所长解难

<正>尽管是五一长假,可修武县郇封国土资源所的工作人员顾不上休息,在所长黄小发和副所长蔡震的带领下,像往常一样在辖区内动态巡查。汽车行驶在村庄的道路上,道路两旁绿意盎然,可黄小发并没有留恋这春天的美景,而是一直注视着眼前的那一片片充满生机的田地。     

基于交通网络的乡村中小学优化布局

合理规划中小学布局是优化教育资源配置、提高办学效益以及实现教育均衡发展的重要途径。本研究针对中国乡村建设的需要和中国多山的地理环境,考虑山地环境对乡村中小学选址的影响,构建多山环境下乡村中小学的区位模型,运用地理信息科学方法,以Visual Studio. Net 2010为开发平台,使用C#语言和ArcGIS Engine 10.0组件库,同时结合MATLAB编程,开发出基于交通网络的乡村中小学区位优化系统。最后将系统应用于贵州省某镇的小学布局优化中,分别在只考虑已有道路、假设道路可升级、假设道路可新建或升级3种情景下,通过改进的模拟退火算法,确定新建学校的最佳位置,以及新道路的修建和原有道路的升级情况,从而得到不同情景下各居民点学生的上学耗时。结果表明,交通网络对乡村中小学布局优化具有重要影响,改善交通网络条件能够有效提高学生的就学效率上学速度。     

基于路网拓扑层次性表达的驾车路径规划方法

人对所处客观世界的认识具有显著的空间层次特征,可指导出行路径规划过程。常用的层次空间推理的分层路径计算方法,虽顾及了路网的层次性特征,但道路规划等级与人对路网的层次性认知往往并不一致。而道路网络自身的拓扑结构可客观反映道路重要程度,以及出行者对道路的层次性认知经验。本文以拓扑结构指标表达道路的层次性特征,以此规划驾车出行路径,并通过与出租车行驶路径的匹配度及距离最短路径耗时比评价路径规划结果的合理性。研究结果表明,基于路网拓扑层次性表达的规划路径优于距离最短路径、动态时间最短路径、基于道路等级的静态时间最短路径及基于动态中介中心性分层的距离最短路径,与基于出租车经验建模的路径规划结果相当。但本文所提出的方法不需出租车经验建模所依赖的浮动车系统支持,更利于部署应用。     

面向地图综合的VGI道路网重要度层次分解选取方法研究

自发地理信息数据具有现势性好、覆盖范围广、信息丰富、获取方便等特点,可作为全球范围内地理信息数据生产与更新的良好数据资料。但是由于数据的无尺度特性,导致自发地理信息道路数据细节过于繁杂,难以直接应用于生产。现有道路网自动选取算法在计算道路重要度时,对所有待选取道路的重要性进行排序,并依据重要性从大到小依次选取。这种方法忽略了选取过程中,道路网结构变化对道路重要性的影响。为此,本文提出了一种基于重要度层次分解的道路网自动选取算法,该方法针对自发地理信息道路网细节繁杂的特点,根据地图数据制图综合时逐级缩编的思路,采用基于层次分解的选取策略进行道路网选取：首先计算所有节点的重要度,然后剔除重要度最小的一些道路节点,并重新计算新的所有节点的重要度,重复上述步骤,直至所有道路节点排序完毕,从而可获得所有道路的重要性排序并完成道路网选取。利用开放街道地图道路网数据进行实验,实验结果表明本文算法选取结果优于网络中心性方法。     

探地雷达在土地整治道路工程验收中的应用研究

道路验收工作中,厚度、压实度等工程参数常常是验收工作中的重要指标,基于探地雷达的道路工程质量检测技术在土地整治项目区的道路验收中可以达到无损、快速和准确。研究采用pulse EKKO PRO 1000型探地雷达,使用剖面法对道路工程混凝土路面进行雷达探测,结合现场钻孔取心进行电磁波速度修正,经过校正、增益、背景去噪、反褶积等多项预处理,有效抑制噪声,提高分辨力,最后根据相应的电磁波传播速度值完成厚度分析工作,获得不同设计标准的道路工程面层与基层的厚度结构与路面的均匀度情况。结果表明,探地雷达对道路厚度结构探测最大相对误差不超过1.43%,标准差介于0.08~0.66之间,可见其准确度超越了传统方法,精度可靠;经处理后雷达图像清晰,可同步了解道路面层与基层的介质均匀度情况,其中面层厚度起伏不大,个别路段基层压实不充分,厚度不均。符合设计标准与验收要求,为土地整治道路工程的验收与质量评价工作提供有效的帮助。     

