RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析

传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(Nlog N)~O(N2)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化。在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪。本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论。试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为O(N);在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差。RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效。     

一种利用Windows API 构建网格空间索引的算法

分析了目前常用的空间索引算法的缺点,提出了一种利用Windows API 提供的区域、路径、裁剪操作来建立网格空间索引的算法,对比实例证明,其具有简单易行,构建网格索引效率高、精度高等特点.     

基于单调链和STR树的简单要素模型多边形叠置分析算法

针对简单要素类叠置分析的特点,利用STR(sort-tile-recursive)树索引改进算法能够将尽量多的多边形节点存储在STR树的叶节点中,减少在空间数据库中检索多边形时的磁盘读取次数。算法对多边形边界进行关于坐标轴的单调链分割,并在多边形求交过程中引入平面图的概念,利用平面图元素与各个多边形的拓扑关系来组织叠加后的多边形。该算法能有效减少求交点的时间,在线段求交中加入对连续出入点特殊数据的处理。同时该算法使用单调链减少多边形求交过程的比较次数,与其他使用双链表或单链表的算法相比具有占用空间少及处理速度快的特点。     

利用网格索引与R树的弧段求交并行算法

本文通过对图幅进行网格化划分,建立网格索引,对弧段按网格建立R树空间索引,进一步降低了空的相交判断次数;根据网格之间一定的独立性,对不同网格内弧段进行并行化求交,并在单CPU多核计算机上利用OpenMP并行机制对算法进行了实现。分析与实验表明:改进后的新算法对较大数据量弧段求交的处理效率较高,与同类算法相比,在空间数据拓扑的建立与空间分析的应用中具有一定优势。     

基于边扩张算法和熵编码的3D网格模型的拓扑信息压缩

本文总结了三类不经三角剖分直接编码多边形网格模型拓扑信息的单分辨率压缩法,对其中基于边区域扩张的Face Fixer算法进行了研究,并分别应用同阶自适应区间编码法和算术编码法对三角形网格模型和多边形网格模型进行了压缩.实验结果表明:随着模型数据量的增大,区间编码的压缩率和压缩速度反而高于算术编码,因而对于大数据量的网格...     

多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法

目前在空间关系查询中常用的Plane Sweep算法是一种串行算法,在处理海量空间数据时效率较低,而已有的并行计算方法对于普通的计算机并不适用。本文针对这个问题,提出了一种多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法,该算法先利用STR树索引过滤掉不相交的多边形,然后将过滤后的多边形数据集合分解为点集合和边集合,并对其构建四叉树索引;在保证数据浮点运算精度符合要求的情况下,利用GPU强大的批量运算能力快速处理边与边的相交情况并据此逐步计算得到环间的拓扑关系,再根据环间拓扑关系计算得到多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值;根据DE-9IM参数值与空间关系查询条件相比对,输出查询结果。最后通过试验验证了算法的准确性与高效性。     

改进的边标志栅格化算法

矢量多边形的栅格化算法是地理信息系统的基础算法之一。本文通过分析比较,认为边标志算法于众多栅格化算法中最为适合地理信息系统,并通过简化边界标志过程进行了改进,使得处理流程更为简单清晰,实现更为方便,算法更为精确有效。该改进算法使用统一的相加方法进行边界标志,无需对特殊顶点、尖锐多边形、带岛多边形等进行判断和边界转换,便可一次性正确标志,且无需顾及多边形边的存储顺序,更加适合地理信息系统矢量多边形的数据结构。     

基于交通专题数据库网格索引的膨胀算法实现

本文根据专题要素的新分类和编码以及它的空间信息描述，提出了一种类似于四叉树结构的网格索引的膨胀算法，针对交通专题数据库而言，它是一种高效的索引技术，兼有四叉树索引和网格索引的优点。文章重点介绍了它的索引机制。     

全球多分辨率六边形网格剖分及地址编码规则

首先介绍全球网格系统的应用需求,讨论采用正多面体剖分的基本要素。在此基础上,提出一种新型的便于存储,具有多分辨率层次索引、管理能力的六边形剖分全球网格系统的设计思路、产生步骤和生成算法。分析现有六边形索引机制的缺陷,给出一种新的球面六边形网格层次结构,在该结构的基础上设计网格的层次化编码方式,成功建立网格的编码空间,详细探讨经纬度坐标与网格地址编码的转换问题,给出并实现基于递归层次离散网格坐标系统的互换算法,严格保证计算的准确性和可靠性。该结构能够无缝地表达和处理不同分辨率的全球网格空间数据。     

网格模型的文物缺损面积计算

针对缺损文物的修复问题,本文提出通过计算三角网格模型中的三维孔洞面积来统计缺损文物面积的算法:建立三角网格中的点、边和面之间的拓扑关系,根据网格边界性质提取网格模型中的边界边,将提取出的孔洞边界边顺序连接组成孔洞多边形,并利用三角网格拓扑属性来识别孔洞边界和模型本身的外边界,通过坐标法计算三维孔洞多边形面积来统计文物缺损面积。应用实例表明,此方法用于孔洞边界的提取和缺损文物面积的计算是有效、可行的。     

大量约束边条件下Delaunay三角网的快速生成

讨论了建立约束Delaunay三角网算法的研究现状,采用“逐点插入法”和“多对角线交换算法”构成“两步法”,在此基础上,从建立高精度三角网模型的需求出发,研究以大数据量等高线为约束边进行Delaunay三角剖分的改进算法。针对“逐点插入法”,采用网格分块的方法对构网点集和已生成的三角网建立索引,提高了点的查询速度和点在三角网中的定位速度,提高了三角网的生成效率;针对“多对角线交换算法”,增加了一些特殊情况的处理,提高了算法的健壮性和交换速度。     

