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。     

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。     

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。     

非均质栅格Voronoi图生成方法研究

提出一个非均质栅格Voronoi图的生成方法.假定在Voronoi领域扩张中,经过每个栅格的距离权值不相等.由于非均质栅格Voronoi图生成复杂,提出了一种基于A*启发式空间搜索确定每个栅格的归属来产生Voronoi区域的方法.讨论了非均质栅格Voronoi图的基本定义、启发式函数确定、具体生成方法等.利用C#语言实现了所提出的方法,并分析了该方法的时间复杂度.但该方法仅适合于简单点发生元情况,在面向复杂发生元的情况下,需进一步研究更有效的方法.     

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.     

基于断裂点理论与加权Voronoi图的京津冀地区城市影响范围研究

城市影响范围的界定是研究城市与周围城市、区域之间相互作用的一个重要内容,对城市和区域的规划有着重要意义。该文选取20项能反映城市影响范围的相关指标,通过主成分分析及数据变换,确定了京津冀三地14个地市的中心性强度。有效结合断裂点理论与加权Voronoi图方法,界定并生成了该地区各地市的影响范围。改进现有的确定区域中心城市和划分城市经济影响区的方法,在分析基于断裂点理论的加权Voronoi图网格包含与邻接关系的基础上,将京津冀地区划分为3个城市群,确定了3个1级中心城市、2个2级中心城市。     

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。     

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.     

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。     

A method for delineating a hierarchically networked structure of urban landscape

We developed a new approach combining statistical and graphical methods to build a hierarchically networked structure for understanding spatial characteristics of urban landscapes at multiple scales. Natural breaks optimization algorithm is applied to determine the optimal number of urban land hierarchies and assign discrete patches into ordered sub-groups according to a selected geometric or functional attribute. Patches contained in a sub-group are linked to the patches in the next sub-group according to the spatial relationships between the patch centroids and Voronoi cells. The conceptual foundations and technical details of this approach are elaborated in the case study of building a hierarchically networked structure of urban built-up patches in Beijing. This approach can be applied to quantify landscape patterns of other land uses to facilitate assessments of interconnection between various types of land uses at varied hierarchical levels (spatial scales) and to evaluate ecological service functions of urban built infrastructures.     

新疆城市经济区划分及影响范围

明确且合理的城市经济区和空间组织是区域内各城市实现功能整合的前提,也是实现城乡统筹、有序协调发展的基础。通过因子分析方法来计算城市的中心性指数,在GIS软件的支持下,利用Voronoi图对地理空间进行分割,逐层递归,确定不同等级的中心城市,并构建城市断裂点理论与倍增加权Voronoi图相融合的GIS空间分析方法,划分城市经济影响范围。结果表明:第一,采用简单Voronoi的递归算法,依据城市的中心性指数,选出不同等级的中心城镇,很好地体现了中心职能在地域空间上的分布;第二,基于城市断裂点理论的倍增加权Voronoi图,不仅考虑了城市的实力,而且考虑了城市之间的空间邻近关系,并且很好地反映城市之间的空间竞争关系。第三,这种技术方法结合自然地理条件和行政区划等人文要素的定性分析,具有一定的科学性和现实意义。本文结合新疆独特的地理环境,探讨了新疆各级中心城镇和影响范围,旨在运用新技术和定量化的方法更科学地划分城市经济区,结合现有的城镇现状和发展战略,为未来新疆的城市与区域规划科学决策提供参考。     

南沙岛礁及周边港口可达性评价模型研究

中国的南沙群岛位于南海南部,岛礁星罗棋布,但受到岛礁自身面积及其他自然条件的限制,自持力和承载能力都较差,需要外界的持续补给才能维持大量人口的活动。南沙岛礁远离大陆,分布于被称为“危险地带”的珊瑚礁丛中,补给受到很大影响。目前,南沙群岛的岛礁部分被菲律宾、越南和马来西亚等国非法侵占,这些被其他国家非法控制的岛屿和沙洲的控制态势对其周边的海域产生一定的控制,并且将对通过的船舶产生较大的影响。针对南沙岛礁补给困难和控制态势复杂的现状,本文从南沙岛礁的自然条件和控制态势入手,提出了一种基于最小累积成本距离和加权Voronoi图的综合可达性指数,通过建立水深与航行成本的分级对应关系,构建了南沙岛礁及周边港口可达性评价模型,计算了南沙23个岛礁和周边国家9个重要港口之间的综合可达性指数,通过分析南沙主要岛礁和周边国家重要港口之间的综合可达性的优劣,可以为中国在南沙建设补给和中转基地选址提供决策参考。可以为中国开发和管理南沙群岛、制定海洋发展战略提供依据。