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。     

基于球面四元三角网剖分的层次空间关系推理

主要讨论了基于四元三角网（Quaternary Triangular Mesh,简称QTM）球面层次格网剖分的基础上,通过单元递归细化来确定2个球面实体的空间关系。传统确定空间关系的方法是通过二元经典剖分元－实体的内部（xi)和外部（xe),通过对QTM球面层次特征的分析,增加了第3个剖分元－不定剖分元（xm),利用三值逻辑－true(T),false(F）,和maybe(M)快速准确地确定2球面实体的拓扑关系。其基本原理是：在球面四元三角网的根水平带有不确定空间关系开始,一层一层地递归细化,来排除不可能结果。当细化的信息满足一定的查询要求,递归分解过程就停止。特别在细化过程中,提出并应用了“继承推理”方法来提高系统效率。     

时空拓扑关系的集成表达

针对地理实体之间的时空拓扑关系,阐述了当前被普遍接受的空间和时态拓扑关系模型、基于点集和逻辑谓词集的描述方法。基于8种时态和空间拓扑关系逻辑谓词,提出时空数据库中时空拓扑关系集成表达(或称联合表达)的64种情况,分别利用英文缩写字母和关系图2种形式对其进行了描述。最后,通过示例的应用说明时空拓扑关系集成表达的具体情形。     

基于A*算法的路网数据组织

路网的数据组织是路径规划算法设计的基础。采用C++标准模板库实现基于A*算法的路网数据组织,着重从路网的拓扑结构、空间索引、A*算法数据结构、分层和分网格组织几方面来讨论。最后给出实例证明其有效性。     

基于二元关系的GIS实体拓扑关系的粗糙表达

利用二元关系和粗糙集的一些性质来研究GIS实体之间关系,发现在基于二元关系的广义近似空间下GIS实体的前继领域、后继领域算子、上、下继领域包含了比它自身更广的一个集合定义。同样基于粗糙集,我们发现二元关系GIS实体的上、下近似比Pawlark粗糙集的定义更广泛。在二元关系的广义近似空间下,一个GIS单点集的上近似等于它的前继领域,同样等于它后继领域的逆。     

潜在连接点集下拓扑推进三维建模算法研究

通过三维激光扫描仪可以获取到表示空间对象的点云数据。通过设置仪器的采样间隔可以获取到表示对象不同精密程度的点集。但是由于离散点之间缺乏相应的拓扑关系,限制了以点为基本图元的模型的应用。以空间离散特征点集为研究对象,研究了一种三维建模算法。算法基于距离较近的点之间比距离较远的点之间存在拓扑连接的可能性更大的前提,对点集进行预处理,然后在此基础上进行快速建模,最终获取到以三角形为基本面片的格网模型。所建立的模型易于进行各项空间分析和操作。该算法也能够有效地应用于更为复杂的建模任务中,以达到一体化建模的目的。     

带孔洞面域间的拓扑关系的组合推理

空间对象间拓扑关系是GIS中空间要素间最基本也是最重要的关系之一,是进行空间查询和分析的基础,因而空间对象间拓扑关系一直是研究的热点之一。目前,对拓扑关系模型的研究主要集中在简单对象间拓扑关系方面,而对于带空洞的复杂面域间的空间拓扑关系的研究则相对较少,因而对它的进一步研究具有较重要的理论意义。本文在文献[11]的基础上,根据点集拓扑学理论,对带孔面域进行了定义。通过分析简单对象间拓扑关系的演变过程,提出一种能描述带一个孔的面域间的空间拓扑关系的方法,并用该方法详细推导了带一个孔的面域间有意义的拓扑关系。通过实验验证,证明该方法在理论上是可行的,对提高GIS对现实世界的建模和分析能力可提供一定的理论依据。     

数字高程模型生成中的高程序同构

通过揭示三维地面严密的高程有序性,揭示并定义了数字高程模型(DEM)生成中的高程序同构特性。在此基础上论证了DEM的高程序同构的必需条件——内插生成过程中与地面的拓扑对应和变换的“高处仍高,低处仍低”的数量特性,并据此论证了在DEM生成中三种主要内插方法的高程序同构特性。     

Transmission and visualization of large geographical maps

Transmission and visualization of large geographical maps have become a challenging research issue in GIS applications. This paper presents an efficient and robust way to simplify large geographical maps using frame buffers and Voronoi diagrams. The topological relationships are kept during the simplification by removing the Voronoi diagram’s self-overlapped regions. With the simplified vector maps, we establish different levels of detail (LOD) models of these maps. Then we introduce a client/server architecture which integrates our out-of-core algorithm, progressive transmission and rendering scheme based on computer graphics hardware. The architecture allows the viewers to view different regions interactively at different LODs on the network. Experimental results show that our proposed scheme provides an effective way for powerful transmission and manipulation of large maps.     

顾及外拓扑的异构建筑三维拓扑重建

分析了异构建筑在三维拓扑重建中的问题,依据拓扑数据模型的需求,提出了基于顶图、底图和结构图的自动拓扑重建算法,该算法能够有效地对异构建筑进行整体三维拓扑重建,不仅保留了建筑内每一实体单元的内拓扑,同时也兼顾了实体间的外拓扑。基于该方法,设计并开发了三维地籍管理系统中的数据生成模块,以深圳市某小区为实验区,验证了算法的可行性及有效性。