利用核密度与空间自相关进行城市设施兴趣点分布热点探测

城市设施兴趣点(POI)在局部地理空间下往往呈现聚集型分布特征(即热点),表达该特征的核密度法(kernel density estimation)是最常用到的可视化工具。考虑到核密度方法中缺少量化统计分析,提出了一种城市设施POI分布热点探测的新方法。首先基于"距离衰减效应"计算地理单元的属性值;然后采用GetisOrd G*i统计指数定量分析设施POI点的局部空间相关性特征。与传统基于样方法的空间自相关相比,核密度法由于顾及了地理学第一定律的区位影响,计算获得的地理单元属性值可保留空间的细节信息,热点的空间自相关分析结果可以反映设施服务影响的连续性特征。通过实际金融设施数据的自相关分析实验,表明该方法能有效提取POI基础设施在城市区域中的分布热点范围。     

核密度估计法支持下的网络空间POI点可视化与分析

城市空间POI点的分布模式、分布密度在基础设施规划、城市空间分析中具有重要意义,表达该特征的核密度法(kernel density estimation)由于顾及了地理学第一定律的区位影响,比其他密度表达方法(如样方密度、基于Voronoi图密度)占优。然而,传统的核密度计算方法往往基于二维延展的欧氏空间,忽略了城市网络空间中设施点的服务功能及相互联系发生于网络路径距离而非欧氏距离的事实。本研究针对该缺陷,给出了网络空间核密度计算模型,分析了核密度方法在置入网络结构中受多种约束条件的扩展模式,讨论了衰减阈值及高度极值对核密度特征表达的影响。通过实际多种POI点分布模式(随机型、稀疏型、区域密集型、线状密集型)下的核密度分析试验,讨论了POI基础设施在城市区域中的分布特征、影响因素、服务功能。     

道路密度分区及其在道路选取质量评价中的应用

道路密度信息广泛应用于景观分析、路网规划、城市边界提取与道路网综合等领域。提出了一种道路密度分区方法,该方法首先生成道路交叉点和端点的Voronoi图,然后运用G*i提取局部的Voronoi单元面积的高值聚集区与低值聚集区,最后将95%置信度下的高值区域和低值区域对应的相邻Voronoi单元合并。对Google地图上14级、13级和12级香港的道路网进行了实证研究,结果表明,该方法生成的密度分区大致反映了道路网的疏密,并较好地反映了选取前后各区域道路密度的对比规律。将本文方法与网格密度法进行对比,结果表明本文方法优于网格密度法。     

设施POI分布热点分析的网络核密度估计方法

设施POI(point of interest)在城市地理空间中往往聚集分布,呈现热点特征。对该类POI分布热点的分析大多采用基于欧氏距离的空间密度估计,忽略了城市空间通达、连接是沿着街道路径的事实,从而很难准确、客观地反映城市功能的热点布局。本研究针对该缺陷,利用基于网络路径距离的核密度计算方法确定热点的区域密度,并提出了一种简单、高效的网络分析算法。该算法扩展二维栅格膨胀操作,以一维形态算子的连续扩展计算POI在网络单元上的密度值,通过评价试验表明,该算法比现有算法具有更好的性能和可扩展性。通过实际POI数据分析发现,考虑街道网络约束的热点范围可凸显设施功能沿交通网络布局的空间特征,为区域规划、导航以及地理信息查询等应用提供有价值的空间知识与信息服务。     

面向对象的船载激光扫描数据船舶目标检测方法

提出了一种基于对象的船载激光扫描数据内河船舶目标检测方法。该方法基于船舶目标的高程信息和几何特征,利用投影和图像形态学运算方法快速确定包含船舶目标的兴趣区域;然后针对船舶目标数据的空间分布特征,对兴趣区域点云数据进行欧式距离分割和优化处理,生成实体对象,并构建高差、外包围盒和局部密度等特征构成的向量,采用支持向量机进行二元分类,提取出船舶目标。该方法成功地检测出船载激光扫描数据中的船舶目标,船舶目标检测的准确率较高。     

