矢量数据在多尺度栅格化中的精度损失模型探讨

在进行空间分析时,由于栅格数据便于空间分析,因而通常将矢量数据转化成栅格数据进行空间分析。在转化过程中,采用不同尺度的栅格大小会造成怎样的精度损失?精度损失、栅格大小和平均斑块大小之间的关系是否可以用模型来表达?本文正是针对这样的问题,以重庆市1∶10万的土地利用矢量数据为例,探讨了在不同尺度栅格大小(从30m×30m到1000m×1000m)的情况下,各种土地利用类型在转化过程中的精度损失情况,对精度损失与栅格大小和平均斑块大小之间的关系进行了定量分析。研究表明,精度损失与地类的平均斑块大小和栅格尺度之间的关系可以用模型来表达。该模型为:Y=5.366-0.179X-0.978ln(S)+0.0348Xln(S)。模型中Y为精度损失,S为地类的平均斑块大小,X表示栅格的大小。该模型的复相关系数为0.93。     

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。     

基于遥感数据的泉州市土地利用变化分析

本文基于TM遥感图像解译的1985、2000年两期土地利用现状图，借助ArcView3．2软件，统计分析了泉州市1985～2000年间土地利用类型的数量及空间变化特征。结果表明：15年来各类土地利用类型发生了很大变化，综合年均变化率为0．09％；而且类型转化量最大的是耕地转变为城乡、工矿及居民用地，其次是林地与草地类型之间的转化。     

空间尺度转换数据精度评价的准则和方法

空间尺度问题是地理学、生态学和水文学等多个学科的基础科学问题之一。空间数据尺度转换是将数据从一个空间尺度转换到另一个空间尺度的过程, 它是尺度科学研究的重要内容之一。对尺度转换后的成果数据深入分析, 提炼尺度转换成果数据精度评价的原则、指标以及模型方法, 这对正确选择和应用尺度转换成果数据具有重要意义。在详细评述尺度和尺度转换研究概念、内容和主要进展的基础上, 本文主要从数据处理、地图学角度出发, 提出了空间数据尺度转换精度评价的3 项基本准则, 即保持构成信息守恒、保持面积信息守恒、保持区域空间格局和形态信息守恒。继而据此将当前常见的指标进行了梳理和归并;根据上述准则和指标, 结合GIS 方法、常规统计方法、地统计方法等, 给出了上述评价指标的计算模型及其应用方法和典型案例。最后指出, 在实际应用中需结合研究目标, 针对性选择尺度转换效应函数, 通过开展模型模拟和对比分析, 最终确定合适的尺度转换方法。     

栅格化属性精度损失的评估方法及其尺度效应分析——以四川省1:25 万土地覆被数据为例

选择在600 m~30 km 16 个尺度上,在ArcGIS 中利用常用的面积最大值法(Rule ofMaximum Area,RMA) 对2005 年四川省1:25 万土地覆被矢量数据进行栅格化,并采用两种属性精度损失评估方法：传统的常规分析方法和一种新的基于栅格单元分析方法,来对比分析在这两种评估方法下RMA栅格化的属性(这里是指面积) 精度损失随尺度的变化特征。结果表明：(1) 在同一尺度下采用基于栅格单元方法分析所得的研究区平均属性精度损失大于常规分析方法分析得到的平均属性精度损失,且二者之间的差异在1~10 km内很明显,当栅格单元大于10km时,两种方法得到的平均属性精度损失的差值稳定,且其随尺度的变化曲线趋于平行;(2) 基于栅格单元分析方法不仅能够准确地定量估计RMA栅格化的属性精度损失,而且能客观地反映属性精度损失的空间分布规律;(3) 对四川省1:25 万土地覆被数据进行面积最大值法(RMA)栅格化的适宜尺度域最好不要超过800 m,在该尺度域内数据工作量适宜,且RMA栅格化属性精度损失小于2.5%。     

