运用DLG高程数据制作高精度DEM的探讨

现利用已有DLG矢量地形高程点数据,根据平面样条函数插值原理,自编了空间数据插值程序,并利用该程序实现了对原始密度不足的高程数据进行两次加密插值预处理,通过该程序的使用,获取了研究区域高精度的DEM数据,最后借助ARCGIS平台,实现了高分辨率DEM的制作.     

线要素多尺度表达的一种新方法

本文依据多比例尺条件下矢量数据的绘制原理,提出了多尺度线化简与线选取方法。多尺度线化简算法依比例尺将空间坐标转换为像素坐标,根据像素坐标删除曲线中重合点与共线点,综合后的曲线与原始曲线在各比例尺下绘制结果相同;多尺度线选取算法利用仿射变换结果快速计算线要素之间的连通关系,然后渐进删除长度小于阈值的悬线与孤立弧段,保持了线要素的连通性。对不同类型数据的实验验证了本文算法的有效性和可行性。     

一种分层压缩的高精度矢量地图加密方法

传统的矢量数据加密算法主要是直接对数据加密,忽略了矢量数据的结构与冗余。针对此类问题,提出利用分层压缩的矢量数据加密方法。首先,结合矢量数据结构特点,使用最小编码单元对线目标和面目标进行SEC压缩;其次,通过随机置乱MCOs的平均点距离对矢量数据位置加密;最后,使用XOR操作对MCOs顶点方向进行循环加密,达到加密矢量数据几何形状的目的。实验结果表明,该方法明显降低了加密过程计算量,与普通加密算法相比,在保证矢量数据精度和安全性的情况下,提高矢量数据加密效率。     

折线光滑处理的三点算法研究

在地理信息系统（GIS）中,为了使地图线状要素数据的可视化有较高的质量,就需要对线状要素进行光滑处理。如何使得折线光滑后,让原始点更多地保留下来,是衡量该类地图数据精度的重要依据。本文提出了一种折线光滑处理的三点算法,该方法拟合精度高且算法简单,具有较强的实用性,可用于自动化制图、GIS等地图线状要素的绘制中。     

三维点云多尺度等值线模型Morphing变换方法研究

借鉴Morphing技术思想,提出了一种三维点云多尺度等值线模型Morphing变换方法。首先,分析了三维点云的空间分布情况,并按一定间隔在某一坐标轴方向(如犣轴）将其分层,建立点云的分层模型,以分层点云为单元生成等值线。其次,以分层数据生成的凸包多边形作为最小尺度等值线折线,按一定准则将剩余的离散点集归类到对应的凸包边,引入尺度参数狋,通过计算离散点的选取时机参数对其进行选取,生成连续变化的中间尺度等值线折线。最后,将等值线折线拟合成平滑曲线,构成三维点云的多尺度等值线模型。结果表明,本文方法能够处理规则点云数据和散乱点云数据,生成的等值线符合一般等值线的特性,不会产生边缘交叉等问题,而且运算效率高。     

外空扰动重力计算中的截断误差

给出了由地面重力数据计算外空扰动重力矢量的公式，并根据Wong and Gore截断理论给出了外区重力异常对计算点影响的公式。根据外空扰动重力与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系，将重力异常分成不同频段、不同分辨率，分别计算了截断误差。利用全球重力位模型，计算出不同频段的截断误差，并给出了各频段相应的积分半径。对于模拟和检验航空矢量重力数据有一定的参考价值。     

一种线状要素几何相似性度量方法及其应用

基于传统离散Fréchet距离,提出了一种线状要素几何相似性度量方法。推导了基于递归迭代方法计算离散曲线Fréchet距离的计算公式,因传统Fréchet距离仅用一个点对之间的距离来度量相似性存在较大误差,提出了一种基于离散Fréchet距离识别曲线上点与点之间最短路径的方法,通过最短路径计算两条曲线间平均Fréchet距离,以平均Fréchet距离作为两曲线间的相似值。针对传统Fréchet距离不能解决一条曲线的部分与另一条完整曲线之间的相似匹配,基于平均Fréchet距离,提出了"部分-整体"Fréchet距离计算方法。将上述距离应用于地图数据匹配、合并及等高线内插中,取得了较好的效果。     

正射影像辅助下的LiDAR点云构建DEM方法

提出了结合两类数据的DEM生成方法,该方法先将原始LiDAR点云自动滤波得出粗略地面点,经数据抽稀后提取地面关键点点集,再利用航迹文件和相机文件进行空三加密生成数字正射影像。在此基础上将粗分类点云与正射影像匹配,在少量人工干预下,对点云进行二次分类获得精确地面点点集,构建DEM。实验结果表明该方法是可行和有效的。     

