基于拓扑参考的定性方向关系矩阵描述模型

定性方向关系描述是空间关系推理、空间关系语义匹配、模糊空间关系查询、面向对象遥感影像处理等的基础。针对现有定性方向关系模型存在的MBR区域描述缺陷,本文提出一种基于拓扑参考的定性方向关系描述模型,基于拓扑划分进行方向区域划分,定义拓扑参考反映不同拓扑划分中方向参考的变化,并以此为基础建立分层定性方向关系矩阵。新模型能够反映不同拓扑划分区域方向关系参考的变化,实现MBR区域定性方向关系的精确描述,能有效提高定性方向关系描述的精确性及准确性。     

拓扑和方向空间关系组合描述及其相互约束

提出了一种拓扑关系和方向关系组合描述框架,在统一的框架下研究拓扑和方向关系。采用9交模型描述拓扑关系,方向关系矩阵模型表达方向关系,并给出了有意义的方向片组合,将两者统一到一个框架下进行描述。在统一描述框架下,拓扑关系与方向关系相互约束。阐述了7个定理及其证明,描述了拓扑关系与方向关系之间的相互约束,实现拓扑关系和方向关系有效性的相互检测。拓扑关系和方向关系组合描述能够提高空间关系描述的准确性和有效性。     

拓扑关系和方向关系的统一表达模型

统一表达空间关系中的拓扑关系和方向关系是非常有必要的。本文首先对已有的方向模型进行分析和比较,提出了一种方向模型,即采用锥形的方法将空间参照对象的内部、边界和外部分别划分出9个方向区域,描述空间目标对象与这些方向区域的交集的情况,然后结合这种方向模型和九交模型,进而提出了一种能统一表达拓扑关系和方向关系的形式化模型。     

三维体目标间拓扑关系与方向关系的混合推理

重点研究了三维空间中拓扑关系和方向关系间的混合空间关系推理。用Allen区间关系对描述基于投影的空间划分方法得到的方向区域和用九交矩阵描述的拓扑关系,用定义法研究混合空间关系推理,推理结果用组合推理表表示。     

方向与拓扑关系相结合的3维推理模型研究

定性推理中的推理模型涉及到的空间关系主要有拓扑、方向和距离等,仅用单一的空间关系往往不能精确地描述空间场景.利用内部矩形体对参照物体进行方向片划分,提出3维空间双投影内分矩阵模型,通过内部、边界、外部3种方向关系组合表达空间方向关系;利用方向关系与拓扑关系间的依赖约束,提出方向关系与拓扑关系间的11条转化规则;最后,根...     

GIS线目标间空间关系的集成表达方法

GIS中的线目标可以表达现实中一类广泛存在的空间实体,如地铁线、管线、道路以及河流等。以线目标为研究对象,基于分解与组合的思想,提出一种线／线目标空间关系的集成表达方法。在整体上,将空间关系分解为拓扑、方向和距离关系3种,并以拓扑关系描述作为方向和距离信息的载体,通过纳入局部的方向关系和距离关系,来集成表达两个线目标间的各种类型空间关系信息。其中在线目标间拓扑关系、方向关系和距离关系描述时,分别将它们分解为一组局部关系（或基本关系）,并通过对拓扑关系建立一定的排列顺序来进行描述。最后,通过一个简单例子说明本文提出的方法与Clementini和Di Felice（1998）的不同。以及本文方法对表达各种空间关系信息的可行性。     

矢量GIS空间方向关系的演算模型

空间方向关系是描述空间目标间位置分布的一类基本空间约束，在GIS中是由形式化模型描述的。但现有模型由于简化假设过多，其描述分辨率较低。以点／点空间方向关系的计算量为基础，在综合考虑空间目标的几何构成和分布关系后，提出了定量化演算空间方向关系的一种新模型。利用该模型的结果，根据定量表达与定性描述之间的转换函数，可以得到相应的定性描述结果。理论分析和算例表明，新模型对目标间距离和目标本身的形状等影响方向关系的参数更为敏感，因而比现有模型有更高的描述分辨率。     

GIS中拓扑和方向关系推理模型

当今GIS在空间分析、建模和推理方面的能力极其有限,究其原因,现有GIS空间数据表达不直接支持推理运算,空间关系推理模型相互独立且运算复杂,准确性不高。本文在深入研究现有空间拓扑关系和方向关系推理模型的基础上,基于Cobb的空间拓扑关系模型的基本思想,建立了拓扑关系矩阵TopX2×2、TopY2×2和方向关系矩阵Dir3×3并将拓扑和方向关系推理计算统一到空间目标的MBRs(MinimumBoundingRectangles)的比较运算上来,达到了简化推理运算和统一建模实现拓扑和方向关系的联合推理,丰富了空间关系推理的语义,提高了推理的准确性。     

面状群(组)目标空间方向关系的形式化描述与计算

通过对各种空间方向关系形式化描述模型进行分析阐述,针对面状群(组)目标间方向关系的特点,本文提出了利用方向Voronoi图模型来计算面状群(组)目标之间的空间方向关系.该模型通过计算获得各个主方向上Voronoi边的长度值与方向Voronoi边法线总长度值的百分比,得到群(组)目标之间方向关系的定量表达;借助矩阵形式化描述获得源目标群相对于参考目标群方向关系的定性描述.实验表明,该模型方案具有可行性,能够对面状群(组)目标间的方向关系进行精确的描述.     

