Tessellations in GIS: Part II–making changes

Abstract

We attempt to describe the role of tessellated models of space within the discipline of Geographic Information Systems (GIS) – a speciality coming largely out of Geography and Land Surveying, where there was a strong need to represent information about the land’s surface within a computer system rather than on the original paper maps. We look at some of the basic operations in GIS, including dynamic and kinetic applications. We examine issues of topology and data structures, and produced a tessellation model that may be widely applied both to traditional “object” and “field” data types. The Part I of this study examined object and field spatial models, the Voronoi extension of objects, and the graphs that express the resulting adjacencies. The required data structures were also briefly described, along with 2D and 3D structures and hierarchical indexing. The importance of graph duality was emphasized. Here, this second paper builds on the structures described in the first, and examines how these may be modified: change may often be associated with either viewpoint or time. Incremental algorithms permit additional point insertion, and applications involving the addition of skeleton points, for map scanning, contour enrichment or watershed delineation and simulation. Dynamic algorithms permit skeleton smoothing, and higher order Voronoi diagram applications, including Sibson interpolation. Kinetic algorithms allow collision detection applications, free-Lagrange flow modeling, and pen movement simulation for map drawing. If desired these methods may be extended to 3D. Based on this framework, it can be argued that tessellation models are fundamental to our understanding and processing of geographical space, and provide a coherent framework for understanding the “space” in which we exist.     

温室气体的卫星遥感—进展与趋势

二氧化碳和甲烷减排是控制全球增温最核心的手段,传统的人为碳排放计算主要依赖于在线监测和清单算法,2019年第49届1PCC全会明确了利用大气观测通过"自上而下"通量计算对排放清单进行支撑和验证,因此了解大气遥感碳监测发展趋势以及同化反演技术方法成为了中国应对国际气候变化事务亟待探明的重要问题.根据卫星遥感技术发展进程和...     

轻小型无人机测绘遥感系统研究进展

地球空间信息是人工智能、大数据时代的重要数据基础,轻小型无人机测绘遥感技术作为中国当前和未来获取厘米级分辨率、实时响应遥感数据的主要手段,必将发挥更加重要的作用。本文首先介绍了固定翼、多旋翼、无人直升机以及飞行控制系统、地面监控系统和遥控遥测链路的发展现状和潜在发展趋势;其次重点研究了数码相机、视频摄像机、倾斜相机、激光雷达、合成孔径雷达和定姿定位系统的利用现状和发展趋势;然后总结分析了当前无人机测绘遥感面临的系统检测、大范围实时遥感和遥感大数据精准解译方面的问题和挑战;最后面向人工智能、大数据、物联网、云计算等技术背景给出了轻小型无人机测绘遥感技术在飞行控制智能化、测绘遥感作业智能化和实时、实景无人机遥感技术应用模式创新等方面的发展趋势。     

FY-3C/VIRR中红外图像太阳光污染订正

风云三号C星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer)是继承风云一号卫星光学成像仪器,它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射,导致仪器扫描镜和其他部件产生杂散光,导致对地观测图像被污染,尤其VIRR中红外第3通道(3.7 μm)图...     

滦河流域碳、水循环和能量平衡遥感综合试验总体设计

始于20世纪80年代的系列大型遥感试验开始系统研究地表物质和能量交换过程,对遥感与地球系统科学研究的结合起到重要作用,但是尚无综合利用多源遥感数据解决碳、水、能量循环问题的有效方案.遥感科学国家重点实验室于滦河上游地区组织开展基础性、多学科、多尺度的"碳、水循环和能量平衡遥感综合试验".本次试验面向地球系统科学对遥感观...     

基于计算机模拟模型LESS的落叶松林木质元素影响分析

目前大部分植被辐射传输模型在模拟太阳辐射与植被之间的相互作用过程时,将植物结构进行了简化,只保留了叶片的结构和空间分布特征,而忽略了木质元素(枝干等)对冠层反射特性的影响.计算机模拟模型LESS能够充分考虑植被的多种组分光谱和结构特征,精确模拟植被冠层内部的光散射和辐射过程.本文以地面实测数据为基础,发展了以单木为基本...     

