椭球上的测地变换和Voronoi图的生成——地理空间度量

地理空间的度量不宜再采用借助地图投影转换到欧氏空间内的近似解决途径,在定义了大地线尺度作地理空间度量的基础上,采用地图代数完成了全形态(点、线、面)图形在地球尺度空间的精密距离变换,并生成了相应的Voronoi图,为地球上相应于距离的各实际问题的解决提供了严密、合理的解决途径。     

一种矢栅结合的三维点集Delaunay剖分方法

不规则四面体网格是3DGIS中一种重要的数据结构,其本质是三维Delaunay剖分。总结了现有矢量算法和栅格算法的特点;在当前计算机存储容量极大提高、GPU并行处理技术蓬勃发展、支持栅格三维运算的计算机软硬件条件已成熟的条件下,提出了一种矢栅结合的三维点集Delaunay剖分方法。该方法以距离变换为基础获取初始Delaunay剖分结果,同时针对栅格方法中无法区分同一栅格中的密集点问题,引入矢量中Delaunay增量算法加以解决。实验表明,该方法能以较低的时间复杂度计算三维点集的Delaunay四面体剖分;且由于其面向空间的特性,计算效率几乎不受点集中元素数量的影响,因而能满足海量数据的计算需求。     

基于栅格距离变换的扩展对象空间聚类方法

空间聚类是空间分析和空间数据挖掘的重要方法和研究内容。在地图代数中,通过建立栅格坐标与距离平方对应的栅格平方平面!计算栅格空间的最短距离,实现栅格距离变换。以栅格空间距离变换为基础,通过提取特征等距线,揭示简单的空间点集聚类过程,并将这种算法扩展到点$线$面实体混合分布空间!以及加权距离以及障碍空间的空间聚类,算法分析表明该算法简单、合理。     

一种面向同名线要素的距离度量方法

针对已有距离度量方法在表达同名线要素空间位置差异准确性方面的不足,提出了一种面向同名线要素的距离度量方法。该方法结合Hausdorff距离和Fréchet距离的特点,首先分别将同名线要素上每个顶点在对应线上的对应点内插到对应线上,利用一阶差分的方法剔除其中的粗差点,并采用中位点进行了修正,然后依序计算每个点与对应线上点的最小欧氏距离,最后取其平均值作为最终的距离值。为了验证本方法的有效性,提出了衡量距离度量方法稳定性的平均振幅（F）和准确性的准确率（R）两个评价指标。通过与欧氏距离、Hausdorff距离和Fréchet距离实验结果的对比分析,表明本方法的距离度量结果比较符合人类的认知特点,具有一定的实用性。     

椭球面三角形外心的地图代数解法

椭球面三角形外心到3个相邻顶点的大地线距离都相等。面向椭球面空间的外心大地坐标的求解对于椭球面Voronoi图的生成和椭球面Delaunay三角网的构造具有重要作用。利用基于地图代数理论的矢栅结合方法,首先基于地图代数测地变换建立高精度椭球面空间距离场,再通过边界跟踪配对确定外心所在的栅格范围,最后通过数值计算内插生成初始等距点并不断逼近外心的精确大地坐标。试验结果表明,采用本文方法求解的椭球面三角形外心大地坐标,在103~104 km跨度内其定位误差小于0.001m,且算法非常适用于海量空间数据的高精度快速计算。     

空间信息序结构相似性及其度量

空间信息的序列关系体现了空间要素的本质联系,但是在空间分析中尚没有刻画这种序列关系的成熟理论。本文基于有序尺度变量间关联性度量理论提出了空间信息序结构相似性的分析、度量方法,利用古德曼和克拉斯卡尔的度量验证了商业用地的租金与商业用地距商服中心距离的空间序结构的相似性,研究表明利用有序尺度变量关联性度量指标能够计算空间变量序列相似度,从而实现通过已知空间变量的空间序结构推断另一空间变量的空间序结构。     

基于NDT和ICP融合的点云配准方法

针对传统迭代最近点算法高精度低效率与正态分布变换算法高效率低精度的问题,提出了基于NDT与ICP融合的点云配准方法。首先通过NDT算法选择合适的网格参数将待匹配的点云向目标点云拉近以提高配准效率,完成粗配准,其次使用KD树加速的ICP算法求解变换矩阵以提高配准的计算效率。通过实验表明,本文方法匹配速度相比NDT算法和ICP算法有明显提高,且精度高于NDT算法。     

