基于Delaunay三角网模型的等高线地形特征提取及谷地树结构化组织

基于Delaunay三角网模型在矢量等高线基础上通过弯曲特征分析，给出了一种地形结构特征提取及谷地树组织的方法，与传统的基于DEM或TIN数据结构提取地形特征的方法相比，该方法不仅得到了谷地系统在平面图上的拓扑结构，还获得了河谷在空间分布上的汇水范围，依托矢量线、多边形的几何关系判断，增强了谷地树组织中的结构化，避免了DEM方法中的噪音干扰，方法的核心是Delaunay三角网在单根等高线弯曲深度表达上的层次结构识别。基于系统地实验详细讨论了3种树的结构化组织：等高线弯曲特征嵌套结构表达的二叉树、谷地系统拓     

地形图等高线成组综合的试验

本文在讨论制图自动综合一般问题的基础上,着重分析了两种等高线自动综合的技术路线存在的优缺点。笔者提出,采用模拟人类专家智能的方法,从二维的等高线输入数据出发,提取地貌结构信息,从而对等高线进行成组的综合,直接形成经综合的二维等高线输出数据,有可能获得较为简捷,效果良好的综合结果。在对这条技术路线进行实验的过程中所涉及的人工智能问题,主要包括:对无序数字化等高线数据的整理、等高线上重要特征点的识别、正负向地貌特征的确定、谷地点的选出、谷底线的自动跟踪、谷地重要性的计算、谷间距的自动量算、对称谷地的寻找、综合后图形的生成等。     

构建三角网生成地形结构线的关键技术研究

地形结构线是更好地表示、反映和利用地形的基础。本文先介绍了构建三角网生成地形结构线的基本思路，然后对构建三角网过程中建立等高线树、地形结构线生成、鞍部山脊线自动生成和连接地形结构线并建立结构线树等关键技术进行了叙述。     

地貌形态自动综合的原理与方法

本文的主要内容是:以数据库接口程序为基础,以地貌结构线(主要考虑谷底线)为联系等高线的天然纽带,对表示地貌形态的等高线进行成组的(即考虑相邻等高线之间的关系的)综合。问题的关键在於如何以数字化等高线资料为基础,自动地搜索地性点(主要是谷底线点,山脊线点)蓝自动地跟踪与分离出每条地性线(主要是谷底线),并顺便计算出每条地性线的长度(可用折线长近似地代替),后者为地貌形态的自动综合(主要体现在对小谷地的舍弃)提供数量依据。在实施自动综合之前,通过数据压缩和含弃所有非地性点,以使大部分短小谷地有可能表现为由三个点子构成的喇叭口形状。自动化综合体现在找出所有小于选取标准的小谷底线,并从等高线数据中抹去这些短小谷底线坐标。这样,凡应被舍弃的短小谷地,其有关全部小喇叭口图形,均因失去位于谷底线上的弯曲顶点而被拉平。     

基于Delaunay三角网模型的等高线地形特征提取及谷地树结构化组织

基于Delaunay三角网模型在矢量等高线基础上通过弯曲特征分析，给出了一种地形结构特征提取及谷地树组织的方法，与传统的基于DEM或TIN数据结构提取地形特征的方法相比，该方法不仅得到了谷地系统在平面图上的拓扑结构，还获得了河谷在空间分布上的汇水范围，依托矢量线、多边形的几何关系判断，增强了谷地树组织中的结构化，避免了DEM方法中的噪音干扰，方法的核心是Delaunay三角网在单根等高线弯曲深度表达上的层次结构识别。基于系统地实验详细讨论了3种树的结构化组织：等高线弯曲特征嵌套结构表达的二叉树、谷地系统拓扑关系表达的平面结构树、水文意义上主支流河谷表达的语义层次树。     

基于DEM化简的等高线综合研究

文中基于等高线综合的理论,通过制图综合对化简方法的需求分析以及小波方法的特性分析,提出利用小波高频分量滤波进行规则格网化简的等高线综合方法,并使用扩展的开方根选取规律公式确定小波变换层数及化简阈值。以切割较为破碎的中山地貌的1∶5万比例尺等高线,利用文中方法进行化简和等高线综合实验。结果表明,该方法基本能够体现等高线制图综合思想,避免因对等高线直接操作而产生的线相交问题,并在几何精度与地形特征保持方面效果较好。     

