GIS面目标间拓扑关系的形式化模型

拓扑关系的描述和区分是建立在空间目标相互作用过程中目标集及其分量集合拓扑特性变化基础之上的.建立了GIS中拓扑关系形式化描述和区分的一种广义模型,并与已有的形式化模型进行了比较分析,结果发现现有的形式化方法和模型是广义模型的一些特例.在此基础上,进一步提出了面目标间拓扑关系形式化描述的基本模型,并根据定义的拓扑距离和拓扑复杂性概念,建立了一个新的拓扑关系概念邻域图.     

基于欧拉数的地籍拓扑关系计算

地籍实体间的空间拓扑关系是地籍信息系统时空数据组织与查询、空间数据质量控制、空间数据更新处理等的基础,然而现有拓扑关系模型在计算地籍实体间的拓扑关系方面存在不足。本文提出了一种基于目标整体交/差和欧拉数的地籍实体拓扑关系计算方法,其将目标看作一个整体,用目标整体间∩(交)、\(差)两个集合操作的结果来区分目标之间的拓扑关系,结果的取值包括内容、维数和欧拉数三个拓扑不变量。研究工作表明本文所提出的拓扑关系模型克服了现有拓扑关系模型在描述地籍实体间拓扑关系方面存在的不足,并且其已成功地应用到地籍空间数据更新处理中。     

基于SRC-Ontology的空间拓扑关系拓展表示方法及实现

建立了空间关系的本体结构,在SRC-Ontology基于点集集合的8种拓扑关系表示的基础上,引入数学形态学算子,用基本的空间拓扑关系进行组合推理拓展,得到了点、直线、面三种空间目标间的6大类共43种拓扑关系表示,并程序实现了所提出的拓扑关系的判定.该表示方法比SRC-Ontology 8种拓扑关系表示更适合点、直线、面三类空间目标表示的需要,为空间拓扑关系建立本体模型提供了更加清晰明确的形式化表示基础.同时使得实际应用成为可能.     

基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述

本文阐明了研究空间关系理论的必要性，分析了拓扑空间关系描述方法的研究进展及存在问题，以点集拓扑理论为基础，运用维数扩展的方法，提出三维拓扑空间关系完善和形式化的描述框架，在此基础上，对三维空间目标中存在着的拓扑空间关系进行了分类，定义了五种基本的拓扑空间关系，并且给出了三维拓扑空间关系最小集的互斥性与完备性证明。     

移动目标空间拓扑关系的度量描述

针对传统9交模型对移动目标空间拓扑关系表达及量化描述的不足,基于格网化思想,提出了度量参数量化描述的方法。首先对移动目标和参考目标进行格网化,划分为固定大小的格网阵列;然后利用9交模型确定空间目标间拓扑关系的形式化描述;最后引入内部分量、边界分量、外部分量3种度量参数对移动目标空间拓扑关系进行度量化描述。试验证明,该方法计算简单、直观,能更加有效地度量移动目标间的拓扑关系。     

空间方向关系的反转运算

反转运算作为空间方向关系最为基础的一种运算,目前对其研究还没有达到形式化和系统化的要求。这里以空间方向关系的集合表示为基础,在严格定义方向关系的前提下,从点状目标间方向关系的反转运算出发,分类研究了各种矩形主方向关系的反转运算规则,对两目标出现重合区域的方向关系进行了重点研究,给出了运算结果并予以证明。     

空间方向关系的反转运算

反转运算作为空间方向关系最为基础的一种运算,目前对其研究还没有达到形式化和系统化的要求.这里以空间方向关系的集合表示为基础,在严格定义方向关系的前提下,从点状目标间方向关系的反转运算出发,分类研究了各种矩形主方向关系的反转运算规则,对两目标出现重合区域的方向关系进行了重点研究,给出了运算结果并予以证明.     

带空洞的复杂面域间拓扑关系的形式化描述

拓扑关系的描述和区分是建立在空间目标相互作用过程中目标集合及其分量集合拓扑特性变化基础之上的。对于两个简单面域间的空间拓扑关系描述研究已经很多,而对于带空洞的复杂面域间的空间拓扑关系的描述却相对较少。本文利用Egenhofer等提出的描述带空洞的面域间空间拓扑关系描述框架,在四交差模型的基础上,提出一种能描述带空洞的复杂面域间拓扑关系的扩展模型———D-4 ID模型,并用该模型推导了一个简单面域和一个带空洞的复杂面域间有意义的23种拓扑关系。     