三维约束四面体网格的拓扑关系描述

针对约束四面体网格(TEN)拓扑关系描述单一的问题,该文基于拓扑结构和拓扑关系两方面对约束TEN进行了组合拓扑关系描述。借助于点集拓扑理论,传统TEN拓扑关系被重新定义为基本拓扑关系、方向关系和位置关系,其中在位置关系中首次提出了基于矢量的描述方法;基本拓扑关系描述中以体-体关系为例分析了已有的8种拓扑关系,并据此提出了拓扑关系细化与筛选准则,以更准确地描述TEN的拓扑关系。通过分析可知,约束TEN的组合关系描述具有拓扑结构简单、易于描述与实现的特点。     

基于空间相似性的面实体匹配算法研究

在分析Goyal提出的经典方向相似性计算模型的局限和不足的基础上,对方向相似性的计算模型从以下3个方面进行了改进:首先,拓展了方向关系矩阵模型的使用范围,使其能够表达和计算有面群参与的方向关系;其次,从人们对方向差异认知的角度出发,对由单元素方向关系矩阵表达的各基本方向之间的方向距离的定义进行了改进;最后,提出利用最小元素法对多元素方向关系矩阵之间方向距离进行计算,计算原理和方法更为简单。实验证明,该改进模型计算的方向相似性值与人们对方向差异的认知相一致,而且计算方法简单,具有更广泛的适用性。     

一种改进的锥形方向关系模型

目的 根据Gestalt心理学的空间认知原理,提出了一种改进的锥形方向关系模型,其基本思想是:首先以参考目标的 MBR(minimum bounding rectangle)的四条边界的中点作为起点,分别构建 N、S、W、E 等4个锥形方向区域;然后,利用锥形方向区域的边界、MBR的边界及其延长线,对空间方向重新进行划分,从而得到改进的锥形模型。实验表明该模型能够有效地克服现有锥形模型中存在的缺陷。     

锥形空间方向关系模型的改进

提出了一种融入方向关系矩阵模型思想的改进型锥形模型。该模型同时具备了两者的优点,尤其对多尺度空间目标的空间方位关系的表达比较有效,并顾及到了多尺度的包容性。     

Classification of topological relations between spatial objects in two‐dimensional space within the dimensionally extended 9‐intersection model

As an important topological relation model, the dimensionally extended 9‐intersection model (DE‐9IM) has been widely used as a basis for standards of queries in spatial databases. However, the negative conditions for the specification of the topological relations within the DE‐9IM have not been studied. The specification of the topological relations is closely related to the definition of the spatial objects and the topological relation models. The interior, boundary, and exterior of the spatial objects, including the point, line, and region, are defined. Within the framework of the DE‐9IM, 43 negative conditions are proposed to eliminate impossible topological relations. Configurations of region/region, region/line, line/line, region/point, line/point, and point/point relations are drawn. The mutual exclusion of the negative conditions is discussed, and the topological relations within the framework of 9IM and DE‐9IM are compared. The results show that: (1) impossible topological relations between spatial objects can be eliminated by the application of 43 negative conditions; and (2) 12 relations between two regions, 31 relations between a region and a line, 47 relations between two lines, three relations between a region and a point, three relations between a line and a point, and two relations between two points can be distinguished by the DE‐9IM.     

Improving 9-intersection model by replacing the complement with voronoi region

1 Overview of the original 9-inter-section modelThe spatial re1ations betWeen spatial entities areknown as important as the entities themselves. It istherefore very essential to know what poSSibIe spa-tial relationships are and how they can be deter-mined. The 9-intersection model is the most POpu-lar mathematical framework fOr formalizing spatialrelations and have been widely used in spatial querylanguages(EngenhOfer, l991; Clementinietal., l994;Mark et al., l995). Using this medel the t…     

面向带洞面状对象间的拓扑关系描述模型

为研究带洞面状对象间的拓扑关系,提出了一种25IM(25交集模型)。以点集拓扑理论为基础,对带洞面状区域的内部、边界和外部进行定义。分析了9IM(9交集模型)在表达带洞面状对象间拓扑关系方面存在的问题,将带洞面状对象分为内部、外边界、内边界、外边界外部、内边界外部共5部分,提出了一种5×5的矩阵模型,即25IM。基于点集拓扑理论,定义了8条规则来排除不符合逻辑的拓扑关系。基于25IM,对8种基本拓扑关系:相离、相接、重叠、覆盖、包含、相等、被覆盖和被包含,进行细分描述。结果表明,本文提出的25IM能够更为详细地表达带洞面状对象间的拓扑关系。     

GIS中自然语言空间关系定义

针对现有空间关系描述方法的缺点,基于一种新的方向关系———细节方向关系,并结合外部方向关系、拓扑关系,研究了自然语言空间关系的定义和描述方法及其在空间数据库中的查询实现     

Topological relations between a directed line and a directed region

Representing the topological relations between directed spatial objects has gained increasing attention in recent years. Although topological relations between directed lines and other types of spatial objects, such as regions and bodies, have been widely investigated, few studies have focused on the topological relations between directed lines and directed regions. This research focuses on the representation and application of directed line–directed region (DLDR) topological relations, and may contribute to spatial querying and spatial analyses related to directed spatial objects or time‐varying objects. Compared with other topological relation models, a DLDR model that considers the starting and ending points of the directed line and the front and back faces of directed regions is proposed in this research to describe the topological relations between directed lines and directed regions. DLDR topological relations are presented, the completeness of the 111 DLDR topological relations is proved, and the topological relations based on the 9‐intersection model (9IM), 9⁺‐intersection model (9⁺‐IM), and DLDR model are compared. The formalism of the DLDR model and the corresponding geometric interpretations of the 111 DLDR topological relations are presented, seven propositions are stated to prove the completeness of the 111 DLDR topological relations, and the case study shows that more detailed topological relation information can be obtained based on the DLDR model.