欧氏障碍空间的最短路径问题解法

提出了利用地图代数栅格路径距离变换原理求解欧氏障碍空间最短路径问题的方法(MA-ESPO),实现了二维障碍空间最短路径的一个栅格解法,并且把障碍物、源、汇图形都扩大到任意形态图形。给出了基于地图代数的障碍空间下距离变换方法(MA-DTO),其简便地生成了整个障碍空间所有点的趋源距离,从而成为E2生成所定义障碍空间下各任意形态图形的Voronoi图的实际方法。     

面向雷利法则的加权Voronoi图生成方法

Voronoi图及其生成是计算几何的重要内容。针对传统栅格加权Voronoi图的权重界定局限性,以及栅格数据下Voronoi图生成的计算效率问题,本文研究了基于雷利法则的生长元规模权重和栅格欧氏距离变换权重作为综合权重条件下,规避单图幅背景栅格与每一生长元之间的距离计算,根据生长元各自距离变换图幅构建栅格加权Voronoi图,即雷利Voronoi图（Reilly Voronoi diagram,RVD）的地图代数生成方法。经试验验证,该方法生成的Voronoi图不仅完善了传统的权重因素,而且避免了因背景栅格与生长元的距离运算、判断而产生的大量计算,证明了该方法的切实可行性。     

一种基于双重距离约束的多层次空间聚类方法

以往的双重空间聚类方法通常实现的是单一层次聚类,虽然顾及了地理实体的位置属性和专题属性,但是在实施过程中,实体的空间邻近和属性相似的表示和衡量,使用了不同的变量和标准,降低了算法的效率.文章采用双重距离作为实体间的相似性度量,通过对点实体构建的Delaunay三角网中的边施加同时顾及整体与局部特性的双重距离约束,实现了点实体的多层次空间聚类.通过实际算例分析与比较,验证了方法的有效性.     

基于格网化高精度卫星导航定位服务方法的网络RTK精度分析

针对一种在虚拟参考站(VRS)技术基础上,进行改进的基于格网化高精度卫星导航定位服务方法,测试并分析了该方法格网划分分辨率不同对网络实时动态定位(RTK)精度的影响,在常规格网划分条件下,选取动态场景的应用数据,分析了该方法的网络RTK动态应用精度. 测试结果表明:随着格网划分距离增加,网络RTK精度随距离增加会降低. 其中,2′×2′和4′×4′格网划分模式下,定位残差序列除个别异常点外,几乎都在厘米以内,且精度统计相当,故可以选择4′×4′作为常规格网划分,满足少量相对固定的虚拟格网点观测量计算,且定位精度维持在厘米级. 常规格网划分条件下,RTK动态跑车定位水平残差序列为厘米级,高程残差序列在分米级,能够达到动态应用精度要求.      

土方量计算方法研究与应用

工程项目土方量计算的准确性直接关系到项目投资和预算等经济利益,所以计算土方量对于工程项目来说是至关重要的.为了更好地适应工程项目的需求,提高土方量计算的准确性,研究比较土方量计算方法以寻求最佳解决方案是非常有必要的.常用的土方量计算方法有方格网法、断面法、等高线法和DTM法.本文对这4种土方量方法进行介绍,然后结合实际...     

GPU-CA模型下的溃坝洪水演进实时模拟与分析

基于元胞自动机(CA)的局部并行计算特性和统一计算设备架构(CUDA)并行计算架构,提出了GPU-CA的溃坝洪水演进计算模型,重点探讨了溃坝洪水演进元胞自动机模型、GPU模型映射、计算优化、CPU/GPU协同的溃坝洪水演进模拟与分析等关键问题,研发了原型系统,并选择了案例进行初步试验。试验结果表明,在保证溃坝洪水演进模拟结果有效性的情况下,与基于CPU-CA串行计算模式相比,基于GPU-CA的溃坝洪水演进模型计算可提高计算效率,加速比随着元胞格网分辨率的提升而增加,当元胞格网的大小为10m时,模型计算效率的加速比可以达到15.9倍,可支持实时溃坝洪水演进模拟分析与风险评估。     

空天网格化星间通视及路由路径规划算法

通信、导航、遥感一体的天基信息服务系统的建设将对跨境实时通信、动目标全球跟踪、灾害快速响应等提供有力保障,同时也对高效的网络通信,特别是卫星路由规划算法提出了新的要求.为优化通信链路,进一步降低时延,充分利用网格空间关系直视、编码计算效率高的优势,提出了卫星星座空间互联网格化计算方法.基于 GeoSOT-3D(geog...     