利用TM数据监测岩溶山区城市土地利用变化

该文以贵阳市为例 ,利用多时相的TM遥感数据及相关资料对地质构造复杂、地表覆盖类型多样的岩溶山区城市土地利用变化进行了调查和动态监测。基于图像光谱信息特征分析 ,确定了用于贵阳市土地利用变化遥感图像分类的最佳波段组合。利用热红外波段TM 6 ,基本消除了岩溶山区遥感图像分类中阴影和水体混分现象     

空间尺度上推方法的精度评价——以内蒙古锡林郭勒盟土地利用数据为例

不同的空间尺度上推方法会导致不同程度的信息丢失、信息歪曲等后果;但目前少有研究在较长的尺度序列上、对不同尺度上推方法所得成果开展精度分析。本研究首先提出尺度上推方法精度评价的三个准则,即:保持土地类型构成特征、保持土地面积精度、保持土地空间分布格局和斑块形态;继而使用格点中心值、最大面积斑块、最大聚合面积斑块等3种尺度上推方法,配合100 m～50 km土地利用数据开展尺度转化实验;最后基于上述评价准则和尺度上推实验所得的系列输出结果,分析了不同尺度上推方法的精度。研究表明:(1)格点中心值上推方法能更好地保留区域土地类型构成、土地面积精度等特征;(2)锡林郭勒盟地区土地研究的适宜尺度应小于10 km,最大不应超过30 km;(3)在尺度上推过程中,土地斑块的平均面积、形态以及空间分布格局对尺度上推成果精度有着重要影响。     

全球土地覆盖GlobCover2009数据中的中国区域湿地数据精度评价

目前,湿地方面的全球性数据产品寥寥无几。GlobCover2009作为免费的分辨率最高的全球土地覆盖数据产品,成为研究全球性湿地的重要参考数据源之一。目前为止,还没有学者对该数据产品中湿地类型的精度做出具体评价。以目视解译的中国2008年湿地遥感制图数据为参考,从湿地面积、类型和空间一致性在不同区域的分布等方面,对GlobCover2009数据产品在中国区域内湿地相关类型产品的分类精度进行了评价。评价结果显示,GlobCover2009数据产品中,中国的湿地类型总体分类精度不高,湿地面积一致性为46%,总体精度为32%,Kappa系数为0.13;其中,沼泽湿地的制图精度(0.05%)远低于水体制图精度(53.34%),水体的用户精度达到90.18%,沼泽湿地的用户精度仅为11.76%。对于沼泽湿地分布较广泛的中国东北地区和西北地区,该数据产品的分类精度也很低,分别仅为17%和13%;造成此现象的原因,除GlobCover2009数据产品没有专门对沼泽湿地进行定义和分类外,二者使用的数据源在空间分辨率及时间上的差异也是主要原因。     

GPS技术在获取土地利用空间变化数据中的作用

准确地,定量地把握土地利用及其变化状况具有重要的意义,介绍了全球定位系统在土地利用动态监测中的双重作用和技术,通过对土地利用变化类型分析,简化ＧＰＳ测量的野外工作量。     

利用TM数据监测岩溶山区城市土地利用变化

该文以贵阳市为例，利用多时相的TM遥感数据及相关资料对地质构造复杂，地表覆盖类型多样的岩溶山区城市土地利用变化进行了调查和动态监测，基于图像光谱信息特征分析，确定了用于贵阳市土地利用变化遥感图像分类的最佳波段组合，利用热红外波段TM6，基本消除了岩溶山区遥感图像分类中阴影和水体混分现象。     

基于对象关系数据库的矢栅一体化查询与操作研究

在分析矢量栅格数据特点的基础上,提出一系列矢栅一体化查询函数,基于PostgreSQL/PostGIS数据库,实现了支持栅格数据存储与组织的扩展数据类型,并对栅格数据类型与PostGIS矢量数据一体化查询函数进行了扩展实现。最后,通过实例验证了矢栅一体化查询函数的表达能力和解决实际问题的应用前景。     

