局部区域多孔径六边形格网系统快速生成算法

六边形全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的优选解决方案,相关研究已引起学术界广泛关注。相较于完整的全球格网,局部不规则区域格网的应用需求更加广泛,相关生成算法是当前六边形全球离散格网系统研究的重要问题之一。将二十面体相邻三角面组合为菱形逻辑结构,在此基础上,提出一种局部区域多孔径六边形格网系统生成算法。首先,分析格网剖分类型,建立离散整数坐标系,描述多孔径六边形格网单元空间位置;其次,将局部区域分解到球面二十面体的菱形逻辑结构上创建子区域;然后,根据子区域边界设计外接最小菱形遍历算法,剔除与目标区域无关单元;最后,遍历最小菱形,生成多孔径局部格网。对比实验结果表明,提出的算法具有灵活性好、效率高等优点,生成的多孔径六边形格网用于栅格数据组织,可显著减少数据量,具有较好的应用潜力。     

基于Fuller投影的六边形球面离散格网生成算法

随着云计算、航天遥感、地理信息、导航等技术的发展,用于空间信息剖分组织的全球多分辨率离散格网模型得到了长足发展。针对已有研究成果和当前研究现状,选取性能优异的六边形作为基本格网单元,Fuller多面体投影作为投影类型,提出了一种基于正八面体构建新型六边形球面离散格网的方法。全文系统地论述了此新型离散格网的生成算法并给出了相应实验结果,最后与基于Snyder等积多面体投影的格网进行比较,得出其特点和应用前景。     

孔径为4的全球六边形格网系统索引方法

从集合论的角度描述基于正八面体的、孔径为4的六边形格网系统,通过对偶、中心剖分两项基本操作建立不同层次六边形格网集合与三角形格网集合之间的递推、包含和层次关系。定义三轴整数格网坐标系描述三角面上六边形格网单元的位置,通过若干定理解决了格网索引的核心问题,如单元笛卡尔坐标的计算,邻近、孩子、父亲单元的判定。据此设计了单元索引算法并通过对比实验进行验证。实验结果表明,本文提出索引算法的平均执行效率约是同类算法的600倍,因而更适合计算机处理。     

全球六边形离散格网数据的三维可视化方法

针对全球六边形离散格网的三维显示化方法开展研究,设计了一种六边形格网的空间层次结构(hexagonalquaternary balanced structure,HQBS),采用四位码元对格网单元进行编码,定义并实现了格网向量的基本运算,利用这些运算可以方便地实现格网单元的空间索引。在此基础上还研究了全球离散格网的动态生成与显示算法、可视化区域裁剪等相关内容。试验表明:全球格网动态生成的效率110～370单元/ms之间,加载空间数据后,格网数据和空间数据逐层加载的时间在300 ms左右,能够保证加载空间数据后的显示刷新率在20帧/s左右。     

平面四孔六边形格网系统编码运算

全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的新型数据模型。六边形格网系统具有优良的几何属性,相关研究已引起学术界的关注,单元层次关系描述与编码方案设计是其研究难点。本文根据平面四孔六边形格网系统结构特点,设计“格点四叉树”层次编码结构,定义编码运算并归纳运算规律,据此实现二维直角坐标与单元编码的相互转换。与同类成果相比,格点四叉树从原理上克服了奇（偶）分层编码、单元中心与顶点混合编码导致的诸多缺陷,且编码运算规律简明,易于算法实现。试验结果表明,格点四叉树编码加法运算的效率约是PYXIS的6倍、HQBS的5倍;直角坐标转换到编码的效率约为HQBS的5倍,编码转换到直角坐标的效率约为HQBS的3倍。     

平面四孔六边形格网系统复进制数建模及编码运算

格网系统是一种多分辨率栅格数据结构,在多尺度地理空间数据组织、处理和分析中应用广泛.六边形格网系统具有重要几何特性,相关研究已引起学术界广泛关注,格网层次关系描述及计算是研究难点之一.本文引入复进制数理论,通过间隔层次格网单元隶属关系,建立平面四孔六边形格网系统数学模型,据此提出等效编码方案,定义编码运算并归纳运算规则,设计编码索引、编码与笛卡儿坐标互换算法.对比试验结果表明,本文提出的编码方案与同类成果相比具有结构对称性,可显著提高编码操作效率,具有实际应用潜力.     

