基于信息熵的基础地理信息地形数据库中信息量度量方法初探

信息熵方法是建立在信息论基础上的信息量评价方法,目前多用于地图信息的量测,尚无针对地形库中的几大要素特征的综合性的信息量分析评价方法。本文在分析已有地图信息量测方法基础上,选择国家1：1000000地形数据库中9幅地图的居民地要素层,建立vomnoi图,全面分析评价了该要素层的统计信息量、几何信息量、拓扑信息量和专题（属性）信息量。实验表明,对地形数据库中的要素层采用全面评价的方法是可行和必要的,能更好地反映要素的分布特征和专题（属性）特征。     

顾及地图要素级别的几何信息量量测方法

类型和级别是作为地图要素表达的重要方式,但将其引入地图信息量量算是很困难的。本文在总结了传统量测方法不足的基础上,利用加权Voronoi图的空间划分特性,用各生成元面积比重新定义了熵的计算公式,基于经典信息量量算方法提出一种多级要素地图几何信息量量测方法;同时指出对多类地物应独立计算信息量。实验表明,该方法符合熵的相关结论,同时符合人的空间认知特性。     

面状要素渐进式传输中几何信息传递状况的定量分析方法

渐进式传输是空间数据在网络环境下空间数据多重表达的重要传输方式,可以满足用户对空间数据不同层次细节信息的需求,提高地图网络服务的效率。对传输过程中信息传递状况进行定量分析有利于用户对传输过程进行实时控制。此处以变化累积模型为例,研究了面状要素的渐进式传输过程中几何信息传递状况的分析方法。首先,从空间认知角度基于面状要素的形状凸包分解,研究并提出了基于凸包的面状要素几何信息量度量方法。然后,分析了渐进式传输过程中空间信息传递状况,建立了渐进式传输过程的几何信息传递状况评价指标。最后,通过实验分析几何信息传递状况分析法的合理性,验证了几何信息量传递状况评价方法指导渐进式传输过程控制的有效性。     

基于滚球法的面要素聚合

在自动制图综合中,面要素聚合较为常用的方法是利用聚类方法将面要素聚类为若干个类簇,进而将每个类簇合并为更大的多边形图斑。针对地图制图领域的前沿研究课题——地图自动综合,该文提出了一种基于滚球法的面状要素聚合的新方法,通过实验阐述了该方法在居民地等面要素综合中的应用,并与传统的聚合算法进行了效率上的对比分析。该方法较传统的聚合方法效率上有很大提高,在大数据量聚合中有一定的应用前景,当选择合适的滚球半径进行综合时,有较理想的结果。     

顾及道路等级的几何信息量量测方法

几何信息量量测是地理信息量量测最重要的方面之一。本文在分析比较了常规几何信息量量测方法的基础上,从道路的等级信息出发,提出一种顾及道路等级信息的几何信息量测思想,并用加权熵和密度图等方法实现,实验证明这种顾及道路等级的几何信息量测能较准确反映道路的分布规律和不同等级的要素造成的信息量差别。     

利用三角剖分骨架图提取简单多边形目标中心点

在地图学与地理信息科学领域,面状目标中心点的提取涉及空间关系计算、地图注记配置、地图综合等多个领域。几何形心作为面状目标的形状中心是领域内的常用方法,但在实际应用中由于面状目标形状特征的多样性,利用形心计算的中心点常常不能真实地表达区域中心,比如形心处于区域外部。利用面状目标三角剖分骨架图,考虑面状目标的几何特征与区域连接的拓扑特征,结合图论中的中心性度量方法,定义了面状目标的两种不同的中心点:邻近中心点和居间中心点,分析并讨论了所提出方法的相关特殊情形。利用中国448个地、市区域面要素进行认知实验,讨论了所提出的中心点计算方法的实用性和适用性。实验结果表明,所提出的两种中心点位置可以保证在多边形内部,同时也较好地体现了面状目标的拓扑和几何特征,符合形状特征的视觉认知,可以满足不同应用场景下中心点计算的需求。     