一种基于动态格网模型的新型空间目标捕捉算法的设计与实现

空间数据捕捉是地图制图、空间数据编辑中的一个重要的功能。快捷、高效的空间数据捕捉算法可极大地提升空间数据编辑的效率,减少时间成本。目前常用的空间查询捕捉算法往往算法复杂,I/O操作频繁,增加了计算资源的消耗,降低了运行效率。针对这些缺点,本文提出了一种新型的空间目标动态捕捉算法。该算法建立一种自适应性和动态性的格网索引机制,该机制基于区域变化提取新格网,用新格网对原有数据和新数据进行提取,并把提取结果反映到新的四叉树格网索引中,实现索引数据动态更新。通过实验对比,我们发现该算法在缩短捕捉时间、提高矢量点线面捕捉精度方面非常有效,且捕捉稳定性较高,极大地提高了外业采集人员和数据处理人员的工作效率。     

高分辨率光学遥感几何与纹理约束的线段优化算法

针对高分辨率光学遥感影像线段断裂问题,提出一种基于几何与纹理约束的线段优化算法。首先,将线段视为地物轮廓表达的一种方式,由此从同一地物边缘角度出发,提出线段断裂的几何与纹理规律;其次,提出线段优化算法,以提取线段结果为处理基元,依据线段长度确定初始优化线段,设定跟踪矩形,建立针对断裂线段的几何纹理约束模型,构建动态优化模型,并给出完整的线段优化流程。最后,通过多幅不同实际场景、不同类型高分辨率遥感影像的试验结果分析,表明本文算法不仅能够解决由地物遮挡、边缘模糊及边缘锯齿化造成的线段断裂问题,并且在优化线段长度以及抑制线段过提取问题方面,均表现出较大的优势。     

导航数据库中空间索引建立方法研究

针对导航数据库中传统空间索引建立方法存在的问题,提出了一种基于两级交错式网格划分的空间索引建立方法。详细分析了该算法的实现原理,并讨论了与之相关的网络路段信息的提取与存储技术。实验结果表明,采用该方法可有效减少空间数据索引表的数据量,提高检索效率,增强空间数据提取的准确性。     

利用DEM边缘检测进行黄土地貌沟沿线自动提取

在分析黄土地貌沟沿线形态特征的基础上,提出了基于规则格网DEM,通过引入边缘检测算子提取并连接沟沿线候选点,并借助形态学方法滤除细碎线段,最终生成沟沿线的方法。黄土丘陵沟壑区的实验结果显示,Sobel、Roberts、Prewitt梯度算子检测得到的沟沿线封闭性较差,线段较零碎,与实际沟沿线不符,不适用于沟沿线的自动提取;而LOG算子提取的线段连续、精度高,是理想的沟沿线检测算子,能够实现黄土地貌沟沿线较准确、有效的自动提取。     

基于构图特点的嵌入式电子地图快速显示方法

对地图分区域构图特点进行了研究,结合嵌入式电子地图数据组织与图形特点,提出了一种集成行程长度与多段扫描转换算法的高效绘线方法,利用地图格网索引技术对算法进行了集成,验证了算法的效率。     

一种基于DEM的高程最优路径选取算法及其实现

针对当前GIS道路选线缺乏定制化的问题,本文设计并实现了基于DEM的高程最优路径选取算法,该算法将高程作为道路选线因素,以匀坡作为选线标准,采用上下行算法和内分插值算法进行道路选线。基于ArcGIS Engine平台,对设计的算法进行了编程,最终实现了卓呼线的自动选取。实验证明,该算法可以利用DEM格网点高程自动绘制匀坡线,从而生成高程成本最优路径。同时,该算法时间复杂度较低,计算速度快,健壮性良好,运算成果正确,不失为一种快速的道路选线新方法。     

栅格数据生成等值线的一种实用方法

本文介绍了一种简单实用的基于规则格网数据绘制高质量等值线图形的方法。在该方法的关键过程(等值线追踪过程)中,提出栅格右关联标志的概念,并据此确定初始追踪段;追踪过程中依据邻域栅格值的组合特征确定后续点的走向,设计了避免等值线交叉的处理措施;为获得高质量的等值线图形,采用线性插值方法,得到准确定位和视觉效果较好的等值线图形。文中还介绍了编程实现的方法和技巧,关键算法的程序代码非常简洁,易于实现。     

Entropy error model of planar geometry features in GIS

Positional error of line segments is usually described by using “g-band”, however, its band width is in relation to the confidence level choice. In fact, given different confidence levels, a series of concentric bands can be obtained. To overcome the effect of confidence level on the error indicator, by introducing the union entropy theory, we propose an entropy error ellipse index of point, then extend it to line segment and polygon, and establish an entropy error band of line segment and an entropy error donut of polygon. The research shows that the entropy error index can be determined uniquely and is not influenced by confidence level, and that they are suitable for positional uncertainty of planar geometry features.     

目标轮廓直线特征的高精度提取

针对小型物体高精度量测的要求,提出一种结合精确单点定位方法和基于分裂的最小距离误差线段逼近法的高精度轮廓直线特征提取算法.通过利用直线特征精确逼近目标的轮廓,搜索相邻直线段并计算交点,从而实现轮廓分割点的精确定位,进而为基于轮廓的三维量测与重建提供高精度的直线特征数据.与其他方法(如最小二乘模板匹配、抛物线拟合等)相比...