利用数值投影变换构建全球六边形离散格网

本文针对全球离散格网构建过程中从平面格网到球面格网的关键步骤进行讨论,提出了一种新型的评价球面离散格网几何属性最优化的目标函数,使用遗传算法优化,得到了球面上有限层次内最优化条件下的直接剖分格网。利用有限层次内最优化格网提供的控制点数据,结合数值投影变换理论,成功地构建了几何属性更加均匀的全球六边形离散格网系统。实验表明,相对于现有Snyder等积投影建立的全球格网,在格网单元的均匀度上更优;在运算效率方面,速度大约是Snyder投影的2.5-3倍。     

基于正六边形格网的最短路径算法

本文在分析了现有算法的一些不足之处的基础上,结合正六边形的特点及水流扩散思想,提出了基于正六边形格网的最短路径分析算法。该算法在最短路径搜索过程中,对同一正六边形格网而言,它至起点的累计代价值,不需要进行数据比较和修正。与经典的Dijikstra算法相比,该算法大大节约了搜索的时间。     

正六边形规则格网表达的DEM谷地线提取

基于规则格网DEM谷地线提取受格网的几何形态、空间剖分和网格布局影响较大.传统的四边形格网D8 算法中,四边形网格的角邻域与边邻域存在的距离度量差异,影响了其计算结果对于地形变化的表达在两方向上的均衡性,从而影响了谷地线提取结果.六边形格网具有邻域一致、各向同性、紧凑、采样率高等优点,在空间场建模中越来越得到重用.本文旨在探求六边形格网结构在DEM谷地线提取中的性能特征,发现其与四边形格网比较的突出优势.基于六邻域处理单元,对六边形格网DEM谷地线提取过程中填洼、流向计算及平地区域流向判定作预处理,然后对流向线作拓扑连通组织,从而实现基于六边形DEM的谷地线提取.本文比较发现六边形方法在谷地线形状特征保持方面能力强,随着分辨率减小,六边形DEM所提取的谷地线与实测数据吻合程度高,弯曲特征继承性强.同时,在相同数据存储量条件下,六边形DEM数据精度更高,且其提取的谷地线网络的形状特征更为精细.     

利用球面离散格网组织空间数据的关键技术

球面离散格网系统是一种能够一体化表达空间位置和测量精度的新型空间数据模型.在分析其优点的基础上,提出利用球面六边形格网系统组织多源、异构空间数据的基本思路.对其中涉及的高精度离散格网系统设计、层次格网编码与索引方案、实体表达与数据重组、实体查询与分析算法等关键技术提出了解决方案.通过原型系统验证了其可行性.     

一种基于六角格的越野通行方法

为了解决车辆的越野路径规划问题,分析了影响车辆越野通行的主要影响因子,提出了采用六角格网为基础格网量化地形的数据模型,研究了六角格网的空间数据结构及六角格网属性信息的建模过程。对影响车辆越野通行的影响因素进行了分类分析,重点研究了地形、道路、坡度等对车辆通行等级的影响,并且提出了多因子综合分析方法,建立了多因子综合作用下的越野机动通行性分析模型。     

基于二十面体剖分格网的球面实体表达与Voronoi图生成

在分析当前球面空间数据结构的基础上，讨论了利用Snyder等积投影在二十面体上建立球面空间基础剖分方式的思路，然后在初始投影面上采用六边形格网进行层次细分，获得多分辨率的全球铺盖。提出了基于六边形格网的三叶节点管理与瓦片编码的基本思路，确立了球面不同实体的六边形格网表达模式。在此基础上，提出了基于球面六边形铺盖的Voronoi图生成算法，实验验证了算法的正确性与效率。     