基于DFT幅度的矢量地理空间数据数字水印算法

基于矢量地理空间数据自身的特点,运用离散傅立叶变换技术,提出了一种基于离散傅立叶变换的矢量地理空间数据数字水印算法。首先根据矢量地理空间数据的顶点序列构造复数序列,然后对该复数序列做离散傅立叶变换,将水印信息转换为符合N(0,1)分布的伪随机水印序列嵌入到变换后的幅度中,再进行离散傅立叶逆变换得到含水印信息的矢量地理空间数据。提取水印时,通过比较嵌入水印的数据与原始数据之间的差异提取出原始水印信息。实验分析表明,该算法在抗矢量地理空间数据处理中常见的删点、数据格式转换、平移、旋转等方面具有较好的效果。     

矢量GIS平面一般曲线等概率密度误差模型的几何特征

基于等概率密度误差模型建模原理和数值算法,运用函数极值理论和迭代方法来求解平面一般曲线上两相邻特征点间位置精度最高的点,以精确确定误差模型的最小带宽,从理论上给出等概率密度误差模型的几何特征,从而进一步完善矢量GIS的位置不确定性理论。通过实例计算与可视化分析,验证了理论推导的正确性。     

三维坐标转换参数求解的一种直接搜索法

采取了两步措施简化三维坐标转换非线性模型:①旋转矩阵的3个旋转角用一个反对称矩阵的3个独立元素代替,将旋转矩阵由反对称矩阵构成Lodrigues矩阵;②将坐标转换7参数模型变换成基线向量模型,消去平移3参数.然后,采用遗传算法与模式搜索法相结合的一种直接搜索法求解参数.算例表明,该算法是可行的.最后,从坐标转换精度的角度时基线向量模型原点与公共点的选取进行了分析,结论是原点选取的点的精度相对较高时坐标转换精度相对较高,公共点的选取以3～5个精度高的点为宜.     

Area‐preservation Simplification of Polygonal Boundaries by the Use of the Structured Total Least Squares Method with Constraints

This article presents an area‐preservation approach for polygonal boundary simplification by the use of structured total least squares adjustment with constraints (STLSC), with the aim being to maintain the area of the original polygons after the simplification. Traditionally, a simplified line is represented by critical points selected from the original one. However, this study focuses on maintaining the areas of the polygons in the process of simplification of polygonal boundaries. Therefore, the proposed method in this article is a supplement to the existing line simplification methods, and it improves the quality of the simplification of polygonal boundaries in terms of positional and area errors. Based on the sub‐divisions of the original polyline, using the critical points detected from the polyline by the use of line simplification methods, the framework of the proposed method includes three main components, as follows: (1) establishment of the straight‐line‐segment fitting model based on both the critical and intermediate points on the sub‐polyline; (2) introduction of both area and end‐point constraints to reduce the geometric distortions due to the line simplification; and (3) derivation of the solution of boundary simplification by the use of STLSC. An empirical example was conducted to test the applicability of the proposed method. The results showed that: (1) by imposing the linear fitting model on both the critical and intermediate points on the sub‐polylines in the proposed STLSC method, the positional differences between the original points and the simplified line are approximately in a normal distribution; and (2) by introducing both end‐point and area constraints in the proposed STLSC method, the areas of the simplified polygons are the same as those of the original ones at different scales, and the two neighboring fitted lines are connected to each other at the optimized position.     

线/面Voronoi图的分解合并生成算法

Voronoi图生成算法受到计算效率或生长源类型的限制,难以支撑线/面生长源Voronoi图的构建。本文提出一种生成线/面生长源Voronoi图的分解合并算法,其主要过程是将线/面生长源离散为特征点表达,通过特征点交叉建立最近特征点对,并以最近特征点对Voronoi子区域的交来部分地代替线/面生长源的等距离边界,算法以前后迭代离散计算的Voronoi子区域面积差分作为条件,可有选择地将部分生长源置入迭代过程,使线/面生长源Voronoi子区域逐步调整并达到精度要求。     

一种改进的基于转角函数法的面状居民地Morphing变换方法

提出了一种顾及位置偏差与凹部同异性的面状居民地Morphing变换转向角函数方法.该方法通过构造大比例尺居民地的凸包作为中间图形,辅助与小比例尺居民地进行特征顶点匹配,避免因位置偏差造成的特征点误匹配;针对大比例尺居民地的凹部,依据凹部的模式类型,判定凹部边的同异性;最后构建插值模型,得到中间任意尺度下的面状居民地要素...     