基于球面DQG的矢量与地形数据无缝集成

现有的全球大规模空间数据可视化系统主要侧重于影像和地形数据的综合表达,针对矢量与地形的集成可视化能力相对较弱。该文以球面退化四叉树格网(Degenerate Quad-tree Grids,DQG)为基础,通过DQG格网的三角化过程构建了地表DEM模型,并提出了从矢量线对象到地形格网表面的映射方法。采用GTOPO30数据集和国界矢量数据进行了相关实验,结果表明:该方法能实现矢量数据与多分辨率DEM的无缝集成,并能有效地避免矢量对象"悬浮"和"入地"等现象。     

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。     

基于球面剖分格网的矢量数据组织模型研究

针对球面剖分格网系统的优势和目前矢量数据存储方式存在的缺陷,提出基于球面剖分格网系统的矢量数据组织模型,以期更有效地存储和管理大范围多模式的矢量数据.主要讨论了矢量对象在不同格网层次下的剖分组织方法及其重构表达问题,并创新性地提出了球面矢量交换文件格式(SVE).同时,基于球面剖分格网系统设计了矢量数据的空间拓扑关系构建模式及多层次表达方式,为球面的矢量对象空间分析奠定了理论基础.     

矢量空间数据渐进传输研究进展

渐进传输被认为是解决目前海量空间数据传输与实时用户体验之间矛盾的有效方法。栅格数据渐进传输的相关研究比较成熟,但矢量数据的渐进传输理论和技术还存在问题。为了推进矢量数据渐进传输的相关研究,该文对与矢量数据渐进传输密切相关的二维矢量数据、三维表面模型两种数据的多分辨率表达和渐进传输的研究现状进行归纳与总结,指出相关研究的发展方向,为海量空间数据适用于分布式网络传输提供参考依据。     

面向矢量数据叠加分析的拓扑一致性处理研究

在叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等各种矢量数据分析过程中,首要面对的便是矢量数据拓扑一致性问题。拓扑一致性处理是对GIS矢量数据中由于采集、存储、压缩、转换导致的空间拓扑关系不一致问题进行的拓扑处理,其使得待处理数据在容限范围内具有拓扑一致性,从而便于后续相关分析功能的进行。该文在分析和总结已有拓扑一致性处理算法的基础上,提出了一种更为高效的拓扑一致性处理改进算法,包括弧段间拓扑处理、节点与弧段间拓扑处理、节点间邻近搜索等核心过程。对比实验表明,该算法在保证拓扑一致性处理效果的基础上具有较高的处理性能,是一种实用性较强的拓扑一致性处理算法。     

球面格网系统特征分析及比较

球面格网系统是一种新型栅格数据模型。在全面检索和分析前人相关研究成果的基础上,将球面格网系统分成4种类型:基于经纬线划分的格网系统、基于正多面体划分的格网系统、基于Voronoi划分的格网系统和混合格网系统;并针对各种不同类型的格网,分析了同级格网单元的空间几何特征及不同级别格网之间的层次嵌套等特性。通过对比分析,给出不同格网系统的优缺点及其适用领域,认为不存在满足所有需求的通用的格网系统,相关应用只能针对具体情况,选用最适宜的格网系统。     

ALOS卫星遥感数据影像特征分析及应用精度评价

通过影像灰度等级分析、单变量统计分析和影像纹理特征分析以及平面点位精度、影像分类精度和图斑面积精度评定,针对ALOS数据图像质量开展影像特征研究与应用精度综合评价,并与SPOT5数据对比。ALOS数据在纹理特征及面积精度方面(尤其是较小的图斑面积精度)均明显优于SPOT5;建设用地和农用地二、三级地类的影像分类精度均可达到优良等级;点位中误差精度可满足1∶1万比例尺制图要求。ALOS数据在国土资源调查和管理中具有良好的应用前景,可与SPOT5形成较好的数据互补。