栅格索引的结点匹配算法

拓扑空间关系是地理信息系统(GIS)进行空间分析的基础,也是GIS区别于传统制图系统的主要因素.对于拓扑空间关系自动构建技术的研究由来已久,但其速度及效率一直是瓶颈.在分析拓扑空间关系自动构建算法的基础上,指出结点匹配算法是拓扑空闻关系构建的瓶颈问题,并提出了一种基于栅格索引的结点匹配算法.实践表明:新算法对于拓扑空间关系自动构建的效率有大幅度的提高.     

矢量数字地图质量自动检查方法研究

矢量数字地图质量包括数据情况说明(元数据)、位置精度或定位精度、属性精度、逻辑一致性、数据完整性、时间精度等六方面的内容，检查方法一般采用软件自动检查、人机交互检查、人工检查等。本文针对测绘数字信息工程矢量地图的特点、所采用的数据模型和编码，根据实际工作经验，提出自动检查的方法，这些方法包括：模板匹配技术用于检查属性数据的正确性；数学算法用于检查坐标精度及拓扑关系的正确性；标准规范的具体化用于检查要素格式及完整性；制图规则的计算机理解用于检查数据的逻辑一致性；错误快速定位用于错误的确认和编辑修改等。     

利用街区面块拓扑构建道路网络的算法

道路交通网络是进行各种道路交通网络分析与可视化的基础。构建道路网络的常用方法是运用已有道路面矢量数据提取道路中心线,并自动生成道路网络。提出了一种根据街区面块拓扑关系自动构建道路网络的算法,首先,根据道路面求反得到街区面块并计算街区面块间的拓扑关系;然后,根据街区面块之间的拓扑关系自动建立道路网络拓扑关系;最后,计算路段(网络弧段)中心线和道路交叉口(节点)的几何位置,完成数字道路网络的构建。与以住算法不同,该算法将拓扑关系构建与中心线提取分开,直接由道路面原始数据构建网络拓扑关系,保证拓扑结构的准确性,且为道路中心线提取提供路段交叉口判别依据。实验表明,所提出算法较好地解决了已有算法在自动计算道路中心线时数据预处理复杂和道路面分割难以处理等问题。     

空间体对象间三维拓扑构建研究

根据三维拓扑的研究现状以及特定应用领域对三维拓扑的需求,分析了这些特定应用领域的拓扑关系,提出了两种三维拓扑构建方法。这两种方法在兼顾内拓扑的同时主要构建体之间的外拓扑关系。第一种方法是在体单独构建完毕后建立体之间的拓扑关系;第二种方法考虑到当前成熟三维建模软件或CAD软件中的数据大多以离散面方式组织,设计了自动寻体算法,同时构建体之间的外拓扑关系。利用深圳典型地籍数据和建筑设计图生成的三维数据进行实验,验证了此算法的可行性。     

地籍变更空间要素自动重构研究

地籍更新是现代地籍的生命所在。宗地拓扑关系的影响,使目前地籍数据库的人工交互更新方式存在编辑时间长、劳动强度大、易产生错误、难以保证空间数据一致性等问题。鉴于此,本文研究了地籍空间要素自动重构的理论和方法,包括拓扑关系判断、拓扑构建、地籍要素变化类型判断和地籍空间要素自动重构。以实际空间数据为例对所提方法进行了实验,验证了地籍空间要素自动重构的合理性与可行性。     

地籍变更空间要素自动重构研究

地籍更新是现代地籍的生命所在。宗地拓扑关系的影响,使目前地籍数据库的人工交互更新方式存在编辑时间长、劳动强度大、易产生错误、难以保证空间数据一致性等问题。鉴于此,本文研究了地籍空间要素自动重构的理论和方法,包括拓扑关系判断、拓扑构建、地籍要素变化类型判断和地籍空间要素自动重构。以实际空间数据为例对所提方法进行了实验,验证了地籍空间要素自动重构的合理性与可行性。     