基于DEM化简的等高线综合研究

文中基于等高线综合的理论,通过制图综合对化简方法的需求分析以及小波方法的特性分析,提出利用小波高频分量滤波进行规则格网化简的等高线综合方法,并使用扩展的开方根选取规律公式确定小波变换层数及化简阈值。以切割较为破碎的中山地貌的1∶5万比例尺等高线,利用文中方法进行化简和等高线综合实验。结果表明,该方法基本能够体现等高线制图综合思想,避免因对等高线直接操作而产生的线相交问题,并在几何精度与地形特征保持方面效果较好。     

基于地图代数的山脊线和山谷线提取方法

将地图代数的思想和方法引入地形结构线的提取,先利用地图代数距离变换得到等高线各自的权属范围,再在等高线各自的影响区域内进行地形特征的提取,后采用区域互补的方法进行特征线段的连接,为特征线段合理连接提供了新思路。     

等高线图形综合策略的研究

利用Arc/Info的功能研究了等高线图形综合方法,其一是通过地形结构线控制的渐进式等高线综合,其二是利用Douglas方法得到更抽象的TIN间接来完成等高线图形综合。     

地貌结构线阵列处理法自动综合等高线

本文提出了一种地貌结构线矩阵数据处理法,并由此来达到地貌等高线自动综合的目的。包括地貌结构线的数字化方法,地貌结构线的数学模型,原始数据整理,地貌沟谷自动综合,等高线自动选取和自动连结同一等高线点并输出等过程。最后用抛物线光滑法输出滑光的等高线图。     

基于等高线数据的地性线追踪技术研究

通过研究特征点的提取技术和建立系统的特征点匹配的数学模型，研究了基于矢量等高线数据的地性线的自动追踪技术，利用所述方法，提取的特征点完整，准确；理论和实验表明，所建立的数学模型简捷，实用，有可靠的数学理论基础，且地性线追踪效果良好。     

平面连通巷道三维实体分层建模方法

提出了平面连通巷道的分层建模解决方案:对巷道中心线进行求交点、打断操作,建立结点-路径网络拓扑图;根据外层路径优先搜索原则,提取图中所有的"闭环",获取各中心线断面数据;对闭环的边界路径进行偏移、连接操作,生成分层轮廓线;对相邻轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体的网格三角化。实验结果表明,该算法充分利用结点-路径的拓扑关系以及各中心线的断面信息,实现简单,适用于同一中段中心线任意复杂情况下的连通巷道实体建模。     

基于等高线的三角网快速构建与处理

采用一种利用等高线数据,快速处理和优化TIN的方法。该方法首先将等高线离散成数据点集;然后利用凸壳技术快速地进行三角形构网;再利用TIN的拓扑结构快速内插入等高线,形成约束TIN;最后利用三角形与特征边的关系及TIN的拓扑结构,从而快速消除平坦三角形,提高TIN的质量。     

Fourier-based multi-scale representation and progressive transmission of cartographic curves on the internet

ABSTRACT

Automatic generation of multi-scale representations from the same spatial data source has been the research focus in map generalization for a long time. Based on the Fourier technique, this paper proposes a continuous, multi-scale representation model for progressive transformation of cartographic curves on the Internet. In our method, all the curves, whether closed or open, are depicted as periodical functions which are further expressed as Fourier series. The convergence degrees of the Fourier series are explored for different kinds of curves, and truncating frequencies are derived based on the similarity between the original and reconstructed curves. Using information theory and the Radical Law in cartography, the relationship between map scales and Fourier frequencies is established. Based on the proposed multi-scale model, we also introduce the principles and implementation of a progressive transmission method. Our method is evaluated using the contours from a topographic map. The results show that our model is a valid approach to multi-scale representation of cartographic curves.     

