顾及障碍物的一般图形Voronoi图及其加权图的ArcGIS栅格实现

Voronoi图作为计算几何的重要分支,广泛应用于地学领域。一般图形Voronoi图是对普通Voronoi图的扩充,经普通Voronoi图生成元扩展为点、线、面而成。当前算法均难以嵌入主流GIS软件,限制了其在地学领域的应用。该文结合C#和ArcEngine,以栅格结晶方式生成了顾及障碍物的一般图形Voronoi图及其加权图。算法实现灵活,实验效果良好,为研究和发展GIS空间数据结构和空间模型提供了重要方法。     

等级Voronoi图及加权Voronoi图的ArcGIS矢量生成算法

等级Voronoi图及加权Voronoi图是以树状形式表达事物层次关系的方法,可作为一种空间数据模型应用于城镇等级体系、组织结构关系表达等地学领域。该文首次提出一种等级Voronoi图及加权Voronoi图的ArcGIS矢量生成算法,以ArcGIS Engine为开发工具,利用增量法思想,通过区域分割和合并方法实现了对空间的多级划分,为研究和发展GIS空间数据模型提供了重要的方法手段。     

基于局部聚类的网络Voronoi图生成方法研究

提出一种将网络约束下的Voronoi和空间聚类相结合的方法,通过构造局部的聚类分析方法对网络边进行加权,根据实际的点过程性质可以把权重定义为加权或者乘权,进行标准化后与道路段本身长度融合进行计算,依此生成网络Voronoi图,以期理解城市街道的空间特性。以武汉市江汉区为例,对城市网格管理系统产生的城市事件进行算法验证,结果表明,该方法提供了一种灵活的网络约束下的服务区域划分工具,可用于基于网络空间点过程影响下的服务区划分,也可用于系统性地定量刻画城市管理的动态特性。     

基于逆向加权Voronoi图的面状地理景观特征化研究

基于逆向加权Voronoi图的方法,采用角度、线宽、线长和方向四参数对面状地理景观进行特征化研究。实例表明,该方法既具备在保持曲线弯曲特征转折点精确性方面的优点,还在曲线化简时重点顾及了目标的形态维护,并在不损耗面状地理景观的方向、凹凸性及数量等关键信息的基础上,明显减少了数据存储量,还可实现面状目标的跨时段、跨地区比较,是一种记录、描述和可视化比较研究面状地理景观时空演化特征的有效方法,可实现特征信息保留与结果简化间的平衡。     

基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法

许多地理问题的空间分析中需要采用Voronoi图,但是目前我们尚缺乏一些简单的易于实现的构建任意发生元Voronoi图的方法,也缺乏一个能直接生成任意发生元Voronoi图的软件,为此我们提出了一种基于GIS的构建任意发生元的未加权Voronoi图的逼近方法。首先用有限点来逼近原始发生元,然后构建这些点发生元Voronoi图,最后消除那些属于同一发生元的顶点和边,即得到原始发生元的逼近的Voronoi图。在该算法的具体实现过程中,充分利用了现有GIS软件可以生成点发生元Voronoi图的特性和处理空间数据的能力。试验结果表明,这种方法可以生成未加权的任意形状发生元的逼近Voronoi图,能满足地理问题空间分析的需要。如地理客体可以是点状地理客体(城市、县城、交通枢纽、商业中心和金融中心等)、线状地理客体(交通运输线、经济地带和河系等)、面状地理客体(经济区、公园和绿地等)或者它们的组合,它们的空间影响范围或空间服务范围都可以采用Voronoi图来界定。     

基于Voronoi图的物流配送中心服务范围研究

配送中心服务范围的合理划分是物流配送中心决策的重要前提之一。针对目前按照行政区域界定物流配送中心服务范围的不科学性,引入了Voronoi图并介绍了其基本原理,并分析了在配送中心服务范围划分问题上应用的可行性,然后基于MapInfo软件的Voronoi图生成功能,给出了实际案例,进行了相关的研究和分析。结果表明:Voronoi图在配送中心服务范围划分问题上具有较好的效果,应用Voronoi图可以合理划分物流配送中心的服务范围,比传统的按照行政区域界定物流配送中心服务范围的方法更加符合物流市场的客观情况。     