基于要素属性约束机制的不合理面-面关系检查方法研究

本文针对目前空间矢量数据中面-面关系情况复杂、检查工作量大、检查算法单一,无法快速、准确进行自动化检查的问题,研究了基于要素属性约束机制的不合理面-面关系检查方法,综合利用属性代码和要素关系进行属性值的约束,设计可定制参数的检查算法,对可能出现错误的面-面关系制定检查规则,再利用这些规则的组合进行自动检查。经实验验证,该方法可提高检查效率和准确性。     

地籍更新测量的空间数据质量检查研究

检查地理信息系统（GIS）中空间数据的质量,使更新测量的空间数据与地理信息系统中的原有数据融合。基于VB6．0,从数据的完整性、一致性、完备性等特性对空间数据进行检查。设计了空间数据质量检查程序,实现计算机自动检查空间数据质量,通过介绍的方法,可以准确定位出地籍更新测量的空间数据错误,并提示如何进行修改。空间数据质量检查中关键是拓扑关系检查,拓扑关系是否正确关系到GIS建库质量和GIS的可用性。     

多边形拓扑关系构建的栅格算法

矢量数据拓扑关系的自动建立是GIS软件的核心模块之一，也是技术难点之一。简要分析传统算法的优缺点，在此基础上，借鉴基栅格的种子点填充算法和矢量数据求交的栅格探测法的思想，提出建立图幅多边形与弧段所属关系的栅格算法，给出算法的各主要步骤和实现方法。分析与试验表明，新算法在特殊情况处理、多边形内点自动建立、处理效率、简化编程等方面有一定优势。     

基于建筑平面图的室内空间拓扑模型自动生成算法

针对以建筑平面图为数据源构建室内导航模型时,建筑平面图缺少拓扑信息,尤其是缺少对房间、走廊等多边形对象拓扑描述的问题,本文提出了一种自动化构建室内空间拓扑模型的算法。该算法首先根据CAD建筑平面图的基本特征,将墙线抽象为弧段,门窗抽象为点,房间抽象为多边形;然后从起始墙线出发,将该墙线顺时针或逆时针遇到的第一条墙线作为目标房间或走廊的第一条边,依次类推,直至回到起始墙线,则完成一个房间或走廊的提取;重复上述过程,直到所有墙线均被标记两次,说明所有房间或走廊提取成功,完成墙线与房间、走廊之间的拓扑连接关系自动建立。门窗与房间之间的拓扑关系则是根据门窗与墙线的拓扑关系,推导出门窗与房间之间的拓扑关系。以某大学教学楼的建筑平面图为例进行试验,试验结果表明本文算法能够有效实现室内空间拓扑模型的自动生成。     

多尺度空间对象拓扑相似关系的表达与计算

研究了空间数据多尺度表达中,在进行模型综合时空间对象拓扑关系的表达、变化和相似性。基于空间对象之间拓扑关系的概念邻域,给出了空间对象拓扑关系相似性的定义以及在数字景观模型中拓扑关系相似性的度量方法,为空间数据的多尺度表达提供了拓扑关系分析和评价手段。     

基于Oracle Spatial的空间线线拓扑关系判断的实现

在GIS中,空间物体间的拓扑关系是基本的空间关系之一,直接利用ORACLE SPATIAL提供的简单的空间关系查询操作算子,对九交模型所描述的任意两2维空间的不自相交的线目标间的拓扑关系的判断设计算法,并进行试验验证,实现两线目标间的33种空间拓扑关系的判断。基于ORACLE SPATIAL的线/线目标间空间拓扑关系判断的实现必将推动基于ORACLE SPATIAL的GIS系统的查询、分析和数据更新的研究进展。     

MapX支持下道路网络拓扑结构构建方法

对于一个实用的车载导航系统,最优路径规划是其必备的十分重要的功能,而道路网络拓扑结构的构建又是最优路径规划的基础.对基于MapInfo的道路网络拓扑结构的构建算法进行了初步的研究,设计了表达道路网络拓扑结构的数据结构,并在MapX控件支持下在VC 6.0环境下完成了该算法的实现.     

