利用相似性度量的不同比例尺地图数据网状要素匹配算法

提出了一种基于相似性度量的不同比例尺地图数据网状要素匹配算法。首先进行结点、弧段的粗匹配,然后利用结点-弧段拓扑关系的相似性和离散Fréchet距离进行精确匹配,匹配过程将几何、语义、拓扑、结点和弧段匹配有效结合起来,最后以可视化方式将不同匹配结果进行显示,以便人机交互。实验表明,该算法可有效地匹配各种复杂情况下的同名道路,并提高匹配的正确率和速度。     

一种线目标豪斯多夫相似距离度量指标

相似度指标的选取及稳健与否对匹配结果的正确性至关重要。针对来自同一地区不同来源的同名实体匹配问题,从道路网同名线目标匹配实际需要出发,研究基于豪斯多夫(Hausdorff)距离的线目标几何相似距离计算方法;并对其进行改进,提出一种基于短边的中位数Hausdorff相似距离计算指标;与传统Hausdorff距离和离散Frécet距离线目标相似性度量指标做比较,实验结果得出:基于短边中位数Hausdorff距离的相似性度量指标能更客观合理地描述同名线实体之间的几何相对距离,提高同名实体匹配的正确率。     

节点相似度辅助下的线要素匹配方法设计

同名要素匹配是空间数据集成、更新和融合的关键技术。针对要素匹配中不同尺度数据构成差异但拓扑结构相似的问题,本文提出一种基于节点相似度的线要素匹配方法。该方法以线要素节点为主要特征,选取了方向、距离等相似性度量指标,并构建了拓扑、方向和距离三类约束,在此基础上,设计了一种基于拓扑关系和空间位置的匹配模型,实现了线要素特征点的相似性匹配。采用大规模道路网进行试验,试验结果表明,该方法切实可行,能够有效解决复杂线要素匹配问题。     

顾及几何特征相似性的多源等高线匹配方法

已有的多源等高线匹配方法主要基于等高线拓扑关系构建以及基于空间欧氏距离的相似性度量,缺少对等高线几何形态相似性的考虑,在等高线密集区域、图幅边界区域以及地形变化剧烈区域易产生误匹配情况。为此,本文提出一种基于几何特征相似性的由粗匹配到精匹配的多源等高线匹配策略。提出顾及局部特性的基于节点曲率以及法向量与横坐标轴夹角的混合特征描述测度,将等高线点序列转化为几何形态特征描述序列,引入最长公共子序列算法,量化计算多源等高线数据之间的相似程度,并依据相似度实现同名等高线匹配。利用模拟数据和真实数据对本文方法的可靠性和运行效率进行验证,试验证明,本文提出的匹配策略顾及了等高线空间位置特征和几何形态特征,能够保证较高的匹配精度和运行效率,并具有较好的适用范围。     

基于面状要素拓扑关系的数据匹配技术研究

数据匹配技术是空间数据集成与融合中的关键技术。本文根据9交模型中的面状拓扑关系的描述,对面积叠置率进行了几何度量上的定义,提出了基于面积迭置率的数据匹配思路,实现了面状要素一对一、多对一、多对多的数据匹配。最后,以面状目标为研究对象,以城市居民地的大比例尺数据为例,对基于面积迭置率的面状要素数据匹配算法进行了试验与分析。     

多尺度面实体的匹配方法研究

从多尺度面实体匹配的需要出发,分析地图综合所引起的一对多、多对多匹配关系,以及不同地图综合算子给同名实体所造成的差异,将一对一匹配关系的几何相似性度量模型和非一对一匹配关系的基于重叠度的面实体匹配方法相结合,采用指标阈值自动确定方法,建立一种新的适用多尺度变化的面实体匹配方法。最后以多个比例尺的居民地为实验对象,验证本方法的可行性和有效性。     

利用最长公共子序列度量线要素相似性的方法

现有线要素相似性度量方法主要基于空间欧式距离或面积,缺少对线状要素几何形态特征相似性的考虑,在线状要素分布密集区域或地形地貌变化剧烈区域易产生度量误差。为此,提出一种基于最长公共子序列的线状要素几何相似性度量方法。利用特征描述子将线要素节点序列转化为几何特征描述序列;并利用基于控制参数的动态规划方法求解特征描述序列间的最长公共子序列,进而度量线状要素间的几何形态相似度。模拟数据试验和真实数据试验表明,该方法在保证运行效率的情况下,具有较高的正确率。     

矢量面状要素几何相似性度量方法探讨

针对GIS面状要素由于具有旋转、平移、缩放等形状不变特性而导致相似性度量困难的问题,该文提出了完整的几何相似性度量模型:采用基于顶点中间度的轮廓特征点提取方法,能够在较小误差情况下充分表达原始图形,从而提高相似度计算效率;通过傅里叶描述方法对轮廓进行数学表达,截取能表达图形的前n阶因子,利用向量夹角余弦值理论度量归一化傅里叶描述子向量的相似度,顾及了图形的几何变换不变性。实验结果表明,该描述模型可有效地对GIS面状要素的几何相似性进行度量。     

DTW算法支持下的线状要素连续地图综合方法

面向线状地图要素连续尺度变换问题,本文提出了一种DTW算法支持下的连续综合方法。该方法基于尺度融合的思想,将同一地理实体在大小两种比例尺下以不同的几何表达作为输入,首先基于DTW算法建立两种几何表达坐标顶点之间的对应关系;然后采用线性内插方法动态派生任意中间尺度上几何数据,从而实现连续地图综合。顶点之间对应关系的正确性,直接决定了线性内插的结果,而同一实体在不同比例尺下的几何表达往往具有不同的坐标点数,顶点之间具有一对多的对应关系。为寻求最优顶点匹配方案,以顶点距离作为匹配代价,以整体最小距离作为目标函数,采用DTW算法求解最优匹配。试验结果表明,基于DTW的顶点匹配方法可适应不同的地图综合场景,该方法支持下的地图综合效果可实现连续、光滑的渐变,符合地图表达规则和人类空间认知。     

