基于多源数据的全球路网融合生产应用研究

基于OpenStreetMap (OSM)等开源道路数据,设计了一套多源矢量道路数据获取与预处理、要素匹配融合、名称翻译和属性挂接的生产加工技术流程,从多源路网几何信息和属性信息两个方面进行获取挖掘和补充。对乌拉圭进行道路融合生产应用的结果表明,相较于初始OSM道路,匹配融合加工后的道路几何增长率约为20.31%,准确率约为97%,属性整体增长率约为4.64%,新增属性约为8.91%,准确率约为93%。相关研究成果已应用于境外地理信息资源建设等工程中,可为全球范围核心矢量要素数据产品制作和更新提供借鉴依据。

地理信息测绘中栅格图像数据矢量化方法研究

栅格图像在放大或缩小时容易出现失真现象,影响图像的清晰度和精度,而矢量图像在放大或缩小时不会失真,能够保持图像的清晰度和精度,为此进行地理信息测绘中栅格图像数据矢量化方法研究。首先,对栅格图像数据进行预处理,以消除噪声、平滑图像并提高数据质量;其次,通过特定的算法提取图斑边界,确保边界的准确性和完整性;最后,利用图像位置拟合技术实现矢量化,将栅格图像数据转换为矢量数据格式。实验结果表明:五个实验区域的Hausdorff距离平均降低了约70%,显示出该方法在处理不同地理场景时均具有良好的通用性和稳定性,实际应用价值较高。

AN INTEGRATED DATA MODEL IN THREE DIMENSIONAL GIS

The current GIS can only deal with 2-D or 2.5-D information on the earth surface. A new 3-D data structure and data model need to be designed for the 3-D GIS. This paper analyzes diverse 3-D spatial phenomena from mine to geology and their complicated relations, and proposes several new kinds of spatial objects including cross-section, column body and digital surface model to represent some special spatial phenomena like tunnels and irregular surfaces of an ore body. An integrated data structure including vector, raster and object-oriented data models is used to represent various 3-D spatial objects and their relations. The integrated data structure and object-oriented data model can be used as bases to design and realize a 3-D geographic information system.

基于道路矢量数据的路口地理实体面图元提取

地理实体数据是实景三维数据中的重要组成部分,路口实体在城市实景三维中有着重要作用,当前路口实体面图元的提取是通过人工查找路口位置并在路口位置处手动构建路口面,这种提取方式容易漏掉路口位置且有人工编辑工作量较多的问题。为准确定位路口位置且在路口位置处高效构建路口面图元,本文设计了一种基于道路矢量数据的路口地理实体面图元的提取方法,通过对道路面数据构建不规则三角网,分析不规则三角网(TIN)在路口处的特点,准确定位出路口位置,并在路口处自动构建路口面图元。本文基于湖南省基础测绘道路矢量数据,对基于道路矢量数据的路口地理实体面图元提取方法的有效性进行验证,实验结果表明,该方法路口定位准确率达97.5%,路口面构建较为准确,可以有效缩短路口实体生产周期,研究结果可以应用于其他条带状交叉口实体类的定位和构建。

“天地图·南昌”数据融合处理研究

为了满足天地图·南昌数据现势性和准确性的需求,提出了天地图·南昌数据融合解决方案。本文在现有资料的基础上,探讨了天地图·南昌数据融合的技术路线,开展了天地图·南昌市级节点数据与省级节点数据、国家导航数据的融合工作,实现了矢量、影像以及地名地址三大类数据的融合更新,从而为政府、企事业单位及社会公众提供更加准确、权威、时效性好的地理信息服务,不断深化和拓展天地图相关应用。

2021版“天地图·陕西”矢量数据融合方法研究

基于2020版“天地图·陕西”矢量数据,统筹各类数据资源,按照《天地图数据融合技术要求》,采用统一的数据规格,制定科学的矢量数据融合思路与方法,对道路、铁路、居民地、水系、绿地、政区及境界、地理单元七类矢量数据开展更新融合,提升“天地图·陕西”数据的质量和服务能力,为后续多源多尺度数据的融合更新工作提供参考。