利用分区思路优化拓扑关系自动生成算法

空间数据拓扑关系的建立是GIS中研究的重要课题 ,它直接影响空间数据的空间关系的建立、空间数据的查询、空间数据网络分析等操作。作者在实际的软件设计过程中 ,在空间数据的自动求交、结点匹配等两部分中 ,通过分区思路减少了计算量 ,提高了空间数据拓扑关系自动建立算法的效率。     

露天矿精细DEM模型的建立及更新方法

由于露天矿复杂特殊的地形特征,在建模过程中应充分考虑相应的约束条件,否则会出现台阶被削平等现象。本文提出一次性约束三角网生成算法,经过空间数据提取、拓扑关系建立以及空间索引建立,最终建立起边界约束线以内的约束不规则三角网;并提出扩展边界概念,利用扩展边界及上述三角网生成算法,可实现局部模型建立以及局部模型与整体模型间的无缝拼接,最终完成整体DEM模型的更新。     

基于粗集的多尺度空间拓扑关系不确定性定量评价模型

空间拓扑关系不确定性的定量评价可为多尺度拓扑关系一致性的自动评价、空间推理与空间查询等应用的可靠性提供依据。定义了基于几何度量的拓扑距离,构建了拓扑关系不确定性的粗集表达模型;提出了不确定性粗集表达中拓扑距离的量化方法;进而提出了基于粗集的多尺度空间拓扑关系不确定性度量指标。实例研究证明了本文提出模型的科学性与合理性,该方法可用于多尺度表达过程中引起的拓扑关系不确定性的定量评价。     

三维体目标间拓扑关系与方向关系的混合推理

重点研究了三维空间中拓扑关系和方向关系间的混合空间关系推理。用Allen区间关系对描述基于投影的空间划分方法得到的方向区域和用九交矩阵描述的拓扑关系,用定义法研究混合空间关系推理,推理结果用组合推理表表示。     

城市排水GIS系统拓扑模型的建立

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法提出拓扑概念模型和逻辑模型,增加其拓扑关系描述的细节规则,以实现对客观世界的真实模拟。然后在数据结构设计中,采用十字链表作为存储结构,将其改进并与R⁺树进行关联生成空间索引。在空间分析中,本文基于R⁺索引和十字链表提出了空间查询和路径分析典型算法。最后以镇江市城市排水管网地理信息系统开发为例,对拓扑模型进行了开发实践。试验结果表明,本文提出的拓扑模型可以更真实模拟客观世界,提供更多种空间分析,完成海量数据快速访问,为实现城市排水GIS系统海量数据的高效空间分析提供解决方案。     

基于OpenMP的矢量空间数据并行拓扑算法设计与实现

高性能并行GIS逐渐成为GIS发展的新方向。矢量数据的复杂性使得一些并行GIS算法难以实现,从而无法满足并行GIS的发展要求。文中针对GIS算法中的拓扑算法,借助OpenMP编程模型,通过消除并行拓扑处理过程中的数据依赖,在单机多核的环境下设计并实现了矢量空间数据并行拓扑算法。通过实验对比串行拓扑算法和并行拓扑算法的处理时间和结果,验证了并行拓扑算法的正确性,同时证明并行拓扑算法能够在一定程度上提升拓扑处理的效率。     

不确定拓扑关系模糊推理

针对定性空间推理难以处理不确定空间拓扑关系推理的缺憾,将确定拓扑关系复合表推理方法扩展到模糊拓扑空间,建立了基于拓扑关系复合表的不确定拓扑关系模糊推理模型,设计了基于RCC5的拓扑关系复合表的模糊推理规则库和推理的方法流程,并结合具体计算实例对模糊推理模型进行了实验研究,推理结果验证了模型的认知合理性和可行性。