水文变化语义约束的实时水位观测数据流在线滤波方法

受外界环境和仪器设备等的影响,实时水位观测数据流噪声和数据异常问题突出,严重制约了实时应用效能。针对已有数据清洗方法适应性差,难以根据动态观测数据的变化特征进行动态调整问题,本文提出了一种水文变化语义约束的实时水位观测数据流在线滤波方法:在实时水位观测数据变化特征与水文时空过程动态演变规律之间建立高层语义映射,实现水文变化语义知识约束下的卡尔曼模型参数自适应调整,从而突破传统滤波方法的瓶颈。采用多种降雨情景下的实时水位观测数据进行了试验,证明了该方法结果质量的可靠性。     

侧视地图中建筑物轮廓线提取的三维城市模型法

针对城市侧视地图上建筑物轮廓线主要依靠人工交互提取,成本高昂、效率低下且精细度和准确度有限的问题,提出了一种任意视角侧视地图中建筑物轮廓线的自动提取方法。采用深度缓冲区分割算法获取单个建筑物对象的颜色缓冲区,顾及了存在建筑群的情况和建筑物密集区域的遮挡问题,再基于颜色缓冲区追踪建筑物轮廓线。为了保持遮挡一致性且便于匹配提取出的矢量轮廓线与栅格侧视地图,本文还提出了基于投影空间分块加载三维城市模型的方法。最后,以武汉市典型三维城市模型数据为例,证明了该方法的有效性和可靠性。     

顾及多细节层次的三维R树索引扩展方法

多细节层次表达是三维GIS的重要特征之一。为提高细节层次模型的管理效率,本文提出一种扩展多细节层次功能的三维R树索引方法,通过全局优化和三维聚类分析建立动态三维R树索引,研制了先自下而上、后自上而下全局搜索的节点选择算法和基于k-medoids聚类算法的节点分裂算法,保证节点尺寸均匀、形状规则以及重叠减少。基于良好的三维树形结构,本文扩展了传统的三维R树索引结构,实现R树索引和细节层次模型的无缝集成。为验证本文方法的有效性,通过仿真实验,结果证明了本文方法能很大程度地提升多细节层次三维城市模型数据库的空间查询效率,具有较好的应用前景和实用价值。     

面向动态关联数据的高效稀疏图索引方法

为了高效组织管理日益增加的智能感知和关联关系数据,满足多层次任务对多模态场景数据多维特征计算和关联挖掘的需求,针对现有树结构外存索引方法存在的磁盘I/O密集、处理效率低、对关联关系支持弱的瓶颈问题,提出了一种时空关系稀疏图索引方法。设计了一种基于内存图模型的时空索引结构,将多模态场景数据抽象为图的节点和边,支持时间、空间以及关联关系的高效组织,并基于稀疏矩阵进行时空关系图索引的内存表达和存储;以多维树索引为例进行了索引构建以及多模式查询试验。试验结果表明,本文方法在索引生成、时空查询和复杂时空关系查询效率等方面均优于对比方法,支持动态关联的多模态场景数据实时高性能处理和低延迟访问。     

一种集成R树、哈希表和B*树的高效轨迹数据索引方法

为兼顾时空索引方法的空间利用率、时间效率和查询种类,提出了一种新的轨迹数据索引方法——HBSTR树。其基本思想是:轨迹采样点以轨迹节点的形式成组集中管理,哈希表用于维护移动目标的最新轨迹节点,轨迹节点满后作为叶节点插入时空R树,另外采用B*树对轨迹节点构建一维索引,既有利于提升索引创建效率,又同时满足时空条件搜索和特定目标轨迹搜索等多种查询类型。为提升时空查询效率,提出了新的时空R树评价指标和节点选择子算法改进时空R树插入算法,同时提出了一种时空R树的数据库存储方案。试验结果表明,HBSTR树在创建效率、查询效率和支持查询类型等方面综合性能优于现有方法,支持大规模实时轨迹数据库的动态更新和高效访问。     

基于Hilbert曲线层次分解的空间数据划分方法

针对现有空间数据划分方法普遍存在的不考虑空间对象自身大小和相邻对象空间关系对数据划分的影响等问题,提出一种基于Hilbert空间填充曲线层次分解的空间数据划分方法。该方法使用Hilbert曲线保持划分后空间数据之间的邻近性,利用少数子网格的层次分解避免对整个空间范围的密集划分,减少空间对象的Hilbert编码计算和排序时间;通过计算划分区域平均数据量和子网格内空间对象大小,确定合适的层次分解参数,实现各划分区域内空间数据量均衡。实验表明,该方法提高了空间数据的划分效率,能够保持划分后空间数据之间的邻近性和各个分区数据量的平衡。     

地上下一体化的三维空间数据库模型设计与应用

大规模地上、地下三维实体建模与空间分析应用中,由于三维模型的多样性和对象空间分布的不均衡性,如何高效地一体化组织和管理海量三维空间数据成为当前三维GIS的核心问题之一.提出了一种兼顾空间关系与语义关系的三维空间数据库模型,给出了相应的概念模型、逻辑模型和物理模型.特别针对地质体的复杂性,给出了顾及语义的多尺度地下空间目标概念模型和多层次三维空间索引机制.用武汉市和南京市三维数字城市示范区模型数据进行了应用试验分析,验证了该模型的有效性.      

基于WebGL的三维管线轻量可视化方法

数字城市和智慧社会对综合管线信息三维轻量可视化的需求越来越多。针对全市大范围三维管线丰富的几何、材质与纹理等多细节层次信息三维轻量可视化难题,本文设计实现了基于Web GL的三维管线轻量可视化方法。该方法针对三维管线数据设计了动态组织调度策略,通过异步加载、可见性剔除等技术,把视点相关的管线和管点信息动态接入并实时生成三维模型,基于Web GL以GPU硬件加速的方式进行实时渲染绘制。典型城市综合管线信息管理应用实验表明,该方法能够在网络环境下各种终端上实现多种类型管线多细节层次三维模型的实时真实感可视化。     

视频前景多特征融合的人群密度分析

视频GIS技术可以融合视频处理技术与GIS分析技术实现视频场景的公共安全监控,在公共场所视频监控应用领域,人群密度和数量能够反映地理空间场景的人群拥挤程度,具有一定的公共安全风险控制作用。为满足公共安全领域利用视频GIS技术对视频人群监测及分析的需求,提出了一种视频前景多特征融合的人群密度及数量估计方法。该方法融合前景图像块的边缘纹理特征,通过SVM区分场景人群密度,然后以归一化前景面积、轮廓和边缘纹理特征作为回归因子,根据人群密度差异分类构建回归模型,进而估算场景人群数量。实验结果表明,此方法能够高效估计视频场景的人群密度和数量,准确表征该场景人群分布状态。     

从灾后机载激光点云自动检测损毁房屋的等高线簇分析方法

利用灾后机载激光扫描点云的地震损毁房屋检测方法主要针对平面屋顶房屋,从局部分析屋顶的平面特征,导致只能有效检测屋顶严重破碎的损毁房屋。为此本文提出了一种等高线簇相似分析的地震损毁房屋检测方法,充分挖掘房屋等高线簇蕴含的房屋表面形状丰富的二维和三维信息,利用等高线簇形状相似度的归一化信息熵从整体上综合描述损毁房屋的损毁特征,并利用最大熵模型自动检测损毁房屋。采用2010年4月El Mayor-Cucapah地震断裂带激光点云数据进行了试验,证明本文提出的方法能快速、准确、可靠地检测损毁房屋。