开发环境下模拟并实现了信息提取的过程.本模型的研究是以北京市城区道路为基础研究数据.在DOTNET语言环境下结合ArcEngine9.0组件技术建立信息提取模型,在实验中反复修改模型参数,在保持北京市城镇道路整体轮廓的同时,最终形成了城镇道路的无级比例尺信息提取模型.     

嵌入式GIS中多尺度道路网路径规划方法的研究

针对大区域路径规划问题,论述了道路层次划分模型和多尺度道路网数据库的建立,提出了构建多级道路网拓扑结构的方法,利用层次空间推理和改进的启发式A*算法进行最优路径的选取。     

中国地质调查局 2007年地质调查十大进展

中比例尺基础地质空间数据库全面开放2007年,中国地质调查局宣布,全面开放中比例尺基础地质图空间数据库,在线提供5000余种数字化图文地质资料及系列数据产     

基于多尺度空间地图数据库实现区间无级比例尺地图制图的研究

结合实际应用,以实现某区间无级比例尺地图制图为出发点,研究了多尺度空间地图数据库的建立和维护更新方法,开发了基于多尺度空间地图数据库制作区间无级比例尺地图的地图制图系统。     

数字化地图制图要素分类编码

数字化地图是地理信息系统建设的主要数据来源之一。数字化地图数据与地理信息数据的一致化,是地理信息系统建设,也是数字地图数据规范化的一项重要任务。实施地理信息系统数据工程时,人们往往在数字地图上对"地理信息要素"分类与代码进行工艺性扩展,没有有效区分数字地图制图要素与地理信息要素,从而导致不同的地理信息系统,形成不同的地理信息要素分类编码体系。本文认为,在本体论意义上,地图制图要素与地理信息要素是不同层面的概念。因此,本文根据功能特征,把数字地图制图要素划分为两类,一类是纯粹的地图制图要素,一类是G IS要素,并引入虚要素概念,把要素代码划分为G IS码、伪码、虚码三种类别,以此解决数字地图要素与地理信息要素的概念冲突,实现数字地图制图要素分类编码的可操作性,达到数字地图数据与地理信息数据一致化的目的。本文同时举例说明了符合地理空间信息要素分类代码标准要求的数字地图制图要素的分类编码方法。     

支持自动综合的多尺度三维建筑组织与管理

多尺度数据的有效组织与管理是实现三维建筑自动综合及多尺度应用的基础。本文对空间数据综合与多尺度表达数据管理方法的研究现状进行了分析。根据三维建筑自动综合的特点,本文提出了一种基于R树的多尺度三维建筑空间索引模型——GAMR树（Generalization Area Multi-representation R Tree）;对GAMR树的定义和结构进行了详细描述,设计了顾及GAMR树高度与所选长度阈值关联关系的索引构建方法。针对三维建筑特点,设计了一种支持多尺度区域对象完整查询的检索方法,并根据建筑特征的可辨性,实现了顾及视线角度对投影长度影响的三维建筑模型多尺度可视化方法。实验证明,GAMR树能很好地适用于三维建筑多尺度模型的组织与管理,对三维建筑几何模型的自动综合具有重要意义。     

综合多层优选尺度的高分辨率影像分割

采用面向对象方法处理高空间分辨率遥感影像时,影像分割质量对后续影像的信息提取结果影响很大。本文主要针对高分辨率影像分割中地物多尺度的问题,提出了一种基于多层优选尺度的高分辨率影像分割算法。该算法首先采用一系列规律变化的尺度对高分辨率影像进行多尺度分割,然后通过单分割层全局标准差的变化与尺度的关系确定一组最优分割尺度。在此基础上,通过各优选分割层之间的包含关系,局部建立多层次对象树,从整体上形成影像森林;通过局部同质性异质性综合评价指数的比较及父层光谱特征的限制来选取多层次对象树中的优势对象,从而获得最终的高分辨率影像分割结果。最后,本文分别采用了Geoeye和ZY3多光谱影像进行了2组分割实验,结果表明本文算法能有效地提高正常分割影像对象的比例。     

综述与展望：地理空间数据的管理、多尺度变换与表达

多尺度表达是地理空间数据的重要研究内容之一。本文从地理空间数据管理、地理空间数据尺度变换以及地图多尺度表达3个方面对地理空间数据的多尺度表达研究现状进行归纳和总结,对研究成果进行系统分析与展望。主要分析包括：① 在地理空间数据管理的多尺度数据库与多尺度空间索引方面,多库多版本、一库多版本和一库一版本数据库能够帮助多尺度表达方法构建较好的数据支撑,层次化的多尺度空间索引也是主流的多尺度数据库构建结构。但目前多尺度数据库与多尺度空间索引方法还不具备解决不同层次数据的集成与匹配能力,对不同尺度数据进行实时一致性调整的能力不足;② 在地理空间数据多尺度变换方面,地图自动综合能够较好地与人工智能技术相结合,但由于知识获取的限制,距离实现完全自动综合仍有一段距离;且当前智能化的自动综合研究相关成果主要用于辅助决策,对综合知识的自主学习有待进一步研究;目前多数研究是基于离散的尺度变换模式,对连续尺度变换能力不足;且缺乏强有力的质量控制机制,自动尺度变换结果存在较大的不确定性;③ 在地图多尺度表达方面,地图数据类型多源、种类丰富且使用灵活,多尺度显示的复杂性较高,当前地图可视化对地理信息中隐藏的现象与规律有待进一步挖掘。最后,从智能化自动综合方法、连续多尺度表达模型、深度学习与制图综合及“新”时代多尺度表达等方面对未来发展进行了展望。     