利用车辆轨迹数据提取道路网络的几何特征与精度分析

 电子地图数据是各种智能交通系统的基础数据,对方便人们交通出行、解决城市交通拥堵问题具有重要的意义。其中,道路网络数据又是电子地图的重要组成部分。传统的道路网络数据更新方法往往需要耗费大量人力物力,因此,从其他数据源中如遥感影像数据、LIDAR数据等提取道路网络的相关研究,已成为国内外的研究重点。车载定位设备的广泛应用使车辆轨迹数据的大量获取成为可能,轨迹数据是对车辆行驶路径的完整记录,同时也是道路网络几何特征的直接反映。当轨迹数据量足够大时,则可利用其构建路网,用于更新或修正现有地图上的路网空间信息。针对车辆轨迹数据的特点和道路网络的特性,本文提出一种细化的道路网络几何特征提取方法。车辆轨迹数据是矢量数据,将其转换为栅格数据后,就可采用图像细化的方法处理。图像细化可以在保持原图像拓扑结构不变的情况下,快速地提取出图像的中心像元,并且有效去除冗余信息。本文以上海陆家嘴的车辆轨迹数据为例进行了实验,结果表明,利用车辆轨迹数据构建路网不仅可行,而且简单、高效,取得了良好的效果。     

桩板挡墙与土钉墙在道路边坡设计中的应用

悬臂式桩板挡墙与土钉墙都是新式的支挡结构，它们都可采用从上而下的施工顺序，可解决在市政道路工程中常遇到的边坡与房屋等建筑相距近且高差大、道路边坡支护施工场地狭窄、大面积开挖困难等问题。本文以一个道路改建工程支挡设计、施工为实例，简述悬臂式桩板挡墙与土钉墙支挡结构在市政道路工程边坡支护的综合应用。     

基于车载激光点云数据的道路模型重建

在SSW车载激光扫描点云数据的基础上,研究了提取道路边线点集的方法,并对道路边线点进行均匀抽稀,最后按照道路纵断面shape构建道路模型。试验表明该方法能成功地提取出道路边线点,建立道路模型。     

基于数学形态学和Hough变换的高分辨率遥感影像道路提取

城市交通是经济社会发展的重要推动因素和枢纽,因此道路信息的提取与更新显得尤为重要。利用遥感图像来提取道路信息已经成为近年来道路提取的主要方法,但高分辨率遥感影像的快速发展与应用,在提供丰富信息的同时使道路提取变得更加困难。针对目前基于高分辨率遥感影像提取道路存在的问题,提出一种基于数学形态学和Hough变换的道路自动化提取方法。基于Hough变换确定道路的走向,在此基础上选定线性结构元素,利用数学形态学进行道路提取。分别选择IKONOS影像和Quickbird影像验证本文提出的模型。实验结果表明,本文提出的模型能有效地提取弯曲型道路与直线型道路,取得了较好的结果。     

顾及路网与轨迹多模特征的道路等级分类研究

道路等级不仅反映在路网结构的静态骨架信息上,也蕴含在轨迹数据呈现的动态语义信息上。为解决(OpenStreetMap)OSM路网部分路段及路网生成产品等级缺失问题,本文提出一种顾及路网与轨迹多模特征的道路等级分类方法。首先通过轨迹数据的清洗、地图匹配和基于路名的路网合并实现轨迹点与命名道路的联结;然后以命名道路为分析单元,综合考虑路网及轨迹数据,在系统分析路网结构的道路几何特征、道路分布特征、道路拓扑特征及道路单双向信息基础上,进一步挖掘与融合轨迹数据蕴含的道路宽度、道路车流量、道路速度等静动态特征,形成关于道路等级的描述特征集,作为识别道路等级的基础与依据;最后以随机森林(RF)为基本分类器进行特征选择及模型训练实现道路等级识别。为验证本文方法,选取武汉市汉正街区域及二环区域,基于OSM路网数据及众源轨迹数据开展试验。该方法取得了较好的分类结果,小范围汉正街区域的验证集准确率为91.2%,大范围二环区域的验证集准确率达到80.8%。与单类特征相比,集成路网与轨迹特征极大提高了道路等级分类准确率;与原始路段形式进行道路等级分类相比,以路名重构道路形式进行道路等级分类效果更好。     

