一种基于GridGIS的空间负载平衡算法

空间数据的广泛应用需要高效的架构来管理,以增加空间数据的可用性.网格地理信息系统(GridGIS)支持快速的空间数据检索,允许用户在任何地方随时透明地访问数据,容易引起空间负载失衡.该文提出一种基于GridGIS的空间负载平衡算法-TLB-Chord,采用动态负载平衡思想,使用基于Chord算法的树结构,实现了一个空间负载平衡模拟系统,展示了TLB-Chord在GridGIS中更加适用于空间数据.     

一种基于DEM的河网快速提取算法

目前从DEM中提取河网应用最普遍的是径向水流算法,但DEM中存在平地会形成平行水流,存在洼地会造成平行水流形成断流。该文提出一种快速提取算法:首先在DEM中标注山顶、平地、洼地和盆地,以山顶区域周围的低洼点为起点,按照最陡坡降追踪谷地,当追踪到盆地区域或其他谷地区域则结束;连接谷地和盆地,建立初步的河流网络。然后计算出网络中连接点的汇水量,舍弃汇水量小的节点的上游谷地,得到需要提取的网络。该算法避免了平行水流和断流的产生,其仅追踪从山顶区域(而非所有格网点)发育的水流,汇水量计算中仅计算连接点(而非所有格网点)的汇水量,实现了河网的快速提取。     

一种基于空间对象的缓冲区分析算法

在传统缓冲区分析基本思想的基础上,提出基于空间对象缓冲区分析定义,区别在于邻域半径:前者为常量,后者为变量。设计实现基于空间对象缓冲区分析算法,该算法以空间对象为计算粒度,分为计算缓冲区边界点、生成缓冲区多边形、筛选缓冲区多边形内空间对象3个步骤,并从算法执行机理的角度对其做定性与定量评估。结果表明,该算法解决了传统缓冲区分析难以处理图层内以空间实体为分析粒度的问题,时间和空间复杂度亦优于传统缓冲区分析算法。     

一种基于坡度分析的DEM数字水印算法

提出一种新的基于坡度分析的DEM数字水印算法.该算法以DEM坡度为主要研究对象,由于坡度误差主要集中在平坦地区,而经小波变换后的DEM低频系数信息可反映DEM区域的地形复杂度,因此,通过对DEM低频系数进行分析,可自适应地确定水印的嵌入位置;然后以加性法则将水印信息嵌入低频系数,再经小波逆变换,即可得到含水印信息的DEM数据.实验结果表明,该算法能完全满足水印的不可见性,对DEM数据的高程精度、坡度精度及等高线的提取精度影响都很小,能够满足一定的应用要求,且具有良好的抗噪能力.     

基于改进DBSCAN空间聚类算法的北京市人工智能产业集聚格局研究

企业作为产业的重要主体,其发展直接表征着产业的发展,企业的空间格局对产业的发展及资源配置具有重要的引导意义。本文基于北京市工商注册在业的人工智能企业数据,提取企业注册地址并转化为地理位置信息,通过改进有噪声的应用背景下的基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）,分析北京市细粒度层级下人工智能产业集聚在全市域的空间分布格局特征。在DBSCAN算法改进方面,首先调整Minpts参数为企业注册资本总额与企业数量2个维度,企业数量大于5家且注册资本总额大于一定数额,为形成产业集聚区的2个必要条件;其次提取簇内位于边界的企业位置点作为集聚区地理边界点,将边界点连线并绘制形成人工智能产业集聚区。本文重点分析了企业注册资本和地理聚合半径对人工智能产业集聚区形成的影响,同时采用核密度估计法作为参照验证,表明改进DBSCAN方法具有精确刻画产业集聚区地理边界和确定不同规模产业集聚区的优势。通过分析得知,北京市人工智能产业集聚具有明显的中心分布特征,集中在城六区,呈现“两大龙头带动,北京市全域遍地开花”的分布情况,海淀区、朝阳区处于人工智能集聚程度高水平,相较其他区域,人工智能产业发展遥遥领先;西城区、东城...     

一种基于矢量地图特征点和分块的零水印算法

近几年,数字水印作为版权保护的关键技术被用于矢量地图.目前,矢量图形水印算法主要分为空域算法和频域算法[1],但这两种算法在完成数字水印嵌入的同时,均修改了矢量地图数据,会影响地图精度,而且数字水印容易擦除.针对这一问题,温泉等首先提出了零水印方案,并成功将其应用于数字图像中[2].零水印是指不修改原始作品的内容,利用原始作品的重要特征构造水印,能解决水印鲁棒性和不可见性之间的矛盾.本文在前人研究的基础上,设计了一种基于矢量地图特征点和分块的零水印算法,可以有效提高数据压缩、顶点增加(删除)以及数据裁剪等操作的鲁棒性.     