拓扑关系和方向关系的统一表达模型

统一表达空间关系中的拓扑关系和方向关系是非常有必要的。本文首先对已有的方向模型进行分析和比较,提出了一种方向模型,即采用锥形的方法将空间参照对象的内部、边界和外部分别划分出9个方向区域,描述空间目标对象与这些方向区域的交集的情况,然后结合这种方向模型和九交模型,进而提出了一种能统一表达拓扑关系和方向关系的形式化模型。     

GIS空间线目标间拓扑关系形式化描述模型

针对现有拓扑关系描述模型的不足,首先以点集拓扑学基本理论为基础,定义了空间线目标的端点、内部、边界等概念,在此基础上提出了一种描述空间线目标间拓扑关系完善的形式化模型——New 9交模型。根据线目标的物理意义,提出了5条取值规则以排除模型描述的拓扑关系中没有意义的类型,并在此基础上总结出了空间线目标间拓扑关系的最小集,定义了6种线目标间的基本拓扑关系,并且证明了此最小集的互斥性与完备性。     

Fuzzy topological relations between fuzzy spatial objects

Fuzziness is an internal property of spatial objects.How to model fuzziness of a spatial object is a main task of next generation GIS.This paper proposes basic fuzzy spatial object types based on fuzzy topology.These object types are the natural extension of current nonfuzzy spatial object types.A fuzzy cell complex structure is defined for modeling fuzzy regions,lines and points.Furthermore,fuzzy topological relations between these fuzzy spatial objects are formalized based on the 9intersection approach.This model can be implemented for GIS applications due to its scientific theory basis.     

基于拓扑约束的方向关系定性描述模型

针对原有方向关系矩阵模型对于参考目标MBR区域的方向描述缺陷问题,本文将拓扑约束引入方向关系定性描述,构建基于拓扑参考的方向关系定性描述模型,实现了MBR区域方向关系的有效表达。新模型首先将参考目标的MBR区域划分为不同的拓扑区域,提出方向关系拓扑参考定义;基于拓扑参考,分别对不同拓扑区域定义相应的方向关系矩阵;最后,根据参考目标与源目标间的不同拓扑关系,提出不同情况下方向关系分层定性描述策略。实验结果表明,新模型充分反映了拓扑关系对方向关系描述的约束关系,能有效提高方向关系表达的准确性和精确性。     

模糊空间对象拓扑关系的Rough描述

利用Rough Set理论,在四交差模型的基础上,提出适合于描述确定和模糊区域或两个模糊区域目标间拓扑空间关系的扩展模型(4-4ID模型),并且详细讨论模糊对象之间的拓扑关系。     

简单面目标与带孔洞面目标间拓扑关系的层次表达方法

带孔洞的面目标是现实中较为常见的一类复杂目标,它们之间的拓扑关系要比简单面目标复杂得多.本文基于空间划分和目标分解的思想,利用点集(拓扑学)理论中的邻域概念详细分析和描述带孔洞面目标的点集拓扑分量,这种描述方法实质上是简单面目标点集拓扑分量描述的一种自然延展.进而,对简单面目标间拓扑关系的描述和区分方法进行了扩展,层次地分析和区分简单面目标与带孔洞面目标间的拓扑关系.相比于Egenhofer等人提出的代数描述和间接表达方法,本文提出的方法是一种直接描述和层次表达的方法,并且与简单面目标间拓扑关系的表达方法是相统一的.     

复杂面实体拓扑关系的精细化模型

简单空间对象经过特定组合可形成复杂空间实体。现有的拓扑关系模型对复杂边界间的复杂交互的表达能力不足,很难精确地对复杂空间面实体间拓扑关系的不同形式进行区分。顾及复杂空间面实体间的交互细节,本文对其拓扑关系进行精细化建模。首先引入线面实体间拓扑关系的元拓扑关系,进而利用元拓扑关系与重叠面积对简单面实体间的边界交集进行精细化描述,对洞边界遍历定义和洞中面与洞关系的定义,实现对复杂空间面实体的拓扑关系进行精确地区分与表达,最后对复杂面实体边界交集的5种基础拓扑关系描述模型进行归纳总结。通过5种基础拓扑关系描述模型的叠加,实现对复杂面实体各子部分之间关系细节的精细化表达。     

球面四元三角网的基本拓扑关系描述和计算

球面四元三角网具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前研究球面问题的有效方法之一。本文在此基础上,利用引入集合多算子和对称差的欧拉数,给出描述和计算球面栅格拓扑关系的四元组模型。该模型利用两空间目标间的交(∩)、差(\)、被差(/)和对称差(Δ)的内容是否为空来初步区分相离/相接、交叉、相等、包含/覆盖、被包含/被覆盖这五对拓扑关系。然后通过引入对称差的欧拉数来进一步区分传统模型难以区分的相离/相接、包含/覆盖和被包含/被覆盖这三对拓扑关系。