滚动球变换支持下的TIN-DDM地形特征线自动提取方法

针对传统规则格网数字高程模型地形特征线提取方法中存在阈值难以定量调控、连接方式无法自适应调整以及地形特征线类型不完整的问题,将滚动球变换模型应用于不规则三角网数字水深模型(triangulated irregular network digital depth model,TIN-DDM)地形特征线的自动提取,在构建临界滚动球半径关联的地形特征点定量识别判定准则基础上,引入地形形态边界点概念,采用逆向工程的建模思路,建立了以剖分单元为基础的地形特征线自动提取模型,结合地形类型判定准则的多尺度表达特性及顾及水深数值的地形特征优化模型,提出了可多尺度表达且类型完整的地形特征线自动提取方法。试验结果表明:相比于经典地表流水模拟方法,该方法可实现完整、连续且细分的TIN-DDM地形特征线自动提取及多尺度表达,且提取的地形特征线具有更高的地形重构精度。

面向人员岸滩行进的三维路径规划算法研究

针对当前无法为人员岸滩行进提供科学合理的路径规划这一问题,论文基于蚁群算法提出了面向岸滩行进的最优路径规划算法。首先对基本的蚁群算法进行了改良,包括路径搜索方式、信息素更新策略和启发函数的合理设计等,改善了算法的收敛效率;然后定量结合多类岸滩场路径规划影响因子,构建了满足岸滩行进的代价函数;最终实现了面向岸滩行进的算法构建。该算法可为实现复杂地形条件下岸滩行进的最优路径解算和基于蚁群算法的相关三维路径规划分析研究提供参考借鉴。

面向电子航海图分发服务的多级可逆水印算法

针对电子航海图(ENC)分发过程中存在的版权归属不清、泄露责任难以认定的问题,在顾及ENC对数据扰动敏感、精度要求高特点的基础上,以高隐蔽性ENC数据多级分发版权保护为目标,提出了一种面向ENC分发服务的多级可逆水印算法。首先通过精度移位创造独立水印信息嵌入空间确保算法的可逆,其次通过控制水印信息嵌入的坐标位置减小对数据精度的干扰,然后利用极坐标转换的方式隐藏水印信息,最后基于水印信息的提取与再嵌入实现动态多级分发。实验结果表明:该算法具有较好的不可感知性和充足的水印容量,能有效实现ENC多级分发过程中的版权溯源,预防数据盗版。

依比例尺自适应调整的墨卡托投影面大地线精确展绘算法

针对现有墨卡托投影面大地线展绘方法计算数据量与制图精度不匹配、纵跨赤道大地线展绘拱高误差超限等问题,本文在分析墨卡托投影面大地线表象曲线几何特性的基础上,借鉴二分法搜索思想,建立了大地线赤道分割点对分逼近精准解算模型,实现了任意给定比例尺条件下纵跨赤道大地线赤道分割点求解;通过分析内插点与拱顶点切线方位角的变化规律,构建了大地方位角精确引导的拱顶点搜索规则,实现了墨卡托投影面任意弧段大地线表象曲线拱高误差快速解算;类比道格拉斯普克算法思想,将制图允许误差作为曲线抽稀阈值,最终实现了任意给定比例尺条件下大地线快速精确展绘。试验结果表明,本文算法显著提高了计算效率,降低了内插冗余。在典型应用场景中,本文算法在严格控制拱高误差不超过制图允许误差条件下,计算所得内插点数最大程度可减少为现有算法的约千分之一,计算所用时间缩短至约百分之一。

顾及“保真性”原则的双向滚动球变换DDM多尺度表达算法

在分析符合"安全性"要求的数字水深模型(DDM)正向滚动球变换应用局限的基础上,根据高保真DDM多尺度表达评价标准中对水深值准确性、严密有序性及地形信息等级嵌套性的要求,从顾及"保真性"原则的DDM多尺度表达需要出发,提出一种基于双向滚动球变换的DDM多尺度表达算法。分析了海底地貌特征点在DDM双向滚动球变换过程中的变化趋势,根据DDM正向滚动球变换的尺度依赖特性,计算出了一定尺度下海底地貌的横向分布范围与纵向分布高度,建立了DDM多尺度表达中细部(骨架)地貌的判定准则。通过保留给定尺度下DDM中的骨架地貌,使海底地形的整体变化趋势得到了保持,满足了DDM多尺度表达对水深值准确性的要求;论证了DDM单值曲面等距离面变换的水深序同构特性,通过对给定尺度下的细部地貌进行DDM双向滚动球变换的等距离面提取,使海底地形的局部起伏形态得到了保持,满足了DDM多尺度表达对水深值严密有序性的要求;从满足DDM多尺度表达对地形信息等级嵌套性的要求出发,分析了DDM双向滚动球变换中尺度因子与地形信息等级单元逻辑包含关系的不相关性,论证了任意尺度因子条件下具有的相应等级地形信息范围的一致性。试验结果表明该算法克服了DDM正向滚动球变换存在的无法保留负向骨架地貌和保持海底局部地形起伏形态等不足,可有效保留DDM中骨架地貌并综合细部地貌,满足顾及"保真性"原则的DDM多尺度表达要求。