用信息方法确定地图的变化信息量

地图要素的信息变化可用信息方法量测。根据这个原理建立了用信息方法确定地图变化信息量的数学模型。通过同一地区不同年代的２幅地图的实际量测试验表明，用模型所得分析结果与实际情况相符。     

面向任务地图综合中要素的语义性权重判定

在综合过程中，不仅要考虑要素细节的几何性权重，还要考虑不同要素类的语义性权重，即要素类在地图空间中表示的详细度由该要素类和用户、用户任务的相关度决定，从而最终根据地理实体语义相似性量化地图综合中的地理实体权重。     

最优信息熵约束的居民地点状要素选取方法

实现多种约束下的地图信息的负载均衡是制图综合的难点之一。在中小比例尺地图中,对于乡镇及村庄居民点进行尺度转换,需要综合考虑其行政级别、拓扑和度量关系,以使地图信息负载量在一定尺度下达到合理。提出一种基于最优信息熵约束的居民地点状要素选取方法,在最优信息熵约束下,调整度量关系约束,优先考虑语义关系,保留行政级别高的居民点,对行政级别低的居民点,如果不是道路端点,且不满足度量关系约束,则删除该点,不断迭代,直到满足最优信息熵约束。采用1∶250 000居民地点数据进行实验,实现了维护拓扑一致性、级别优先性、度量合理性的居民地点状要素选取,在有效地保持地图的负载均衡和可读性的同时,实现了地图有效信息量的最大化。采用最优信息熵约束进行居民点选取,在整体上可以保留居民点群空间分布的疏密特征,效果上能够达到图幅信息量的负载均衡。     

用信息方法确定地图的变化信息量

地图要素的信息变化可用信息方法量测。根据这个原理建立了用信息方法确定地图变化信息量的数学模型。通过同一地区不同年代的２幅地图的实际量测试验表明，用模型所得分析结果与实际情况相符。     

系列比例尺地形数据库信息量比较——以1∶250000和11∶000000居民地为例

合理度量地理信息信息量可为信息的生产者、质量控制者和用户描述、评价、选用相关产品提供相关技术依据。本文在总结了已有地形数据库信息量量测研究现状后,选择一幅国家11∶000000地形数据和对应范围内的16幅1∶250000地形数据中的居民地要素层,全面分析评价了该要素层的统计信息量,几何信息量和专题(属性)信息量及其在不同比例尺之间的关系。实验表明,对地形数据库中的要素层采用全面评价的方法是可行和必要的,在各比例尺的居民地的信息量之间存在一定的数量关系,同时也部分验证了在地图缩编时为保持信息量最大化所要采取的必要措施的理论依据。     

土地利用图中线状要素综合的质量评价

作为土地利用图综合的一个重要组成部分,线状要素综合质量的好坏对于有效提高自动制图综合的正确率具有重要意义。本文基于模糊综合评判理论对土地利用图中线状要素的综合进行了质量评价。首先,基于制图综合约束,确定评价指标体系,组成评价因素集;其次,在确定评判集和权重集的基础上,建立线状要素综合质量评价模型;最后,利用试验验证了评价方法的有效性。该研究为客观评价土地利用图中线状要素的综合质量提供了新的思路。     

第三次国土调查的图斑自动综合方法

从第三次国土调查数据库快速缩编派生出多尺度数据库,是地图制图的重要任务。本文针对大量图斑,首先通过研究图斑栅格综合,减少碎图斑数量;然后构建图斑语义邻近度模型、空间几何拓扑模型,分析了顾及拓扑和地区地理特征约束下的地类图斑制图综合方法;最后形成了自动化图斑缩编生产工艺流程。基于上述方法,采用计算机编程技术研发国土三调缩编系统,并应用于四川省某县23万图斑量的三调数据并试验验证。试验结果表明,通过本文方法的成果符合专题制图要求,极大地提高了三调图斑的自动综合效率。     