核心矢量地理数据预处理方法改进研究

为了解决“全球地理信息资源建设与维护更新项目”实施过程中核心矢量地理空间数据预处理重复步骤多、数据分配缓慢的共性问题,本文对核心矢量数据预处理的方法进行了改进研究,运用模型构建器和Python脚本语言实现了制图表达,有效降低了人工参与数据预处理的程度,提升了应用ArcGIS进行矢量地理数据预处理的工作效率,具有很高的实用价值。

核心矢量数据快速生产系统设计与实现

针对Open Street Map(OSM)数据不能全要素转换为所需的地理信息要素数据库数据的逻辑关系、数据要素不能高效处理和快速质检的问题,本文基于GIS技术,建立了一套核心矢量快速生产系统。该系统包含对千万级、亿级节点的OSM数据的快速读写,可实现OSM数据到地理信息要素数据的高效转化,完成地理要素数据的快速质检,该项成果已经在国家重大测绘工程项目生产中应用。基于GIS技术实现的核心矢量数据快速生产系统的生产实践表明,该系统通过一系列高效自动的批量处理和质检技术,提高了数据的几何和属性辨识能力,对国家地理信息资源建设起到了良好支撑作用。

利用数据点定位的矢量地理数据数字水印算法

在矢量地理数据遭受数据拼接或数据更新攻击时,由于不含水印数据点过多,目前的稳健水印算法检测非常困难。针对这一问题,利用脆弱水印技术,提出一种基于数据点定位的矢量地理数据数字水印算法。在稳健水印嵌入的同时,利用矢量地理数据坐标点的特征映射生成脆弱水印信息,并根据精度要求采用量化思想进行水印嵌入,实现对每个数据点的篡改定位,从而排除不含水印数据点的干扰,实现对矢量地理数据版权信息的可靠检测。试验结果表明,提出的算法能够有效抵抗数据拼接和数据更新攻击,减少了不含水印数据对水印检测的干扰,提高了水印检测结果的正确性。

GIS支持下的洪水淹没范围模拟

洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估的核心环节。采用地理信息系统 (GIS)与水力演进模型 ,结合三维模拟技术和对象关系模型数据库 ,对浙江奉化江流域洪水淹没范围进行模拟。该方法能够准确地模拟洪水淹没范围 。

矢量多边形并行栅格化数据划分方法

针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合问题。在多核CPU环境下实现并行算法,选用多个典型土地利用现状数据集进行测试。结果表明:针对不同类型多边形数据集,所提方法较传统方法可获得更高的并行加速比和更好的负载均衡;针对大数据量数据集,以多边形节点数为度量标准可更精确地估算分块计算量,从而更好地实现负载均衡。

三维地理信息系统矢量数据组织

对三维地理信息系统所涉及的空间目标进行了定义 ,提出用三维矢量数据模型和结构来表达三维空间目标。分析了三维矢量数据结构GIS的拓扑关系。并对空间对象的数据结构进行了形式化描述。

一种抗要素删除的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印是数字水印技术的一个重要分支,可以实现对数据内容真实性的认证,并能准确检测到数据的篡改位置、篡改量甚至篡改类型,是解决矢量地理数据完整性认证难题的有力手段。基于脆弱水印技术,该文提出了一种抗要素删除的矢量地理数据精确认证算法。在认证内容嵌入过程中,首先按照"Zig-Zag"排序方式建立矢量地理数据的空间位置关系;然后,提取坐标值精度位前的数值生成脆弱水印信息;最后,根据量化的思想将水印信息嵌入到排序后的相邻数据点上。在认证时,将提取到的水印信息与生成的水印信息进行对比,根据二者是否一致来鉴别数据是否发生更新。实验结果表明,该文提出的认证算法可实现数据更新时的精确认证,对各种篡改包括要素删除、增加、平移等能够精确定位与标记。

GIS中面的游程编码表达、实现与应用

游程编码是一种常用的压缩和表达栅格数据的技术,GIS中面状要素的栅格化有时也采用这种方法。本文主要研究面的游程栅格化方法,设计并实现了一种扫描线算法,主要思路为:计算扫描线与面边界的交点并组织为有序断点链表形式,然后根据扫描行上断点序号的奇偶性建立有序游程链表。为降低栅格化过程中位置精度的损失,提出用实数值记录游程边界的方法。论文还探讨了游程编码的常见操作及其实现,通过实例说明其在GIS面操作中的应用与优势。