局部动态最优Voronoi图的NNI算法及其在格网数字水深模型中的应用

在分析传统自然邻点插值(NNI)算法局限性的基础上,依据Voronoi单胞和Delaunay三角形的几何特性,提出基于局部动态最优Voronoi图的NNI算法。阐述该算法的基本原理和实现步骤,并在VC++环境下结合多波束测深数据对其在格网数字水深模型(Grid-DDM)中的应用进行了验证。试验表明该算法具有执行效率高、插值精度不丢失等优点。

不规则三角网数字水深模型缓冲面快速构建的滚动球加速优化算法

针对TIN_DDM缓冲面构建与应用中存在的数据类型特殊、算法效率与模型精度不匹配的问题,本文将滚动球模型应用扩展至TIN_DDM缓冲面的构建过程。在分析滚动球模型构建精度局限的基础上,建立了滚动球半径关联的滚动球模型整体精度控制方法;结合大数据量TIN_DDM缓冲面多次构建的应用效率需求,阐明了关键采样点与滚动球半径对TIN_DDM缓冲面构建效率的影响规律;设计了TIN_DDM缓冲面构建关键采样点的判定准则,建立了关键采样点与滚动球半径的数值关联关系;提出了一种基于滚动球加速优化模型的TIN_DDM缓冲面快速构建算法,算法时间复杂度为O(n)。试验结果表明:本文算法可实现任意缓冲半径条件下TIN_DDM缓冲面的多次快速构建,且算法精度控制在2σ内。

基于滚动球模型的单值曲面缓冲体边界生成算法

在深入分析当前缓冲体边界生成算法的基础上,针对单值曲面这类特殊形态的地理要素,通过建立单值曲面逻辑并运算法则,提出一种基于滚动球模型的单值曲面缓冲体边界生成算法;阐述了算法的基本原理和实现步骤,并分析了算法的时间复杂度.在VC++环境下对文中算法在格网数字水深模型中的应用进行了实验验证,结果表明,该算法具有执行效率高、精度可靠、可适应较复杂的单值曲面形态等优点.

基于ArcGIS的海图符号库设计与实现

建立海图符号库是数字海图制图中一项最基础的工作之一,而ArcGIS又是当前最适合于数字海图制图领域使用的一个功能十分强大的GIS工具软件。但与其他GIS工具软件一样,ArcGIS的符号库同样存在无法完全满足数字海图制图与显示需要的问题。为此,通过数字海图符号化的实例,详细介绍了基于ArcGIS环境的海图符号库设计与实现的方法。

三维完全欧氏距离变换的改进算法

三维欧氏距离变换是对由黑白像素构成的三维二值图像中所有像素找出其到最近黑色像素的欧氏距离。在对现有三维欧氏距离变换算法进行深入研究的基础上,充分利用二维欧氏距离变换的结果,进一步减少参与距离计算和比较的黑点个数,进而提出了三维完全欧氏距离变换的改进算法。整个算法的时间复杂度为O((n3log n)/φ(n))。并将该改进算法应用于海底污染源的扩散分析,取得了较好的效果。

基于A星算法的无人机路径规划优化模型研究

在分析传统无人机路径规划方法应用局限的基础上,针对传统A星算法启发函数单一、拐点冗余,以及效率不够高等系列问题,以虚拟城市地理环境为研究背景,通过提出面向起讫节点方位角的A星算法加速优化、启发式搜索中动态加权重构评价函数的A星算法加速优化和顾及Floyd算法插点策略的A星算法路径优化等层次递进的算法优化策略,解决了对A星算法搜索方向的量化约束、搜索权重数值的优化重构及冗余拐点的插点删除等技术问题,实现了改进后的A星算法运行效率的显著提高及最短路径判定准确性的明显提升。

海图图幅自动设计方法研究

针对传统海图图幅设计存在的主观性高、效率低下等问题,在分析海图图幅类型、设计原则的基础上,面向海图图幅设计涉及的相关参数,采用大地坐标转换、投影计算等基础数学方法,提出了海图图幅的自动设计算法,实现了给定图幅参数条件下比例尺、图幅规格的自动转换。

