硬多边形名称注记定位线确定的拓扑图形化简模型研究

本文根据地图上的硬多边图形特点,结合名称注记定位要求,将其分为凸硬多边形与凹硬多边形两种形式.建立在拓扑特征分析基础上,提出了对称凹顶点与非对称凹顶点等概念、理论与基础模型体系,最后提出了硬多边形名称注记定位线确定模型.理论与实验分析表明所提出的概念与模型逻辑严密、结论正确,对硬多边形地图要素名称注记自动定位具有基础支持作用,也对数字环境下硬多边形地图要素自动制图综合中的图形简化具有一定的借鉴意义.     

长对角线法实现GIS中矢量地图面状地物汉字注记的自动配置

从图形学角度探讨了面状要素自动注记的问题，认为对于GIS矢量地图中大量的复杂面状图形可以通过简化后构建其简单多边形，进而获取简单多边形内的最长对角线作为注记配置的基准线，提出了一种简单快速的地图面状地物汉字注记自动配置的新算法。     

坐标单调性分析下地图曲线弯曲识别模型的研究

在提出的坐标非单调性变化产生线状地图要素弯曲的认知模型支持下,形成通过顺序比较坐标大小识别地图曲线弯曲的基本思想.提出曲线单调段、单调段标号序列、单调段标号二元组序列等概念体系,由此形成曲线基本弯曲的识别模型(称之为弯曲识别的原型模型),并定义弯曲顶点、弯曲宏观顶角、弯曲微观顶角、弯曲对称度等形态特征参量.针对原型模型相对制图应用的局限性,最后提出以弯曲宏观顶角与180°差的绝对值为控制量,递归合并邻接单调段,将原型概念体系拓展为近似单调段、近似单调段标号序列、近似单调段标号二元组序列,由此形成曲线弯曲识别的实用模型(称之为弯曲识别的扩充模型).理论分析与实验结果表明:所提出的概念、理论、模型逻辑体系严密、实施简单、结论正确,对数字化地图制图环境下线状要素的注记自动配置及自动制图综合图形化简等难题具有基础支持意义.     

线状要素名称注记方法的研究

本文认为,在配置线状要素名称注记时,专业人员的思维机制按顺序可分为宏观与微观两个阶段。在宏观阶段,专业人员用视觉从头到尾扫视整条线状要素,意在找出适于配置名称注记的最佳部段,在此基础上,微观阶段的主要任务是从最佳部段上确定适合其微观形态的具体配置位置。全文主题为数字环境下线状要素面向名称注记配置的宏观分段建模,文章立论点有二,其一从提高注记自动配置效率出发,主张将地图上的线状要素归为密集点与稀疏点两种类型,并认为只须对密集点型进行宏观分段;其二认为坐标单调性分析对线状要素面向名称注记配置的宏观分段具有理论支持作用,提出了带有单调性图形简化的宏观分段模型,该模型对线状要素面向名称注记配置的宏观分段结果接近专业人员的视觉分段结果。     

专题地图地理底图数据库的结构设计

本地理底图数据库系统是一个小型的数据库系统，它具备了地图数据库的基本功能，适应同一底图服务多种专题图编制的要求，提供多种检索途径，适用大量的位操作，使得数据库结构具有动态性，灵活性，将频繁交换的数据纳入内存，通过多边形组织，可自行建立专题要素与底图要素的图形关系，建立区域间层次关系，减小数据采集工作量。     

地图数据库图形输出中要素关系处理

本文提出了利用地图数据库的检索功能，建立要素图形输出的定量优先级、地理要素图形大小，及基于地图数据库的图形冲突位置的探测方法，并将要素图形输出中的关系划分为五种进行分别处理。     