适用于道路沿线信息查询的矢量压缩算法

针对矢量数字地图中道路布局错综复杂的问题,提出了一种用于查询道路沿线信息的矢量压缩算法。该方法首先基于夹角和欧氏距离对道路端点与拐角凸侧地物点进行判断,然后利用矢量压缩算法对道路折线进行简化、分析地物点是否在道路沿线的缓冲区内,从而实现地物信息与道路沿线的邻近度判断。试验结果表明该方法的高效性和有效性,具有复杂道路情况下沿线地物点的查询分析功能。     

A measure of average error variance of line features

This article presents a new development in measuring the positional error of line features in Geographic Information Systems (GIS), in the form of a new measure for estimating the average error variance of line features, including line segment, polyline, polygon, and curved lines. This average error measure is represented in the form of a covariance matrix derived by an analytical approach. Corresponding error indicators are derived from this matrix. The error of line features mainly results from two factors: (1) an error propagated from the original component points of line features and (2) a model error of interpolation between these points. In this study, a method of average error estimation has been derived regarding the first type error of line features that are interpolated by either linear or cubic interpolation methods. The main contribution of the research is the provision of an error measure to assess the quality of spatial data in application settings. The proposed error models for estimating average error variance of line features in a GIS are illustrated by both simulated and practical experiments. The results show that the line accuracy from a linear interpolation is better than a line interpolated using a cubic model.     

基于特征点法向量的点云配准算法

在传统的迭代最近点算法（ICP）中,需要两片点云具有良好的初始位置,否则在配准时容易陷入局部最优。针对该问题,本文提出了一种基于特征点提取与配对的粗配准方法,以调整两片点云重叠部分的初始位置。首先,利用SIFT算法提取两片点云公共部分的特征点;其次,根据特征点法向量之间的欧氏距离将两片点云的特征点两两配对;然后,利用法向量的夹角对特征点对进行提纯;最后,通过单位四元数法,求解出旋转及平移矩阵,完成粗配准。试验表明,本文基于特征点法向量的粗配准方法可为精配准提供良好的初始位置,在一定程度上避免配准时陷入局部最优的现象。     

建筑物轴线补点的快速计算方法

在建筑工程施工中,经常遇到建筑物轴线控制桩破坏殆尽的情况,在此情况下,如果初次设点时,在轴线两端的建筑物上弹有墨线,那么根据墨线,在跨轴线两侧任意设置两点,观测四个角度值和两侧两点间距,经解算三角形,即可很快求得,任意设置点至轴线上某点的距离,就能很快将轴线恢复.本文介绍了用Java语言编写在手机上运行的java解算程...     

曲线多尺度表达的Head-Tail信息量分割法

本文提出一种基于Head-Tail信息量分割的地理要素多尺度表达模型。首先通过傅里叶变换将地理线要素转换为傅里叶描述子,并通过香农信息熵理论计算其频域信息量。然后,按Head-Tail数据分布模式确定地理要素信息量的分界点,并设计函数对各个分界点所对应的傅里叶截断频率进行估计。最后,参考传统方根模型,建立以地理要素频率信息量为基础的信息方根模型,计算与各个地图层次相对应的关键尺度,实现地理要素的层次化多尺度表达。采用等高线及海岸线的数据试验表明,本文所提出的模型能够有效根据设定的比例尺对地理要素进行化简,对不同目标比例尺的简化结果体现出了良好的区分度与层次性。同时,在保证化简结果与原地理要素面积重叠比一致的情况下,本文模型所得到的结果优于传统的简化算法。     

高轨无缝面阵扫描判断方法：栅格法和几何相交法

极轨海洋卫星的时间分辨率低,不能及时感知快速变化的海洋现象及海洋突发事件,因此,发展静止轨道海洋成像辐射计势在必行。静止轨道卫星可以长时间观测指定海域,但是视场小,需要通过二维指向镜等方式扩大卫星的观测区域。本文意在通过提出漏扫判断方法,给出合理的扫描方式,保证高轨面阵扫描无地理信息遗漏。首先,本文在分析二维指向镜成像原理的基础上,给出了指向镜子图像成像特性以及不同方向、大小的电机转角所引入的像面旋转。其次,画出了子图像的边界包络图,直观地给出了扫描角度变化与图像覆盖程度的关系。最后,提出了两种无缝拼接的判断方法:栅格法和几何相交法,栅格法能够判断出图像覆盖次数,几何法速度快、准确度高。实验结果表明应用本文的两种方法得到了不同扫描角度间隔下地球边缘有无漏扫的情况,找到基于本文光学系统、可覆盖全球且无缝拼接图像的最大俯仰、方位转角间隔,为电机转角步距的设置提供理论依据,保证不漏扫的同时提高载荷的时间分辨率。