一种构建任意发生元Voronoi图的实用算法

针对GIS中线状、面状等复杂形态地理要素,提出一种构建任意发生元Voronoi图的实用算法.主要步骤包括:将复杂发生元离散为点集;对点集采用扫描线算法构建Voronoi图,构建过程中对所生成的Voronoi多边形以其发生点所在要素的序号赋属性值;根据拟定的规则进行Voronoi多边形的合并,得到面向复杂发生元的广义Voronoi多边形,每个复杂发生元有且仅有一个Voronoi多边形与之对应.论述了算法实现的关键过程,并结合实例验证了该方法的可行性,算法的执行效率相对较高.     

一种用于界定经济客体空间影响范围的方法——Voronoi图

经济客体的空间影响范围界定十分复杂,但在区域规划和城市规划中有着重要的理论和实际意义。该文提出可采用Voronoi图方法用于经济客体的空间影响范围界定,介绍了Voronoi图的基本原理和其若干扩展,编写了生成Voronoi图的程序,最后以城市为例探讨了Voronoi图在经济客体空间影响范围界定中的应用。     

一种多发生元Voronoi图的栅格生成方法

利用距离变换和栅格叠加分析,提出一种实现任意距离定义的2-site Voronoi图生成方法。首先进行距离变换得到距离图,然后通过邻近关系对边界进行划分得到2-site Voronoi图,最后将生成的距离图和2-site Voronoi图叠加。实验表明,该文提出的2-site Voronoi图生成方法可以快速构建多种距离类型和不同邻近关系下的Voronoi图,共生成了21种距离函数下的最远、最邻近和次邻近Voronoi图,解决了Voronoi图的多样性问题。该方法并不局限于点状发生元,可以生成任意形态发生元Voronoi图,并可以扩展生成N-site Voronoi图,生成的广义距离图可用来模拟成组的发生元在诸多约束条件下的区域增长过程。     

基于钻孔点集Voronoi 图的矿产储量新算法

该文在分析平面点集Voronoi图特性及其生成算法的基础上,针对传统矿产储量计算方法的不足,提出了一种新的方法。该法以钻孔平面点集的Voronoi图为基础,利用Voronoi多边形的势力范围特性,实现了任意区域内矿床体积与矿产储量的计算。并给出了以Delphi编程实现的系统界面与计算实例,讨论了基于钻孔三维点集的Voronoi体进行矿产品位与经济可采性分析的前景。     

加权Voronoi图在城镇经济区划分中的应用——以十堰市为例

划分城镇经济区对于进行城乡产业和公共服务设施布局、统筹城乡协调发展具有重要意义。通过构建评价指标体系,运用主成分分析与重力模型法,计算城镇发展潜力,在此基础上选择了14个中心镇,并求得其与中心城市、特区及城关镇的中心性强度。根据断裂点理论,运用加权Voronoi图,以城镇中心性强度值的平方根为权重划分各中心城镇的空间影响范围。在保持乡镇行政区完整性的前提下,对城镇影响范围进行调整,最终确定了十堰市22个城镇经济区的覆盖范围。结果表明,城镇影响范围还取决于中心城镇间的距离,城镇经济区范围通常与行政范围不一致。在今后的研究中还需考虑自然资源、周边城市影响等因素,不断完善研究方法。     

Accuracy of quantized Voronoi diagrams

Quantization of spatial objects, which usually means vector‐to‐raster conversion in GIS and remote sensing, is a basic operation used for handling spatial data from data creation to visualization. Since quantization is an approximation of spatial objects, it inevitably yields errors in measuring their properties such as area, perimeter, diameter, and so forth. This paper discusses the accuracy of a quantized Voronoi diagram, a spatial tessellation generated from a set of points. A measure is proposed to evaluate the accuracy of the area of Voronoi regions calculated after quantization. In one‐dimensional space the measure is expressed as an explicit function of the expected number of generators in a cell. In two‐dimensional space, on the other hand, the measure is defined by an implicit function, whose approximation is derived in an explicit form. These functions permit us to evaluate the accuracy of quantization in relation to the size of lattice cells and the density of Voronoi generators. This leads to an appropriate choice of a lattice to keep the quality of a quantized Voronoi diagram at a desirable level.     