曲线弯曲深度层次结构的二叉树表达

地图综合要顾及目标的几何特征、语义特征和拓扑特征，其中地理意义是控制综合算子系统、参量调整的决定性因素。就线状要素而言，单从角度、距离、矢高等几何特征出发设计的曲线化简算法只能算作对曲线坐标串的几何压缩，不是真正意义上的地图综合。由于曲线的弯曲特征在表达线状地物地理特征上具有重要意义，对弯曲特征的识别、结构描述及操作分析成为目前线要素制图综合的研究热点。本文基于约束Delaunay三角网模型提出一种方法描述曲线弯曲特征在深度上的层次结构，对曲线上的矢量点构建三角网，在三角网覆盖区域里，由外向内进行三角形的“剥皮”操作，根据“剥皮”操作，根据“剥皮”进行过程中遇到的特征三角形构建二叉树，实现大弯曲套小弯曲层次结构的表达。该方法基于Gestalt对称性、连续性原则、对二叉树结点进行考察，可提取认知意义上的真正弯曲。本文同时给出了弯曲特征二叉树在多边形（闭合曲线）综合化简中的算法设计及实验结果。     

基于约束性Delauney三角网确定多边形中轴线的研究

建立在多边形约束性Dolaunoy三角网的基础上，针对确定多边形中轴线的特点，提出了表层三度单元、内核三度单元、单入口路径表层三度单元、双入口路径表层三度单元、三入口路径表层三度单元等概念体系，最后提出了确定多边形中轴线的算法模型，并进行了实验性验证。理论与实验表明该模型逻辑严密，结论正确，研究成果对多边形的形态分析、地图上面状要素的注记定位等问题具有基础支持作用。     

线状要素综合中空间知识获取方法的分析

在进行图形简化过程中,线状要素必须考虑其自身的空间知识和它与周围要素关系的空间知识。线状要素自身的空间知识主要是指特征点、弯曲等,线状要素同周围要素的空间关系也是线状要素图形综合过程中必须考虑的。这里所述的空间知识主要是指空间数据所包含的空间关系及其特征。一、线状要素特征点的结构化　　线状要素特征点的探测方法有很多,同时,线状要素图形的特征点有多种,这里主要是通过弯曲的嵌套来获取特征点的重要性,此种现象称“复杂弯曲”。如图１所示,ＡＢＣ就是一个复杂弯曲,整个图形也是一个复杂弯曲。设一条线的特征点…     

地图要素分类的定义及其度量化研究

根据集合的分类模型和地图要素的共同特征,给出了地图要素分类的定义,并根据地图的空间特性,推导了地图要素的度量方法。由于每一种地图要素唯一关联着一个第二特征值,因而地图要素可以表示为第二特征值的泛等值线或泛等值面。     

多边形形状简化及其质量评价

在保证多边形之间拓扑关系完整的基础上,分别使用垂距限值法和Douglas-Peucker算法对多边形形状进行了简化,同时从多边形常规参数以及相似度等方面对简化后多边形的质量进行了评价。实验结果表明Douglas-Peucker算法的简化效果较好。     

论多边形中轴问题和算法

比较了当前国内外GIS中和计算几何中关于多边形中轴的定义,讨论了它们的主要特点,指出多边形中轴应是到两个以上边距离相等点的轨迹,并据此分析了相应的各种算法和实际应用场合,提出了理论上较为严密、能够广泛满足实际应用需要的几何方法———点对序列法和地图代数多边形中轴法。     

一种基于条件极值的建筑多边形直角化的方法

在地图综合中,许多建筑多边形化简的方法都是针对于直角多边形的,建筑多边形的直角化也是地图数据在进入GIS之前对数据完整性检验的必经过程.本文介绍了一种利用条件极值来计算直角地物中各点坐标改正数的方法.该方法成功用于大比例综合缩编软件GenTool,并获得了满意的效果.     

真正射影像生成的多边形反演成像遮蔽检测方法

遮蔽检测是真正射影像生成的关键技术。提出一种基于多边形反演成像(polygon based inversion imaging,PBI)的遮蔽检测方法。利用建筑物表面多边形内部互不遮蔽的特点,以多边形为单元将建筑物逆投影到像方,反演成像时的目标状态,获得目标之间、多边形之间的遮蔽关系。为确保算法的稳健性和保真度,提出:①可疑区域增长法,稳健地栅格化复杂3维建筑物模型;②综合滤波模型用于消除多边形边界噪声。最后利用实例比较z-buffer方法,基于射线角度方法和PBI方法的遮蔽检测效果。结果表明,PBI算法的有效性和稳健性较好。     