“祝融号”火星车多光谱相机岩矿类型识别的地面验证研究

中国首个自主火星探测任务“天问一号”探测器于2020-07成功发射,其搭载的中国首台火星车“祝融号”将在着陆火星后开展巡视探测,获取中国火星探测的原始科学数据。识别火星表面岩矿类型对于了解火星的大气变化、环境状态、地质演化以及生物宜居性等具有重要意义。本研究利用“祝融号”火星车搭载的多光谱相机载荷鉴定件（8个波段）在地球环境下拍摄并获取了18种火星表面岩矿的多光谱影像数据。基于该数据所开展的火星岩矿类型的识别研究可为未来基于“祝融号”多光谱相机数据进行火星表面岩矿的原位识别提供指导。本文所采用的基于多光谱影像波段运算和彩色图像HSV颜色特征直方图的岩矿识别方法,可从多光谱特征和颜色特征两个层面来识别不同类型的岩矿。所使用的多光谱影像数据是在太阳高度角约60°、拍摄高度1.8 m、拍摄角度约37°的条件下采集所得。在该实验条件下,两种识别方法共提取出12种岩矿的识别指标。基于多光谱影像波段运算可以区分出在8个特定波段下具有突出光谱特征的岩矿类型,而基于图像HSV颜色特征可区分出颜色特征分布较为集中的岩矿类型。同时,研究发现拍摄角度不同会对岩矿的识别效果产生不可忽略的影响。     

深度学习支持下的丘陵山区耕地高分辨率遥感信息分区分层提取方法

耕地是丘陵山区稀缺的土地资源,具有地形条件复杂、种植结构多样的特点,导致了山地耕地信息难以快速、准确获取,并且基于传统的遥感数据及遥感监测方法开展山区耕地信息快速自动提取比较困难。针对这一问题,本文以西南山区贵州省息烽县作为试验区,根据地理空间异质性特征,提出分区控制、分层提取的耕地形态信息提取思路,构建了一种地貌单元约束条件下的分区分层耕地形态信息的提取方法。该方法首先根据地貌-植被特征将试验区划分为平坝区、山坡区、林草区3类地理分区;然后在每类分区基础上,根据耕地所呈现的视觉特征划分为不同的类型,对不同类型的耕地分别设计不同的深度学习模型进行分层提取。试验结果证明,该方法对山区复杂地形背景噪声具有较好的抑制作用,所提取的耕地地块信息相比于传统方法更符合实际耕地的实际分布形态,有效地减少了漏提率和错提率。     

基于机载LiDAR和倾斜影像的城市三维建模方法

"数字孪生"城市建设是近两年新兴的一条建设智慧城市的技术路径,它是构建一个与现实物理城市匹配对应的数字城市,实现城市要素数字化,其核心数据之一是高度仿真的城市三维模型.本文在研究机载LiDAR点云、倾斜摄影和三维可视化等技术之后,探讨了利用机载LiDAR和倾斜影像进行互补融合,构建城市三维模型的方法,并详细描述了三维建...     

高速铁路桥墩偏移整治工程线上监测及结果分析

高速铁路建成运营后,受外部因素的影响,如在桥墩一侧施工、堆载等,会造成桥墩发生偏移,影响线路的平顺性,严重威胁高速铁路行车安全,需对其进行纠偏整治。本文以某城际高铁K19段高架桥桥墩的偏移整治工程为例,在整治期间,对线上监测点和轨道线形监测,根据监测结果指导施工,直至达到纠偏目标。监测结果表明了监测方案的有效性、正确性,能够对施工起到较好的指导作用,且能够为纠偏是否达到目标提供可靠的判断依据。可为类似高速铁路的纠偏整治及线上监测提供良好的参考。