基於特徵信息熵的線狀地圖綜合算法評價與最佳化

《基於特徵信息熵的線狀地圖綜合算法評價與最佳化》是依託中南大學，由劉慧敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於特徵信息熵的線狀地圖綜合算法評價與最佳化
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉慧敏
• 依託單位：中南大學

項目摘要

地圖綜合算法評價是國際製圖學界近年來關注的一個重要問題，也是最佳化地圖綜合、實現地圖綜合自動化的一個關鍵環節。現有的評價方法主要針對單個地圖要素或要素群，考慮綜合前後的位移或幾何形態變化，而沒有考慮地圖要素、要素群或要素分布在不同層次的特徵保持狀況。為此，本項目以線狀地圖為例，深入分析線要素、線要素群或要素分布的特徵，研究建立基於特徵信息熵的地圖綜合算法評價及其最佳化方法，主要包括：①研究建立基於特徵信息熵的地圖空間信息度量方法和計算模型。②研究建立基於空間信息量的線狀地圖綜合算法評價內容、標準和指標體系；③研究不同地圖綜合操作運算元對線要素及其分布的空間信息量的影響，發展線狀地圖綜合最佳化算法。本項目研究一方面將建立科學客觀的地圖綜合算法評價方法，為地圖綜合過程中算法的選擇和最佳化提供理論依據。另一方面，所提出的理論方法將為地圖綜合研究的發展開闢一條新思路，更好地服務於多尺度地圖生產與套用。

結題摘要

隨著空間數據採集與更新技術的發展，地理空間數據的管理與多尺度表達已成為各生產部門與套用部門面臨的一個重要問題。近半個世紀以來，發展多尺度地圖自動生產的地圖綜合算法一直是製圖學界廣為關注的研究方向，並且眾多有代表性的地圖綜合算法陸續被提出。然而，現有的綜合算法仍難以解決實踐套用中的多尺度地圖自動/半自動生產問題，其中的一個關鍵的問題就是算法質量評價與優選。地圖綜合算法評價已成為國際製圖學界關注的一個重要問題，也是最佳化地圖綜合算法、實現地圖綜合自動化的一個關鍵環節。為此，本項目以尺度為橋樑，以信息為傳輸對象，將地圖綜合視為從較大比例尺地圖向較小比例尺地圖傳輸信息的過程，即一個信息傳遞的過程，因而藉助信息熵理論，發展地圖信息度量模型方法，對地圖綜合算法進行定量評價，並進一步構建最佳化算法，對於地圖多尺度表達和級聯更新都具有十分重要的意義。 本項目的主要研究內容包括：①結合地圖信息產生的本質特徵，運用基於特徵的地圖信息熵模型，以線要素幾何結構特徵（即彎曲）為基本單元，建立了線要素、要素群以及專題地圖空間信息度量方法，研究了不同層次地圖特徵、空間信息量隨尺度變化的規律；②構建了基於信息量的線狀地圖綜合算法評價指標體系，實現了綜合算法的定量評價；③結合空間特徵變化對信息量變化的影響，研究了線狀地圖綜合的更最佳化方法。 本項目研究成果的科學意義在於：①結合地圖綜合的特點，首次將經典的信息傳輸思想擴展套用於研究地圖綜合問題，發展了面向地圖的特徵信息熵模型；②從地圖認知的角度，劃分了線狀地圖的不同構成單元，進而採用所提出的信息特徵熵模型，建立了不同層次的線狀地圖空間信息度量指標和計算方法；③從地圖信息傳輸的角度，研究了不同層次線狀地圖信息度量隨尺度的變化特性，並進一步用於評價和最佳化線狀地圖綜合算法，從而為地圖綜合過程提供了更科學的理論依據。