一种基于面积平衡约束的图斑化简算法

保持综合前后各地类土地面积平衡是土地利用数据综合的基本原则.地类图斑是面积统计的最小单元,用常规的线化简算法不但难以保证图斑的地理特性,而且会给面积统计带来不确定性.该文提出一种能够使图斑化简前后面积保持绝对平衡的化简算法,该算法给出了求取图斑群和岛图斑的地理特征点、几何特征点的相关方法,对被特征点分割的综合子弧段运用直线面积平衡和参数曲线面积平衡两种求取平衡线的方式进行化简,基本原理是综合前后弧段切割它们自身的包络矩形面积比相等,且综合后的弧段须落入综合前子弧段的误差缓冲区内.实验表明,该算法不但能保持图斑的形态特征,而且能保持图斑化简前后面积绝对相等.     

一种基于数学形态学的沟壑密度提取算法

沟壑密度是反映地表破碎程度的重要因子 ,在土壤侵蚀、地貌演变等研究中有重要作用。本文介绍基于数学形态学的沟壑密度提取算法 ,从TM影像中提取沟谷线信息 ,从而有效地解决了土壤侵蚀评价中下垫面表征因子提取问题。并以黄河流域某小流域沟壑密度的计算作了实例验证。     

一种基于TIN的地形剖面线生成算法

在目前已有基于规则格网(Grid)生成地形剖面线的基础上，提出了一种适用于不规则三角网(TIN)的剖面线生成算法。该算法充分利用TIN中各三角形间存在的拓扑关系，实现了与剖面线相交三角形的快速搜索，大大提高了算法的执行效率。由于地形简化后的TIN仍保留三角形间的拓扑关系，该剖面线生成算法还适用于多分辨率的海量TIN数据。     

一种基于数学形态学的沟旧社会密度提取算法

沟旧社会密度是反映地表破碎程度的重要因子，在土壤侵蚀、地貌演变等研究中有重要作用，本文介绍基于数学形态学的沟旧社会密度提取算法，从TM影像中提取沟谷线信息，从而有效地解决了土壤侵蚀评价中下垫面表征因子提取问题，并以黄河流域某小流域沟旧社会密度的计算作了实例验证。     

一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法

在GIS的众多应用中,多边形数据的自动生成和多边形数据拓扑关系的构建与维护都是一种高频率的操作.该文在分析和总结已有多边形数据自动生成算法和拓扑关系生成算法基础上,提出了一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法(PG-TI).介绍了该算法的数据结构以及弧段邻接关系确定、多边形搜索和拓扑关系确定3个核心过程,重点探讨了使用多边形搜索过程中建立的拓扑信息来提升拓扑关系确定过程性能,在此基础上与传统算法和ArcGIS中对应算法的时间复杂度进行了对比分析和验证.     

一种基于密度峰值的半监督聚类算法

由于基于密度峰值的聚类算法对簇的形状不敏感,其聚类结果表现出良好的抗噪性。然而,当密度定义中变量难以反映簇的结构时,该算法性能下降明显,其主要原因在于聚类的非监督性。为此,该文在此算法的基础上提出了一种基于密度峰值的半监督聚类算法。该算法通过增加must-link和cannot-link约束作为先验知识,并在must-link约束集中叠加数据点的密度,以此产生新的聚类中心从而实现对数据点的吸引;对于cannot-link约束集中的数据点,通过将其n级最近邻居分离的方式找到其所属聚类中心,实现簇的归属。实验表明,基于密度峰值的半监督聚类算法利用先验知识来约束和引导聚类结果,在一定程度上改善了聚类的效果,并可应用于任意形状数据集的聚类问题中。     

一种基于球面QTM格网的面要素边界跟踪填充算法

为实现四元三角网(Quaternary Triangular Mesh,QTM)对球面面状要素矢量数据的离散化及可视化,该文将基于栅格单元的"边界代数法"扩展到球面三角格网单元,提出了一种基于QTM格网的边界跟踪填充算法,主要内容包括:通过ETP投影实现球面QTM格网与平面三角格网的相互转换,建立矢量线角度与三角格元邻近搜索的对应关系;"边界跟踪"并记录边界格元进行分类处理;最终给出"边界跟踪"下两种不同的填充模式。实验表明,该算法实现了球面矢量多边形在QTM格网中的填充。     

一种基于梯度最大值相位相关的航空影像自动配准算法

图像配准是将不同时期、不同视点或从不同传感器获得的同一地域目标的图像对准的过程[1-5],其主要目的是消除或减少参考图像和待配准图像之间由于成像条件不同所引起的几何形变,从而获得具有几何一致性的两幅图像。本文针对基于灰度图像配准算法中传统的梯度配准法执行效率低的     