顾及属性特征的城市设施热点识别方法

研究城市设施的热点分布对把握当前城市形态具有重要意义。传统的设施热点识别方法容易忽略设施的特征尺度且多以区域识别为主,缺少精准化提取设施热点的方法体系。针对上述问题,本文提出了一种顾及属性特征的设施热点识别方法,并以北京市住宅设施为例进行了试验分析。首先将设施的属性值作为权重,进行加权核密度估计生成密度值表面,利用极值点探测模型提取极值点;然后采用Getis-Ord G_i^*统计进行空间自相关分析,生成具有显著统计学意义的热点区域,筛选极值点得到热点。结果表明,该方法能够准确有效地识别设施热点并进行合理的等级划分,为城市设施空间布局研究提供多样化视角。     

基于车载点云数据的树木提取与分析

本文基于高速公路高精度点云数据,首先通过点云数据的分类处理实现对树木点云数据的提取,将树木点云投影到水平面,采用DBSCAN密度聚类算法实现单根树木的提取;然后在数据密集区域存在树木树冠点云重叠的区域,本文结合树干几何特征提取树干的位置信息,计算所有点云到树干中心的欧氏距离,将所有点云归类到最近的树干进行粗分割;最后根据粗分割的树木轮廓特征确定树冠模型与树冠中心,提出了采用基于密度特征的格网竞争算法对重叠的区域进行精细分割。试验表明,本文采用的树木分割方法能够实现单棵树木精确提取。     

面向立面大角度影像拼接的稳健匹配方法

建立了一种面向大角度立面影像拼接的可靠匹配方法.该方法首先以SIFT特征向量双向最邻近距离比(BNNDR)作为匹配测度条件得到初匹配,考虑到大角度影像特点,分别应用核线约束和视差梯度约束条件,精化得到可靠的同名特征点,最后通过多次单应性确定立面待拼接区域的同名特征点,匹配结果和拼接效果表明,该方法可保障大角度立面影像拼接同名点的可靠性与准确性.     

顾及密度对比的多层次聚类点群选取方法

在语义信息缺乏的情况下进行点群选取是制图综合的难点之一。提出了一种新的通过多层次聚类进行点群选取的方法。首先,针对k-means聚类算法的不足,利用改进的密度峰值聚类算法实现点群自动聚类,主要表现为用基尼系数确定最优截断距离及用局部密度和相对距离的关系自动确定聚类中心。其次,提出一种顾及密度对比的选取策略,通过点群多层次聚类,将点群划分成不同等级的簇,确定不同等级的聚类中心,建立点群的层次树结构;依据方根定律计算的选取数量,按照各级别簇的点数比例,自上而下逐层分配待选取点数,确定选取对象,实现点群的自动选取和多尺度表达。对不同分布模式的点群进行实验,验证了该方法的普适性和有效性。     

基于多源数据的城市功能区识别及相互作用分析

随着经济的快速发展,城市内部空间结构不断优化。识别城市功能区空间分布及其相互作用规律,对于把握城市空间结构以及制定科学合理的规划具有重要意义。采用重尾打断分类法和核密度聚类法对兴趣点（points of interest,POI）进行分析,识别城市功能区,并结合出租车轨迹数据进行时空挖掘,定量分析典型城市功能区交通吸引规律及其相互作用强度和方向。以北京市五环内主城区为例进行分析,可得:①该方法可以识别典型功能区西单、国贸、中关村是以商业为主的混合城市功能区,望京是以居住为主的混合功能区,且居民通勤出行特征明显;②国贸对自身的引力较强（39.4%）,说明国贸区域城市功能更加齐全;③典型功能区对居民出行距离范围内的区域吸引力随着距离的增加而减弱,符合经验认知和地理空间衰减规律。结果表明,利用POI和移动大数据采用重尾打断分类法和核密度聚类法进行城市功能区识别与分析是可行和有效的。     

Road Network Extraction from High-Resolution Remote Sensing Image Using Homogenous Property and Shape Feature

According to spectral homogeneity and ribbon-like shape of road, this letter presents a simple yet effective method of delineating road networks from high-resolution remote sensing images. The proposed method consists of three main steps. First, the mean shift algorithm is utilized to detect the modes of density of image points in spectral–spatial space which contain potential road center points and then detected mode points are classified into different classes by mean shift-based clustering on the basis of spectral information. Next, the combination of Gabor filtering and tensor encoding is used to identify the road class and to extract road center points. Lastly, road network is generated from detected road center points by means of tensor voting and connected component analysis. The experimental results demonstrate good performances of the proposed method in road network extraction from high-resolution remote sensing images.     

