一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法

在GIS的众多应用中,多边形数据的自动生成和多边形数据拓扑关系的构建与维护都是一种高频率的操作。该文在分析和总结已有多边形数据自动生成算法和拓扑关系生成算法基础上,提出了一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法(PG-TI)。介绍了该算法的数据结构以及弧段邻接关系确定、多边形搜索和拓扑关系确定3个核心过程,重点探讨了使用多边形搜索过程中建立的拓扑信息来提升拓扑关系确定过程性能,在此基础上与传统算法和ArcGIS中对应算法的时间复杂度进行了对比分析和验证。     

基于格网索引的GIS矢量数据拓扑重建研究

GIS中对原始矢量数据进行拓扑分析和重建是对其进行存储和使用的前提。引入包括规则格网和四叉树格网在内的索引结构,将全局的矢量拓扑分析转化为单个格网范围内足够少的矢量线段求交过程,减少了运算的复杂度;并用一种重组算法实现将原始矢量数据转化为符合“逢交必断”标准的矢量数据。试验表明,该算法适合海量和高散乱度的矢量数据。     

拓扑空间关系描述理论研究现状与发展

空间关系研究是空间信息科学的基础,而拓扑空间关系是空间关系的重点与难点,其描述理论一直是研究的热点。该文就这一理论做一综述,阐述“交互模型”(即“区域连接演算”)的基本原理,并介绍其在空间信息科学界基本的理论问题,即该描述理论对应的数学模型包括拓扑学和代数两方面;揭示“交叉模型”(即“九交模型”)所用的拓扑学思想,并叙述其历史发展过程。对连接这两种模型的Mereotopology理论,阐述其概念与基本原理,指出拓扑空间关系描述理论是一个各模型有严密逻辑关联的统一体,以求对现有描述理论做出改进。     

一种面向大规模空间数据的拓扑关系检查算法

空间数据拓扑关系检查是GIS应用中空间关系分析及网络分析的重要基础。该文主要面向通用性GIS平台软件中的矢量数据拓扑关系检查,提出一种面向大规模空间数据的拓扑关系检查算法,介绍了算法设计思路、核心数据结构、处理流程等内容,并针对使用较为频繁的"线内无重叠"、"线内无悬线"、"面内无缝隙"3个拓扑关系检查规则进行了算法的详细阐述。最后,对这3个拓扑关系检查算法进行了对比验证和分析。实验表明,该算法在保证拓扑关系检查结果正确性的基础上,具有较高的检查性能,适宜于大规模空间数据的拓扑关系检查。     

一种基于格网划分的浮动车数据自适应地图匹配方法研究

利用单一的匹配算法对区域内的浮动车数据进行地图匹配,会出现浮动车点匹配到邻近路段上的跳跃现象。该文将区域划分格网,遍历待匹配点所在格网及其8邻域格网,筛选出候选路段、结点集合;根据候选路段、结点数量特征,自主选择合适的算法,计算几何距离和匹配度指标以评价匹配结果,确保匹配准确性。通过广州的部分区域数据进行算法验证表明:基于合适步长的格网划分能够提高匹配效率;与单一的最近点匹配算法相比,自适应综合匹配算法能够较好地避免"点跳跃",提高匹配准确度。     

基于简单要素模型的多边形分割算法

多边形是GIS研究和应用中使用最频繁的几何对象,该文描述了基于简单要素模型的任意多边形分割算法。从计算几何出发,结合GIS空间数据的特点,将基于简单要素模型的多边形分割算法设计为:1)对多边形及分割线的边界排序,基于扫描线及外包矩形检测查找可能相交的线段,提高相交线段的搜索效率;2)计算交点生成结点信息(包括交点坐标、线号及交点的出入),并存储在独立的单向链表中;3)根据结点链表和原多边形坐标搜索结果多边形。该算法能够分割任意简单多边形(凹凸、曲线边界和带洞的多边形)以及有共享边的多边形。最后在MapGIS7.0平台上,实现了基于简单要素类的多边形分割功能。     

矢量数据向栅格数据转换的一种改进算法

地理信息系统的发展与空间数据结构的优化密不可分,栅格数据与矢量数据之间的高效转换是GIS的关键技术之一。由于栅格数据十分有利于空间分析中的叠置分析,因而通常需要将矢量数据转换成栅格数据。该文分析对比了地理信息系统的两种基本数据结构,在总结已往矢量数据转换为栅格数据方法的基础上,依据边界代数多边形填充算法的基本原理,结合绘图作业时采用的正负法,提出了一种改进的折线边界(数据串)跟踪方法。该算法原理简单,不需进行复杂的距离比较运算,运算速度快,并且通过简单的角度判断保证了填充的精度。     

栅格空间中三维地学实体拓扑关系表达的K6N9-I模型

论述栅格空间中三维地学实体拓扑空间关系研究的理论基础和现实意义,基于数字拓扑理论定义了栅格实体的6邻域内部I6、6邻域边界B6和k阶6邻域E6k,并以此分别替换9-I模型中实体的内部I、边界B和外部E,形成一种适用于栅格空间三维实体拓扑关系描述和分析的新9-I模型,即k阶6邻9-I模型(K6N9-I)。以基于规则六面体表达的地学实体为研究对象,通过扩展关系数据库SQL形成空间关系查询语言,实现了栅格空间中三维地学实体拓扑关系的定性表示和定量计算。以若干地学实体为例进行了初步实验,表明该模型实用方便,且在复杂地学实体的度量、方位等空间关系研究方面亦有较好的应用前景。     

适用于矢量瓦片缓存替换的视点相关预测区域算法

传统的缓存置换策略未充分考虑数据访问的空间特征,也不适用于基于矢量瓦片的替换。该文根据矢量瓦片的空间数据结构,提出一种适用于矢量瓦片缓存替换的视点相关预测区域算法:首先根据瓦片存储中多分辨率金字塔结构进行空间单元划分,并根据用户操作类型求解矢量瓦片及空间单元热度,从而构建用户视点位置相关的预测区域;然后综合考虑瓦片层级、空间单元热度及距离等因素进行预测区域分析,获得瓦片缓存价值并进行瓦片置换。通过与传统的FIFO、LRU和LFU缓存策略相比较,该算法的瓦片命中率比FIFO和LRU分别提高了近50%和20%,瓦片的请求耗时分别缩短了50%和30%左右,相比LFU也有明显优势。该研究为WebGIS提供了一种更具潜力的瓦片缓存方法。     

基于HBase的矢量空间数据存储与查询方法及其应用

研究了HBase存储机制,针对现有存储查询方法效率低等缺陷,设计了HBase矢量空间数据存储表模式,如行键、过滤列族、几何列族及非几何列族等,以MapReduce算法为基础改进了原有的区域查询方法,上述改进有效提高了HBase中矢量空间数据查询效率。以某地近100 a地质灾害数据进行实验,结果表明：设计的存储模型可行,查询算法与传统查询算法相比效率更高;由于MapReduce运行过程中的通信等原因,当数据量小于5万级时,算法优势并不明显;当数据量大于10万级时,算法查询时间低于原来的1/2,而数据量达到100万级时,算法查询时间仅为算法改进前查询时间的1/20。数据量越大,并行化处理优势越明显。