Gosper曲线支持的正六边形栅格数据游程编码及高效压缩

通过将Gosper曲线引入正六边形栅格,建立了一种新型游程编码形式,基于此进行栅格数据的无损及有损压缩编码。首先,建立Gosper曲线与正六边形栅格数据的双向对应关系,为数据的编码和解码提供引导支持。其次,确定每个栅格单元的Gosper编码值,通过将目标区域单元的编码集合进行游程编码实现数据的无损压缩。然后,在此基础上,有损压缩借助Gosper曲线良好的空间聚合性进行区域临近融合,摒除细节信息:在一定阈值约束下,遵循Gosper曲线走向,改变部分栅格单元的归属以减少编码对象数目,重新进行游程编码完成编码量的精简。最后,进行试验验证,在实现压缩编码的基础上,对多分辨率、不同融合阈值条件下的数据压缩进行探究,并与其他方法进行对比以凸显其优势。     

基于六边形格网的城市内涝洪水演进方法研究

基于六边形格网建模的方式研究城市内涝洪水的演进过程,采用离散格网的方法,建立了一种基于规则多尺度离散格网的城市几何模型,通过三维地形测量数据和二维建筑物矢量数据的融合,形成了规则的地表格网模型,该模型同时考虑了城市地形和建筑等特殊阻拦体。在此基础上,提出了一种逆向的水流推演方法,由洪水的状态反算演进过程,即以洪水的水淹深度为基础,通过与出(排)水口的连通性,计算水淹的范围,由此实现了城市内涝洪水的模拟推演。试验表明,本文方法能够有效地实现城市内涝场景的演进推演,可以为城市防减灾与应急决策提供科学依据。     

空间知识网格体系架构及其实现技术探讨

空间知识网格是以网格GIS的基础设施、空间数据网格、空间信息网格(狭义)为基础,运用基本的网格服务建立的智能、高效、协作的决策支持平台。空间知识网格具有以服务为核心、基于开放的技术标准和协议、智能化的知识挖掘过程和完整的结构体系等特点,主要完成空间知识的管理与分析应用,如空间数据管理与操作、空间分析与计算、地图编制和遥感图像处理等。本文系统论述了空间知识网格的体系结构,并以实例阐述了空间知识网格的实现流程及其关键技术。     

GIS网格体系结构探讨

就当前WebGIS发展中的空间资源共享问题,结合新兴的网格技术,从网格的角度提出了包括基础网格、空间数据网格、空间信息网格(狭义)、空间知识网格和空间服务网格在内的GIS网格体系,以期改善Internet上空间资源共享的环境。     

DLG空间要素网格综合法研究

通过将网格法用于DLG空间要素综合的数学计算过程的研究,提出DLG要素综合的一种新方法——网格综合法。通过对点、线、面要素网格综合法的系统分析,重点论述线、面典型空间要素的网格综合法的理论和方法,并提出数学模型,为空间要素自动地综合提出一种有效的技术途径,这在各级地理信息空间数据采集和建库中具有重要意义。     

DLG空间要素网格综合法研究

通过将网格法用于DLG空间要素综合的数学计算过程的研究,提出DLG要素综合的一种新方法——网格综合法。通过对点、线、面要素网格综合法的系统分析,重点论述线、面典型空间要素的网格综合法的理论和方法,并提出数学模型,为空间要素自动地综合提出一种有效的技术途径,这在各级地理信息空间数据采集和建库中具有重要意义。     

从数字地图到空间信息网格--空间信息多级网格理论思考

提出了一种既适合网格计算环境又充分考虑到地球空间的自然特征和社会属性的差异性及经济发展不平衡的特点的空间信息表示新方法———空间信息多级网格。阐述了其体系结构 ,信息表示与数据存取 ,与传统的各种比例GIS空间数据库之间的数据转换及应深入研究的关键技术 ,并对其在国家和省市宏观决策中的应用可能性进行了讨论