结合POI数据的道路自动选取方法

人们对道路重要性的认知与道路周边设施有重要关系,针对现有地图综合道路选取方法中对语义特征考虑不足的问题,将POI数据引入到道路的语义特征分析中,提出一种综合考虑道路空间特征和语义特征的道路综合自动选取方法。首先,结合POI位置数据构造了道路语义特征度量的3个新参量：设施点密度、重要设施比率和专题设施比率;然后,与道路长度、连接值、总深度值、平均线密度等反映道路几何、拓扑和分布特征的度量参量一起,通过归一化和熵值法赋权进行整合计算,得到道路重要性值;最后,综合考虑道路重要性值、道路stroke构成和stroke连通度的约束条件进行道路的分步选取。实验结果表明,该方法在保留主要道路、保持道路分布疏密特征和道路连通性的同时,较好地顾及了道路的语义特征信息。     

基于亮度补偿的遥感影像阴影遮挡道路提取方法

在基于高分辨率遥感影像的道路提取中,阴影遮挡是导致提取的部分或整段道路缺失的重要因素,严重制约了道路提取的自动化过程,因此探索适用性强的阴影情况下道路提取方法对地图数据生产和地理大数据研究具有重要意义。本文针对传统的阴影系数修正方法难以消除植被、建筑上的阴影对道路提取带来的干扰,选用路面颜色不一、地物干扰少的郊区影像与地物丰富、路面地物阴影干扰严重的市区影像开展研究,提出了基于亮度补偿的阴影遮挡道路的提取方法。首先,在图像预处理的基础上,利用HSI阈值分割获取阴影区域;其次,在削弱蓝色分量信息后采用亮度补偿方法实现像素点空间域增强以及阴影区信息的恢复,在增大道路面阴影与周围环境差异的基础上,借助高效的分割算法实现阴影道路提取;最后,通过和由K-means聚类分割获取的非阴影道路进行合并,经细化处理最终实现阴影遮挡道路的完整提取。实验结果表明,此方法提取郊区与市区影像中阴影道路的正确率在80%以上,该方法能有效地提取阴影遮挡道路,消除其他阴影的干扰,降低阴影道路提取时的斑块破碎度,较好的保留道路的主体。     

基于浮动车数据的城市道路通行能力时空特征分析

针对城市道路通行能力定量度量指标,提出基于浮动车数据的道路基本通行能力评估方法;以道路通行能力指标来分析深圳市道路网通行能力的时空分异规律,结论如下：城市道路通行能力具有明显的时变特征和空间分布的不均衡性;各行政区域通行能力在工作日变化平缓,在休息日出现午高峰;通行能力余量无论在工作日和休息日都浮动较大,并在休息日中午显著下降;道路通行能力具有明显区域分类现象,人口密度和发展程度较高区域的道路通行能力整体较低,且一天内的变化较小;道路等级对通行能力和通行能力余量影响显著,较高等级道路一天内变化较大,低等级道路则较平稳。     

利用双重索引快速构建道路网络连通拓扑

路网拓扑关系的生成是进行最优路径规划的基础。本文针对ISO GDF4.0模型对道路连通拓扑的定义,结合最优路径规划对道路网络连通拓扑的要求,提出一种使用R-tree空间索引和B-tree索引双重索引方式快速生成道路连通拓扑的算法。连通拓扑快速构建算法包括新道路生成和网络拓扑提取两部分,新道路生成过程中,首先,自上而下地打断道路形成直线段集并求交点,然后,自下而上地重构直线段集以生成新道路。在打断道路求交点过程中,对道路建立R-tree空间索引,显著提高了几何要素的查找速度。在网络拓扑提取过程中对序列化数据建立B-tree索引,使得其查找速度大大加快。通过对双重索引算法的时间复杂度分析与验证表明,本文提出的拓扑生成算法具有较高的执行效率。     

基于多元LP模型的风电场道路优化设计方法

在风电场道路自动选线设计中,为了满足相关技术规范,确保车辆行驶安全,减少施工工程量,本文提出一种基于多元线性规划(LP)模型的道路优化设计方法,实现了在三维GIS环境下顾及风电工程建设成本及道路线形设计规范的平面道路快速构建。以辽宁省杨树湾及陕西省定边两个风电场道路设计为例,结果表明该方法在选线基础上平均道路总长降低22%,平均道路挖填方量降低19%,最终获得建设成本最优及规范化修正的线路设计方案。实验表明该方法明显提升了道路设计自动化水平与能力,为道路要素自动提取和批量标准化出图奠定了基础,具有良好的实用性和有效性。     