山地垂直带谱数字识别的技术实现和图谱构建

山地垂直带谱是地学信息图谱的一个重要组成部分。"带谱数字识别"就是利用现代数字方法和数据,对客观存在的山地垂直自然带谱进行提取,获取比较完备的山地垂直带连续图谱模式。这是从传统山地垂直带研究走向地学信息图谱研究的重要步骤,有助于使我们对山地垂直谱的认识上升到地学信息图谱的高度。本文探索MATLAB语言快速、准确地实现各种识别算法,结合VB.NET构建的用户操作界面,实现带谱的信息提取、分类集成和多样化表达。山地垂直自然带谱的数字识别分为3种不同的模式:山系单侧、山体单峰和山体多峰;依据各自不同的识别算法,可以得到山地连续的带谱模式。本文全面介绍了数字带谱、带谱数字识别的含义,以及数字识别模型的原理、算法和原型系统等实现过程。     

地理信息资源共享服务平台建设构想

在"数字中国"、"数字省区"、"数字城市"建设如火如荼的背景下,以地理信息资源共享交换与空间数据资源整合为目标的各类地理信息资源共享服务平台纷纷投入建设.本文从地理信息的自身特性和信息化社会需求出发,论述构建国家地理信息资源共享服务平台的必要性,并提出符合我国国情的地理信息资源共享服务平台的建设构想,以及共享服务平台的主要建设内容和所需解决的关键技术.     

1:500000数字地理底图数据库的建立与应用

数字地理底图具备地图数学基础和基本地理要素(水系、居民地、交通、行政区界、地形等)，它是用作专题地图数据库或专题地图产品的骨架和控制的统一地理基础的数字地图。其主要作用是为专业部门建立专题数据库、编制各种专题图提供基本的数学基础、自然要素和人文要素，用于专题信息的定位，表现其与周围地理环境的关系和分布规律。是为满足各专业部门对地理信息数据的需求而开发的制作周期短、针对性强、信息量适中、易于使用、能够快速提供的数字地图产品。是对多尺度、多种类基础地理信息数据产品的补充。     

城市道路网的多尺度连续变换方法

本文提出了一种多比例尺道路网的连续变换方法,旨在解决在信息化大地图环境下城市道路网的多尺度连续表达需求。该方法首先对2种比例尺的道路网数据进行拓扑重建预处理,然后利用概率松弛匹配方法识别二者的要素对应关系。根据要素对应表,将2种比例尺道路要素分为1:1对应线状要素、1:0单独线状要素和M:N复杂线状要素3种情况：（1）对于1:1对应线状要素,本文采用简单线性Morphing变换方法;(2)对于1:0单独线状要素,首先对道路要素的直角特征进行识别,并定义直角及其前后一定范围内的线段为直角子线段,在此基础上,利用Douglas-Peucker算法将分割后的道路要素进一步分割,然后将直角子线段的起点和终点作为断点切割原道路要素,以顶点连续移位的方式实现连续综合变换;(3)对于M:N复杂线状要素,采用渲染颜色逐渐淡出的方法进行连续表达。最后,将3种情况的连续变换结果进行叠加组合。实验结果表明,本文方法能够获得良好的多尺度连续表达效果。     

逆向热力图的绘制方法

热力图是对数据的一种直观的表示方法,在空间大数据挖掘和知识发现的研究中具有良好的展示效果。本文研究了一种逆向渲染流程绘制热力图的方法,提出了将渲染器像素映射的地理空间作为计算分析的空间粒度,解决了热力图影响力叠加规则依赖于渲染器机制的缺点。逆向渲染热力图方法使用地理距离与绘制像素结合计算得到分析点缓冲区半径系数和影响力参数,以此来减弱在不同的地图尺度下热力图的形变程度。采用Kapur多级分割算法自动探测图像阈值得到色彩梯度,优化了热力效应的分级展示,在视觉效果上数据特征更加美观清晰。本文通过一组实验进行了验证,数据是由北京市交通委提供的公交IC刷卡记录,提取了其中某一时间段的刷卡数据作为样本,在相同的实验条件下,分别使用基于开源的Leaflet在线地图和Canvas渲染技术2种绘制热力图渲染方法,得到可视化结果后对比分析。在相同的实验条件下,逆向渲染热力图的可视化效果更符合现代的多尺度电子地图需求,更适用于地理空间POI点空间特征可视化。