基于Beta样条曲线的等高线绘制研究

等高线须以相似的光滑曲线逼近实际地貌形态,并综合地形在一定限度内的地势起伏,其智能化控制对地貌表达具有重要的实用价值。绘图员绘制曲线时能凭经验捕捉到数据点所包含的几何形状信息,而张力样条函数和三次B样条曲线在节点插值时,严格要求二阶参数连续,不符合人的经验直觉,是节点对参数曲线连接光滑度的过分限制。根据人工绘制等高线的规则,提出将三次Beta样条曲线作为基于人工绘制约束的等高线插值的数学模型,通过引入形状控制参数放松对曲线的光滑性的要求,增加了控制等高线形状的自由度,把C2连续的三次B样条松弛成为G2连续的Beta样条,实验结果表明插值的等高线符合地形综合度要求。     

Simultaneous curve simplification

In this paper we present a method for simultaneous simplification of a collection of piecewise linear curves in the plane. The method is based on triangulations, and the main purpose is to remove line segments from the piecewise linear curves without changing the topological relations between the curves. The method can also be used to construct a multi-level representation of a collection of piecewise linear curves. We illustrate the method by simplifying cartographic contours and a set of piecewise linear curves representing a road network.      

面向等高线与河流冲突处理的多约束移位方法

本文针对等高线与河流的不一致性问题,以移位等高线匹配河流为出发点,提出一种对每个特征点动态确定仿射变换模型进行移位的方法。该方法综合考虑移位角度比例、地形特征点相对位置、局部形态的保持和变换等因素,对各特征点实时计算其位移的角度、位置和缩放变化等约束建立其移位模型。实验结果表明,本文提出的方法能够较好地实现等高线到河流的一致性改正,可有效解决等高线与河流数据的空间匹配问题。     

Producing Intermediate Contours from Digitized Contours

Contour lines on existing maps are often the only source of information about the terrain relief. In an effective digital mapping environment, the generation of intermediate contours is one of many essential capabilities. These intermediate contours can be generated in the original units or in some other units. During the digitization process, errors are introduced into the cartographic data, and data manipulation processes may introduce additional errors. A new six-step method is presented here to reduce the data manipulation errors during the process of generating intermediate contours. In our method, the original digitized contours serve not only as a data source, but also as a control on the interpolation process. This process utilizes one- and two-dimensional filters to determine the differences between original and modeled contours. The interpolated contours are adjusted to the original contours thus preserving both general and local shape of the original relief representations. The most frequent application of this method likely will be in the conversion of “foot” contours to “meter” contours.     

我国森林植被遥感调查及建库研究

我国森林植被的覆盖程度受到土壤、气候、海拔、人为等各种因素的互相影响,为了能够遵循＂适地适树＂原则而更加精确在不同地区栽种适宜的树种从而提高我国森林覆被率,利用遥感技术对全国森林植被及其所生长的条件进行调查是重中之重。本文以全国范围为研究区域,利用MODIS数据对土壤、植被及气候数据进行提取,引入梯形网格,对全国进行等经纬度的网格划分,利用ArcGIS,ENVI等软件绘出我国土壤类型、N、P元素及有机质含量、年降雨量、年最高温度及最低温度的温度等值线,再利用数据挖掘技术提取与森林植被覆盖率相关的影响因子得出我国现阶段森林植被覆盖图,计算出我国现有林地面积并对影响森林植被覆盖的因子进行数据库的录入。     

基于傅里叶级数的等高线网络渐进式传输模型

矢量地图渐进式传输的关键技术是建立连续的多尺度表达模型,并在服务器端将地图数据组织成线性结构。本文利用傅立叶级数对要素表达的多尺度特性,将傅立叶级数的参量引入到等高线要素的渐进式传输中：研究了地图尺度与曲线傅立叶展开项数的对应关系,并以此在服务器端建立了曲线多尺度表达的傅立叶描述子模型;客户端通过网络传输依次得到不同地图尺度的傅立叶描述子分量并进行曲线要素的重构,实现等高线要素渐进式的传输和表达。该模型的应用具有两大特点,其一,在网络传输的是由曲线要素提炼出来的特征向量而不是坐标数据,能起到了数据有效压缩的作用;其二,能够实现无极尺度的地图要素的表达。