利用弯曲度半径复函数构建综合面实体相似度模型

面实体的边界线在某点两侧割线夹角是对边界线在该点的弯曲程度和凸凹性的反映,该点与其所在几何实体边界线的中心距离又可以对面实体形状的整体进行描述,通过边界线上某点的中心距离和夹角组成复数,并对其进行快速傅里叶变换得到傅里叶变换系数,利用傅里叶系数构造描述形状的特征向量,该向量即为傅里叶形状描述子,作为对面实体形状相似度的度量.将面实体的空间位置、形状、大小等相似度通过加权综合获得一种综合空间相似度度量模型,利用此模型对面实体进行匹配试验结果表明,本文算法能够有效地进行面实体的匹配.     

基于相似性保持和特征变换的高维数据聚类改进算法

提出一种基于相似性保持和特征变换的高维数据聚类改进算法.首先,通过相似性度量函数计算得到高维空间对象相似度矩阵,并利用近邻法、Floyd最短路径算法将相似度矩阵转换为最短路径距离矩阵;然后,将高维特征变换转化为遗传优化问题,利用特征变换降维后的二维数据进行k-均值聚类,并根据(高维坐标,降维后二维坐标)值进行RBF神经...     

一种基于直线特征的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法

提出了一种基于直线特征的对尺度变化和旋转变化不敏感的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法。该方法利用在变换模型转换后GIS数据中参考线段上的端点和影像上对应特征线段的距离为零建立相似性测度,以共线条件方程作为变换模型,通过改进的霍夫变换进行优化求解,同时得到变换模型参数即外方位元素和匹配结果,实现了遥感影像和GIS数据的自动配准及遥感影像的外部定向。实验结果表明,该方法具有较高的可靠性和配准精度。     

Measurement of similarity for spatial directions between areal objects

Similarity for spatial directions plays an important role in GIS. In this paper, the conventional approaches are analyzed. Based on raster data areal objects, the authors propose two new methods for measuring similarity among spatial directions. One is to measure the similarity among spatial directions based on the features of raster data and the changes of distances between spatial objects, the other is to measure the similarity among spatial directions according to the variation of each raster cell centroid angle. The two methods overcome the complexity of measuring similarity among spatial directions with direction matrix model and solve the limitation of small changes in direction. The two methods are simple and have broader applicability.     

空间线群目标相似度计算模型研究

以空间线群目标的空间统计特征为基础,对线群目标的空间关系和几何特征进行了描述。利用拓扑关系概念邻域图定义线群之间的拓扑关系相似度,利用方向均值定义线群之间的方向关系相似度以及利用"环形方差"定义线群目标之间的距离相似度。结合线群的长度和平均长度、线群密度及线群曲折度,建立了线群目标相似度计算模型,对线群目标相似度进行了整体度量。实验结果表明,相似度计算结果与地物特征比较一致,符合人们的直观认知。     

Measurement of similarity for spatial directions between areal objects

Similarity for spatial directions plays an important role in GIS. In this paper, the conventional approaches are analyzed. Based on raster data areal objects, the authors propose two new methods for measuring similarity among spatial directions. One is to measure the similarity among spatial directions based on the features of raster data and the changes of distances between spatial objects, the other is to measure the similarity among spatial directions according to the variation of each raster cell centroid angle. The two methods overcome the complexity of measuring similarity among spatial directions with direction matrix model and solve the limitation of small changes in direction. The two methods are simple and have broader applicability.     

出租车轨迹数据的频繁轨迹识别

为识别城市交通中的频繁路径,本文提出了一种出租车轨迹数据的频繁轨迹识别方法。该方法首先对轨迹数据进行轨迹压缩,以降低计算复杂度;然后基于最长公共子序列和动态时间规整算法进行轨迹相似性度量计算,利用计算得到的轨迹间相似度生成距离矩阵;最后将生成的距离矩阵结合HDBSCAN算法进行聚类得到频繁轨迹。选取厦门岛内两个区域进行试验分析,结果表明,该方法能够识别出轨迹数据集中的频繁轨迹,进而得到城市区域之间通行的频繁路径,对道路规划、路径优化与推荐、交通治理等应用提供帮助。     

面状空间要素相似性度量方法研究

不同尺度、来源的地图上同一要素通常具有一定的相似度。地图空间要素相似度在GIS领域具有广泛的应用。论文在总结前人相关成果的基础上分别从位置(距离)、形状、大小三个方面给出了面状空间要素相似性度量模型:以分形维数和面积/周长(紧凑度)作为相似特征的形状相似度;以中值距离作为相似特征的距离相似度;以面积或周长作为相似特征的大小相似度。最后,以多尺度面状空间要素为实验数据,通过比较分析验证了本文提出的相似性度量模型可行性。实验结果表明:以中值距离、分形维数作为相似度指标的度量模型综合考虑了面状要素局部结构和整体分布,在面状空间要素相似性度量方面具有很好的稳定性。     

基于栅格数据的面状目标空间方向相似性研究

提出了基于栅格数据的面状目标之间的两种空间方向相似性的计算方法：利用栅格数据的特征和方向关系矩阵计算空间方向相似性；基于单个栅格单元与参考目标之间角度的变化计算面状目标之间空间方向相似性。这两种方法简化了由Goyal提出的基于方向关系矩阵模型计算空间方向相似性的方法，克服了方向产生某些细微变化时的限制，在计算面状目标空间方向相似性时具有更广泛的适用性。