基于地理国情普查的内部道路公共化选取研究

本文依据道路密度和道路面积率提出了基于街区的道路密度与道路面积率计算方法,并利用缓冲和叠置分析,计算并分析了基于街区内部道路公共化前后的道路密度和道路面积率变化情况,通过该方法能有针对性地选取街区中的内部道路,能促进道路的微循环,缓解交通问题,具有较强的可操作性,对内部道路公共化的实施具有指导意义。     

基于双注意力残差网络的高分遥感影像道路提取模型

高分辨率遥感影像中,道路光谱信息丰富,且空间几何结构更清晰。但是,基于高分遥感影像的道路提取面临道路尺寸变化大、容易受树木、建筑物及阴影遮挡等因素影响,导致提取结果不完整。此外,高分遥感影像中同物异谱和异物同谱现象较为严重,从而影响道路提取结果连续性及细小道路信息完整性,而且难以区分道路和非道路不透水层。因此,本文提出基于双注意力残差网络的道路提取模型DARNet,利用深度编码网络,获取细粒度高阶语义信息,增强网络对细小道路的提取能力,通过嵌入串联式通道-空间双重注意力模块,获取道路特征图逐通道的全局语义信息,实现道路特征的高效表达及多尺度道路信息的深层融合,增强阴影和遮挡环境下网络模型的鲁棒性,改善道路提取细节缺失现象,实现复杂环境下高效、准确的道路自动化提取。本文在3个实验数据集对DARNet和DLinkNet、DeepLabV3+等5个对比模型进行对比试验和定量评估,结果表明,本文DARNet模型的F1分别为77.92%、67.88%和80.37%,高于对比模型。此外,定性比较表明,本文提出模型可以有效克服由于物体阴影、遮挡和高分影像光谱变化导致道路提取不准确与不完整问题,改善细...     

基于自发地理信息的人行道路信息提取

人类的行为轨迹可快速提取到车辆难以通行的人行道路以及人行道路设施等信息,这些信息是行人LBS的关键性元素,它的完备性程度决定了行人LBS服务质量的高低。本文使用志愿者数据集与百度地图,研究了一整套基于VGI数据的人行道路信息提取方法。通过轨迹数据清洗、道路几何路网提取、人行道路设施的检测与识别3个主要板块实现了人行道路信息的提取。算法在完成道路几何路网信息提取的同时,实现了人行横道、过街天桥、地下通道等道路设施信息的获取。     

多维地形环境与风机参数约束的风电场道路优化设计方法

针对风机设备安全运输的道路智能化设计需求,建立了一种综合考虑风电场多维复杂地形环境的道路中心线规划网络模型,在此基础之上设计实现了顾及风电工程建设成本的道路中心线自动规划算法;同时分析计算了风电专题中风机设备的形态结构等参数特征对道路横断面宽度的影响,以实现多要素联合约束的风电场道路优化设计。突破了传统道路设计主要依托CAD辅助制图技术在多维空间整体表达上的局限性,实现了风电场道路的三维实景信息的完备表达。以两种不同地貌类型的风电场为例,验证了方法的实用性和有效性。     

顾及空间句法的道路对城市扩张影响的研究

城市道路是城市快速扩张的重要驱动因素。为了探究城市路网对城市扩张的影响力,本文以武汉为研究区,选取2000～2020年相关数据,利用贝叶斯网络、空间句法和地理探测器三种方法相结合来探究道路网络的影响力。研究共选用了13个驱动因子,其中,与道路相关的因子分别是道路密度、距道路距离、接近度和中间度。结果表明：道路密度、接近度、中间度3个因子在整个研究期间表现出对城市扩张有较强的影响力,距道路距离这一因子影响较弱;当这些因子强度达到阈值后,对城市扩张可能性影响是相近的。道路密度、接近度、中间度3个指标相比于距道路距离对城市扩张有较好的预测效果,希望在未来城市化扩张模拟研究中,重视这3个指标的作用,提高模拟精度,为规划提供指导,实现城市道路与城市用地建设的相互促进发展。