矢量地图空间信息度量及其变化分析方法

如何计算地图的空间信息含量是评价制图质量、地图综合算法以及实现空间信息有效传输的重要基础。论文在详细分析现有的空间信息度量方法的基础上,提出了一种空间信息度量的新方法。该方法分别从几何、专题、拓扑以及专题拓扑4个方面来度量地图空间信息。然后,提出利用膨胀和序贯膨胀形态学算子分析几何信息熵、专题信息熵、拓扑信息熵以及专题拓扑信息熵随地图符号影响范嗣不同而引起的变化。通过算例分析发现,利用Voronoi图计算得到的结果是论文方法的一个极值结果（即特例）,并且该方法便于定量分析地图空间信息熵度量随符号影响范围（或大小）的变化情况。     

线状目标地图空间信息定量度量方法研究综述

地图信息的定量度量是地图制图学领域中的一个重要问题,也是评价制图质量、地图综合算法以及实现空间信息有效传输的基础.它不仅有助于理解空间信息的特征,而且对有效地利用空间信息也是十分重要的.本文回顾了国内外相关研究成果,指出现有研究中存在的主要问题和不足,围绕地图信息度量,从地图空间信息复杂性的角度和地图目标空间分布的角度...     

基于熵和转移矩阵分析北京地铁15号线地面沉降时空特征

首先基于PS-InSAR技术获取地铁15号线地面沉降信息,采用信息论方法计算研究区2003-2019年的熵值,然后通过转移矩阵分析地面沉降的转化规律及其与熵值变化的关系。发现2003-2020年,研究区受地质构造影响差异沉降明显,年均地面沉降速率区间为[-100.17,1.19]mm/a;2016年前信息熵不断增加,地面沉降差异性较大,之后信息熵逐渐降低,沉降一致性较好;熵值大小与地面沉降的发育程度有关,沉降严重区熵值较高,沉降稳定区熵值较低;熵值增大时各沉降类型的转出率高,此时地面沉降系统不稳定,熵值减小时各沉降类型的转出率低,沉降系统较稳定。     

地图上等高线信息度量的层次方法研究

地图信息定量度量是地图学研究一个基础问题,亦是评价地图设计、地图综合、制图质量的一个重要依据。本文以等高线地图为例,提出了一种基于空间认知的等高线信息的层次度量方法。首先,分析了现有基于Shannon 信息论的地图信息度量方法。然后解析了地图等高线信息的产生原理,并将等高线信息划分为三个层次,分别为单条等高线信息度量层次（即元素层次）、基本地貌单元邻接等高线信息度量层次（即邻域层次）、全局地图等高线信息度量层次（即整体层次）。在此基础上,依据空间信息多样性和差异性特征,分别建立了各层次信息定量度量方法。最后,通过实验初步验证了本文所提的等高线信息定量度量方法的合理性和正确性。     

Analyzing the effects of scale and land use pattern metrics on land use database generalization indices

The generalization index system is one of the critical issues for computer-aided land use database generalization. This paper studies the scale and land use pattern effects on land use database generalization indices and estimates the thresholds of these indices based on a typical land use database sample. The index system of land use database generalization is discussed and constructed from macro and micro perspectives. Six land use pattern metrics, namely, land use diversity index, land use dominance index, land use homogeneity index, land use fragmentation index, the index of land use type dominance, and the index of land use type fragmentation, are designed to characterize land use patterns and are introduced into the analysis of land use pattern effect on land use database indices. The analysis framework of the scale and land use pattern effects on the land use database indices are proposed by employing statistical techniques. Based on the land use database samples at multiple spatial scales collected in various land use regions across China, the study generates rules for both scale and land use pattern effects on the indices, including map area proportion of land use types, total map load, parcel map load, and minimum parcel area. The thresholds of these indices in land use database generalization are produced at the scales of 1:50,000, 1:100,000, 1:250,000, and 1:500,000. An experimental generalization at county level demonstrates how to determine the generalization index values considering scale and land use pattern, and how to evaluate the generalization results using our macro indices.