基于数学模型的水准测量误差计算

水准测量是工程测量中的重要内容。水准测量的精度受到多种因素的影响,包括系统误差和偶然误差。长期以来,都是通过水准网和闭合差的方法来计算或降低水准测量误差,其中使用最小二乘法减小误差的计算精度最高,但是计算方法烦琐,且需要以较大工作量和更加密集的水准网测量来实现。本文在介绍水准测量误差计算和降低的最小二乘法基本思想,并介绍了采用数学模型的来计算水准误差的方法和相关数学模型,对于水准测量误差计算特别是精密水准测量中误差计算,提高测量精度,有着可借鉴的价值。     

高分辨率遥感影像变化检测的频域分析预处理方法

目前,大多数高分辨率遥感影像变化检测方法的效率不高,精度也难以达到实际应用要求,本文引入频域分析的方法进行变化检测预处理,达到提高变化信息检测精度和效率的目标。首先,对影像频域能量的分布特征进行分析,并以此为基础,利用累加距离匹配函数,完成试验影像的合理分块;其次,通过变化性纹理规则度的定义和计算,实现对同能量下变化信息的精确描述,缩小变化区域搜索范围,有效抑制背景信息对目标信息的干扰。最后,通过3种常用的变化检测方法的验证,发现变化检测预处理方法可以使检测算法在现有精度和效率的基础上有进一步提高。     

格网GDP空间分布更新模型研究

在地理信息系统中,引入格网化的GDP能够反映某一阶段内经济数据的空间分布状况,可为区域发展提供及时的科学数据和决策依据。本文阐述了建立格网GDP更新模型的必要性和可行性。在分析格网GDP更新的关键基础上,以简单比例模型和环境要素面积模型为蓝本,提出了一种按行政单元多边形不同区域分别进行处理的更新模型,并给出了实现更新的基本框架。经过验证,这种分区域处理的格网GDP更新模型在运算精度、运算复杂度、可操作性之间具有良好的平衡,可作为规则格网GDP更新的一般模型。     

一种基于网格的数码相机数字化图像纠正拼接算法

随着数码相机的不断普及和数字化图书馆建设步伐的加快,利用数码相机对文档文件进行数字化成为一种趋势,但采用数码相机进行数字化时,由数码相机的镜头造成的几何畸变给数字化后的图像拼接带来一定的困难。为了纠正这种几何畸变,提高数码相机数字化的质量,本文提出一种基于网格的图像纠正拼接算法。该算法首先通过计算每个网格的变形参数来纠正图像的几何畸变,再逐个网格来进行图像拼接。试验表明,该算法能对数码相机数字化的文档类图像进行批量的纠正拼接,并且计算速度快,精度高,拼接效果好等优点,为文档类文件用数码相机进行数字化提供了一定的技术支持。     

天文大气折射改正模型比较分析

天文大气折射一直是影响天文测量精度的主要因素之一,针对光学天文测量中大气折射的问题,主要介绍、归纳了几种在处理天文大气折射改正中常用的模型,并比较分析了标准大气条件下不同模型的改正效果,为天文大气折射模型改正的进一步研究提供基础。结果表明:在天顶距不大于60°的情况下,不同方法之间差异性很小,但随着天顶距的增大,不同方法的差异增大。对于高精度天文测量,需要寻求一种精度高、实用性强的处理方法对天文大气折射的影响进行改正和计算。      

无人机倾斜摄影与LiDAR融合监测技术

本文以成都市环城生态区生态修复项目为依托,利用飞马D200无人机实现了倾斜摄影和LiDAR技术的融合监测,通过三维模型制作、大比例尺地形图生产、点云处理、方格网计算、精度评定等步骤,验证了倾斜摄影和机载LiDAR协同监测方式可以满足1∶500地形图和方格网测量的精度,对后期无人机测绘实际生产具有指导意义。