更充分利用独立弯曲结构的线状要素Morphing变换方法

本文提出了充分利用独立弯曲结构的线状要素Morphing变换方法。该方法首先对不同比例尺表达的对应线状要素分别构建约束Delaunay三角网并建立弯曲森林,然后进行弯曲匹配以获得对应弯曲。鉴于对应弯曲“背面”的独立弯曲结构隐藏于更高层次的大弯曲中,对对应弯曲重新构建约束Delaunay三角网进而建立其“背面”的弯曲森林并进行弯曲匹配得到新的对应弯曲,依此递归充分挖掘对应弯曲结构。在此基础上,将所有对应弯曲的对应始点和对应终点都作为断点切割原线状要素,获得对应线段。最后,采用线性插值算法建立各对应线段之间的对应点关系并以对应点间的直线作为移位路径进行Morphing变换。通过实例分析,验证了本文充分利用独立弯曲结构的方法能够提高对应弯曲特征点的识别能力,从而能够更好地保持弯曲特征点并改善Morphing变换效果。     

点、多边形拓扑关系与多边形顺、逆判断优化算法

点与多边形拓扑关系判断是空间拓扑分析的重要内容之一,基于以往算法不可靠和过于复杂的缺点,本文提出了面积判断法,很好地解决了上述问题,且对于含有孤岛的多边形仍然有效。矢量多边形坐标存储顺、逆时针的判断是数据验证、数据转换必不可少的一项,但对于此种算法少有提及,为此本文提出了外围判断法,可以较为简单地完成此项任务,填补了此类算法的空白。     

A topology-preserving polygon rasterization algorithm

Conventional algorithms for polygon rasterization are typically designed to maintain non-topological characteristics. Consequently, topological relationships, such as the adjacency between polygons, may also be lost or altered, creating topological errors. This paper proposes a topology-preserving polygon rasterization algorithm to avoid topological errors. Four types of topological error may occur during polygon rasterization. The algorithm starts from an initial polygon rasterization and uses a set of preserving strategies to increase topological accuracy. The count of the four types of error measures the topological errors of the conversion. Topological accuracy is summarized as 1 minus the ratio of actual topological errors to the total number of possible error cases. When applied to a land-use dataset with a data volume of 128 MB, 127,836 polygons, and extending 1352 km², the algorithm achieves a topological accuracy of more than 99% when raster cell size is 30 m or smaller (100% for 5 and 10 m). The effects of cell size, polygon shape, and number of iterations on topological accuracy are also examined.     

利用数学形态学提取骨架线的改进算法

地图数字化生产和数字地图编绘中都需要用到提取骨架线算法,如矢量化和等级变换等。提取骨架线的算法较多,基于栅格数据的算法通常采用数学形态学方法,对于矢量数据目前较有代表性的是利用约束Delau-nay三角网提取骨架线。本文给出一种利用数学形态学提取骨架线的改进算法,适用于栅格和矢量数据,并能在矢量化时建立高质量的拓扑关系,还较好地克服了数学形态学方法的缺点——节点畸变和端点内缩。实验表明该算法稳定且行之有效。     

数字建筑模型整体投影真正射影像制作中的遮蔽检测方法

为解决城市大比例尺真正射影像制作问题,提出了一种数字建筑模型（digital building model,DBM）整体投影遮蔽检测方法。该方法利用DBM表面以矢量三角面存储和平面图形投影内部栅格互不遮蔽的特点,首先以三角面为单元对整个建筑物进行正射投影得到房顶多边形;然后进行透视投影得到整个建筑物在像方的成像多边形,通过数字高程模型（digital elevation model,DEM）投影迭代算法得到该建筑物在传统正射影像上的成像多边形,两者求差集得到建筑物的遮蔽区域物方多边形;最后选取最优辅助影像对遮蔽区域进行纹理补偿,制作出真正射影像。实验结果表明,该方法能够快速准确地检测出影像遮蔽区域,为生成高质量真正射影像提供了保障和前提。