基于GIS的兰州市主城区牛肉面馆空间分布特征及趋向性分析

研究兰州市主城区牛肉面馆空间分布特征及趋向性,对今后兰州市城市规划、牛肉面行业投资等有重要的指导意义。本文基于GeoSharp V1.0提取的牛肉面馆和学校的点数据和兰州市主城区路网数据,运用核密度和缓冲区分析方法,研究牛肉面馆空间分布特征及趋向性。研究结果表明:从空间分布来看,兰州市牛肉面馆整体的分布格局呈现中心-外围结构,即中心城区为高聚集区,向外依次呈梯度递减的圈层状空间格局,对牛肉面馆与学校、道路的空间趋向性研究发现,牛肉面馆的分布对学校、道路有较强的趋向性。研究结果以期为兰州市主城区牛肉面产业发展提出决策建议、改善投资环境等提供科学依据。     

利用偏度平衡自动提取机载LiDAR点云城区道路

针对机载LiDAR点云提取城区道路自动化程度低以及提取道路网不完整的问题,提出一种基于偏度平衡算法自动提取城区道路的方法。首先,计算末次回波点云中邻近点的坡度,依据城市道路设计标准选择坡度阈值,分离非地面点并获得初始道路点云;然后,利用偏度平衡算法计算出最优强度阈值,滤除非道路点,再结合道路与停车场的空间位置关系,通过点距精化初始道路点云;最后,对道路区域进行细化和平滑,得到道路中心线。通过定量分析及对比实验,该方法能够自动地从LiDAR点云中提取出较为完整的道路网。     

利用道路网眼实现路网的增量式更新

获取现势性的交通道路数据是数字城市和智慧城市建设的基础,基于传统测绘的道路网更新方法存在一定局限性,而基于众源数据及行车轨迹数据更新道路网近年来则倍受关注。首先提出了一种新的道路变化增量更新方法,该方法先对历史道路网建立面拓扑结构,生成由道路网组成的最小闭合面域（道路网眼）;然后以道路网眼为基本控制单元,综合利用轨迹点上下文距离信息和隐马尔可夫模型（hidden Markov model,HMM）,提取失配轨迹点和失配轨迹段;最后采用缓冲区分析和最大密度法对失配轨迹提取骨架线,创建新增道路,增量更新历史道路网。实验结果表明,以道路网眼为控制单元,利用轨迹点上下文距离分析和HMM捕获失配轨迹点,可提高失配轨迹点的提取效率,改善道路网更新效果。该方法可用于大规模路网的增量式更新。     

湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征

道路网络通达性是区域交通体系建设所要考虑的重要方面。本文以GIS为技术手段,通过重力度量模型、道路加权和密度模型计算得出经济联系指数和道路加权核密度指数,并构建综合通达性指数来分析湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征分布。结果表明:(1)湖北省103个县经济联系指数以武汉市主城区最高;(2)道路加权核密度指数以武汉市东西湖区最高;(3)道路网络综合通达性最高的5个县级行政单元为硚口区、汉阳区、江岸区、江汉区、东西湖区。本文填补了目前国内省级交通网络通达性方面的研究空白,为湖北省道路交通网络的建设和布局优化提供了参考依据。     

人口统计数据的空间分布化研究

分析了传统的人口空间分布密度衰减函数－指数型和Gauss型，指出了其应用的局限性，对于有两个中心以上的城市，提出了将人口统计数据空间分布化的思路和方法。     

快速提取城市道路中心线

城市道路在空间分布上具有一定的规则。我国的城市道路布局主要有方格式、扇形式等。本文针对这种布局规则的道路网,提出一种快速提取道路中心线的方法。通过对图像进行扫描,将属于一条道路的所有像素点归并到一个容器中,提取中心点并输出成道路线。同时,介绍了几种典型道路的处理方法。实验研究表明该方法可以快速、精准地提取道路中心线,具有实际应用价值。