曲线间中心线生成算法分析及评估

自动获取曲线间中心线在计算机制图和地理信息系统等相关领域具有广泛应用。基于曲线间中心线的数学定义,系统分析了现有中心线生成算法的优劣,定量评估了相关算法在精度、效率及曲线形态控制方面的差异。实验表明,单位圆滚动追踪法所生成的中心线精度、效率较高,且曲线形态可控,是曲线间中心线生成的优选方法。

面向测绘技术与保障专业的海洋GIS课程改革

海洋GIS课程是测绘技术与保障专业最重要的专业基础课之一,为海洋环境信息保障人才培养提供了理论、方法及工具支撑。在分析测绘技术与保障专业海洋GIS课程教学中存在问题的基础上,从优化课程顶层设计,突出课程国际接轨,完善课程教学内容,规划课程教师梯队以及强化实验实践教学等5个方面提出针对性的海洋GIS课程改革思路,以期提高测绘技术与保障专业海洋GIS课程的教学质量和效果,培养适应海军军事转型需求的复合型海洋环境信息保障人才。

聚焦国际化与军事化特征的海洋GIS课程教学改革探讨

鉴于海洋GIS课程对海洋GIS人才培养的重要性,开展海洋测绘专业的海洋GIS课程教学研究非常必要。本文从军队海洋测绘专业使命任务、海洋GIS课程地位等方面对军队海洋测绘专业海洋GIS教学存在的国际化与军事化特征不明显的现状及问题成因进行了深入剖析,然后重点从课程顶层设计、教学内容、国际接轨、教学改革、师资梯队以及实践教学等方面提出了合理化建议供相关人员参考。

考虑自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法

针对传统趋势面滤波法在多波束测深数据粗差探测方面存在曲面拟合函数不确定、滤波不彻底以及部分水深点被不合理剔除的问题,通过引入散乱水深点局部最小范围——自然邻点影响域的概念,提出一种基于自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法。首先,通过对自然邻点影响域内的局部曲面进行分析,构造了影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数;然后,利用该统一曲面拟合函数按照所提传递式迭代趋势面滤波法进行顺次迭代逐步滤除影响正常水深点判定的粗差数据;最后,根据突变地形边界点在其相邻邻域地形内连续性不一致的特性,建立了面向突变地形边界点的判断准则。试验结果表明:该改进算法可适应不同复杂程度的海底地形,有效剔除多波束水深数据中的粗差点,同时对实际海底地形中的正常水深点和各种特殊水深点进行保留,显著提高了海底地形表达的精度。

基于Douglas双侧多叉树的曲线综合算法研究

在对D-P算法存在问题进行全面分析的基础上,提出一种基于Douglas双侧多叉树的结构化曲线综合方法,在确保结果拓扑结构正确的基础上保持了较高的图形特征相似性和化简效率。

垂距法与道格拉斯-普克法删除冗余顶点效率的比较

在计算机地图制图和地理信息工程等领域,通常要对线要素和面要素边界几何数据中所包含的冗余顶点进行删除,以达到减少存储开销、提高处理效率和改善图形可视化效果等目的。为了满足人们选择一种快速删除线要素冗余顶点算法的需要,在简要介绍目前常用的两种线要素压缩算法——垂距法和道格拉斯-普克法的原理及特点的基础上,对利用这两种算法实施冗余顶点删除处理的效率进行实例测试与比较。

优化的三角网格曲面求交算法

针对当前三角网格曲面求交算法存在计算效率不高、交线追踪困难的问题.提出了一种优化的三角网格曲面求交算法,通过建立层次包围盒、改进三角形对求交方法提高曲面求交效率,并利用拓扑关系优化交线生成的追踪过程.研究结果表明:在保证精度的前提下,该算法能够提高三角网格曲面的求交效率.

数字水深模型建模技术研究进展与展望

水深是反映海底地形起伏形态的基本要素,是人类认识和利用海洋并进行科学决策的重要依据。数字水深模型是用离散水深数据实现对海底地形起伏变化的一种数字化表达。数字水深模型建模技术与所构建模型的质量、特点及应用领域密切相关,直接决定了海底地形表达的真实可靠性和精度,并将对舰船航行的安全性及其他相关应用产生重要影响,一直是海道测量和海图制图人员科学研究与海洋测绘地理信息产品生产实践关注的核心内容。本文在总结数字水深模型概念内涵的基础上,结合国内外数字水深模型建模技术现状,重点阐述了数字水深模型在航海和非航海领域的研究进展及取得的成果,并对数字水深模型建模技术的未来发展方向做出了展望。