基于网络Voronoi图的城镇影响域划分——以大冶市为例

城镇影响范围的大小受道路网络、自然地理基底、区域间的空间关联历史等因素影响,科学准确划分城镇影响域对于城乡产业和公共服务设施布局具有重要意义。该文以湖北省大冶市为例,考虑道路网络和自然地理基底因素作用,采用基于道路网络路径距离的Voronoi图和基于道路网络路径时间成本距离的Voronoi图对城镇影响域进行划分,并将划分结果与普通Voronoi图结果进行对比分析。研究结果表明:普通Voronoi图划分的城镇影响域过于粗线条,基于道路网络路径距离的Voronoi图划分的城镇影响域过于精细,而基于道路网络路径时间成本距离的Voronoi图划分的城镇影响域则与实际情况基本相符,是较为科学的空间剖分方法。通过对三种Voronoi图的划分结果进行对比分析,能为城乡统筹规划的空间决策与空间优化提供参考。     

基于网络加权Voronoi图分析的南京市商业中心辐射域研究

道路网络在城市社会和经济活动中发挥重要作用.它是联系商业中心与需求间的桥梁.道路系统的更新与变化必然会对它们的关联产生影响Voronoi图足划分势力空间的有效工具,基于道路网络分析构建的加权Voronoi图可以模拟城市商业中心功能辐射的实际情形.本文给出了基于道路网络分析的Voronoi图和加权Voronoi图构建方法.通过对各种Voronoi图的比较分析,认为基于网络路径时间分析构建的加权Voronoi面域图在商业中心辐射域模拟中最为有效.将空间相互作用和断裂点理论与网络加权Voronoi面域图相结合.模拟不同交通条件下南京市商业中心辐射域空间格局及其需求覆盖变化,并提取了辐射域的覆盖面积、覆盖人口、最远辐射路径距离和平均辐射路径距离等信息.对商业中心的地铁邻近度与其辐射域的扩张面积进行相关分析.采用域邻接矩阵描述空间划分平衡与不平衡之间的相互转变过程,可分析道路系统变更后商业中心之间空间竞争的变化趋势.分析结果表明商业中心的地铁邻近度与辐射域的扩张具有较大的相关性,快速轨道交通在商业中心空间竞争中发挥关键作用.     

Polygon Characterization With the Multiplicatively Weighted Voronoi Diagram*

Many landscape features are represented as polygons in GIS. This paper characterizes polygon shapes with the multiplicatively weighted Voronoi (MW‐Voronoi) diagram and improves its understanding. The MW‐Voronoi diagram's composition is implemented with topological overlay, growth simulation, and vertex calculation methods. The decomposition is done by reversing a polygon to MW‐Voronoi point pairs by segment. It is a new approach to record, characterize, and compare polygons with form and process. The implementation also serves as a geographic education and visualization tool. Applications of the methods are presented with precipitation, fire polygon, and population change data.     

基于对象关系数据库的矢栅一体化查询与操作研究

在分析矢量栅格数据特点的基础上,提出一系列矢栅一体化查询函数,基于PostgreSQL/PostGIS数据库,实现了支持栅格数据存储与组织的扩展数据类型,并对栅格数据类型与PostGIS矢量数据一体化查询函数进行了扩展实现。最后,通过实例验证了矢栅一体化查询函数的表达能力和解决实际问题的应用前景。