一种前沿推进的自适应三角网生成算法

现有前沿推进算法在利用前沿推进法对二维平面区域进行自适应三角网剖分时,由于前沿边形态包含复杂的几何特征,导致网格单元质量不高、算法速度慢、鲁棒性低。该文提出一种兼顾三角单元质量及鲁棒性的三角网生成算法。首先,将前沿边内向推进过程中的所有形态归纳为4种类型;然后利用候选网格点试探算法构建最优三角单元,并通过相邻前沿线段内夹角搜索阈值分级让步的方式维护算法鲁棒性。实验表明:该算法能够快速识别并处理复杂的前沿边形态特征,生成单元疏密过渡均匀且质量较高的自适应三角网。     

城市网络的一种算法及其实证比较

城市网络链接是考察区域空间组织的重要途径,基于高级生产性服务业(APS)的城市网络算法分析更是国际上该领域方法论研究的热点。本文以区域空间和企业层级为视角,在新近出现的分区核心算法的基础上提出了在全计算过程中对单一公司进行网络分析的改进方法,实现了网络分析中地理和层级的特征表达,同时规避了原算法中公司—城市的二模网络数据合并为城市—城市的一模网络数据所导致的信息损失,并以此实现了社会网络统计工具在这一算法的拓展应用。实证研究中,运用该算法对中国两大典型城市区域——长三角、珠三角的25个城市进行了网络检验,结果表明:与连锁模型算法相比,改进后的分区核心算法不但呈现出明显的层级特征和地理空间特征,并且邻近性、中间性、出度、入度等统计量得以运用,拓宽了生产性服务业城市网络的研究视野;另一方面,也发现,由于理论模型假说的演绎分析决定了城市网络的实际形态,因此,后续的生产性服务业城市网络研究的一个创新途径即在于多类型城市流的实证归纳。     

一种新的最小凸包算法及其应用

当前流行的最小凸包算法的时间复杂度相对较大,不适宜处理海量数据.该文提出一种新的平面离散点的最小凸包生成算法,其时间复杂度为O(nlogn).该算法通过排序、分区、指针定位、一遍扫描离散点集,在运算过程中对凸包顶点进行动态增加或删除,可快速生成点集的最小凸包.最终,求离散分布的居民点点集的最小凸包实例表明,该算法应用效果较好.     

一种面向大规模空间数据的拓扑关系检查算法

空间数据拓扑关系检查是GIS应用中空间关系分析及网络分析的重要基础。该文主要面向通用性GIS平台软件中的矢量数据拓扑关系检查,提出一种面向大规模空间数据的拓扑关系检查算法,介绍了算法设计思路、核心数据结构、处理流程等内容,并针对使用较为频繁的"线内无重叠"、"线内无悬线"、"面内无缝隙"3个拓扑关系检查规则进行了算法的详细阐述。最后,对这3个拓扑关系检查算法进行了对比验证和分析。实验表明,该算法在保证拓扑关系检查结果正确性的基础上,具有较高的检查性能,适宜于大规模空间数据的拓扑关系检查。     

矢量数据向栅格数据转换的一种改进算法

地理信息系统的发展与空间数据结构的优化密不可分,栅格数据与矢量数据之间的高效转换是GIS的关键技术之一。由于栅格数据十分有利于空间分析中的叠置分析,因而通常需要将矢量数据转换成栅格数据。该文分析对比了地理信息系统的两种基本数据结构,在总结已往矢量数据转换为栅格数据方法的基础上,依据边界代数多边形填充算法的基本原理,结合绘图作业时采用的正负法,提出了一种改进的折线边界(数据串)跟踪方法。该算法原理简单,不需进行复杂的距离比较运算,运算速度快,并且通过简单的角度判断保证了填充的精度。     

一种面向三维地质剖面的形体表面重构算法

在地学建模领域,三维表面形体重构方法大多是基于二维平行轮廓线,但有时会有既不平行也不交叉的剖面出现。为此,该文基于最短对角线法的基本思路,提出了一种面向地质剖面的三维空间轮廓线表面形体重构方法。该方法从平行剖面拓展到任意排列的剖面,在实现三维空间相关运算的基础上,通过基于均匀插值的三维非凸变换方法对原算法进行了改进,既适用于平行和非平行地质剖面的三维形体重构,同时又能处理真实地质剖面可能出现的复杂情形,譬如轮廓线不对中、轮廓线上点分布不均匀、轮廓线非凸等。最后,利用矿区真实地质剖面实现了形体重构,并通过与利用三维建模软件GOCAD得到的结果进行比较,验证了该算法对复杂地质体重构的实用性和健壮性。