石河子垦区土地利用/土地覆被变化遥感监测研究

通过对石河子垦区1989年和2002年同期遥感影像进行土地利用/土地覆被变化的分类研究,一方面提出了遥感数据和地理信息矢量数据相结合提高分类研究精度的方法,另一方面分析了垦区土地利用变化的驱动力,为该区可持续利用土地的规划提供了依据。

一种基于三角函数的矢栅地理数据可逆几何脱密模型

矢栅地理数据是基础地理信息数据的重要组成部分,其安全保护研究十分重要。我国有关法律法规对公开版地图的脱密几何精度有明确规定,基础地理数据需要脱密后才能公开共享使用。本文在分析三角函数脱密特性和矢栅地理数据特征的基础上,顾及矢栅地理数据叠加使用的特点,设计了一种基于三角函数的矢栅地理数据一体化的可逆脱密模型。试验证明,该模型较好地保持了地理实体的拓扑关系,脱密处理速度快,安全性高,误差可控,数据接边好。

基于机器学习理论的土壤侵蚀模型构建

土壤侵蚀一直是环境问题中的重点和难点。由于影响土壤侵蚀的因素众多,传统的预测模型存在数据获取困难、适用范围小、研究周期长等不足,使得对土壤侵蚀的预测无法做到快速、便捷。支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是机器学习中的一个重要模型,具有非线性映射、自我学习能力、全局最小值、对输入数据变化不敏感等优点,在建立土壤侵蚀量相关性预测模型方面较传统预测模型具有更强的优势。本研究应用浙江省诸暨市浦阳江水文站的降雨数据,利用ArcGIS地理信息系统确定水文站上游流域为研究区域。以降雨量、研究区域地理数据维度(包括坡度数据、坡长数据、土壤信息、土地利用类型)作为影响因子,输入支持向量机模型,进行流域内土壤侵蚀量预测。将水文站土壤侵蚀量实测数据作为对照值,用模型输出值检验,从而在取值范围内选择出模型最优的参数组。用影响因子数据和土壤侵蚀量数据对使用最优参数的模型进行检验,模型的预测准确率最高达到75%。其中,降雨量对土壤侵蚀量的影响最大,降雨量单因子预测准确率在70%以上,其余因子预测准确率在3.5%左右。最终得到一个土壤侵蚀量相关性预测模型,通过水文站降雨数据以及地理信息,即可预测当地土壤侵蚀量,准确率达到75%。

基于二值栅格数据的边界矢量化和面信息生成的一种实现方法

分别针对简单行列结构和游程编码形式表示的栅格数据,研究了面的矢量化方法。在边界矢量化方面,提出一套确定初始追踪段、确定后续追踪点走向、避免边界线交叉、保持边界线光滑的有效方法;通过计算闭合边界曲线之间的嵌套关系,确定复杂面的外边界与内边界构成信息。该方法可应用于栅格型地理空间分析和遥感图像专题要素类型的边界提取等方面,具有较高的计算效率且易于实现。

转角法实现长度约束矢量线要素化简

矢量线要素化简是矢量地理信息处理中的一种重要方法。在抽稀法化简算法基础上提出了转角法实现长度约束矢量线要素化简方法。在线要素合理形状和位置精度范围内,该方法可以实现化简前后线要素长度变化最小,提高了线要素长度属性的表示精度,从而使化简后地理数据在线要素长度统计与线要素长度实时分析等领域具有更高的应用精度和可信度。

基于Web的地理矢量数据采集系统研究

Web的地理矢量数据采集系统可为地理信息矢量数据的获取提供新途径。文章运用EPS和CAD两种软件对城市基础地理框架数据进行整理、入库,在ArcGIS Sever平台上发布地理信息Web服务,以此为用户提供地理矢量数据采集时的空间参考信息。利用ArcGIS平台设计开发了基于Web的地图矢量数据采集系统,提供矢量数据的在线录入、修改、审核和管理等功能,实现了面向普通大众的地理矢量数据采集机制,并将此系统运用于智慧社区的商业网点数据采集中,应用效果良好,可为商家和社区居民带来便利,提升社区的管理水平和服务质量。