基於空間相似性的多尺度地圖目標合併理論與方法

《基於空間相似性的多尺度地圖目標合併理論與方法》是依託中山大學，由張青年擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於空間相似性的多尺度地圖目標合併理論與方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張青年
• 依託單位：中山大學

中文摘要

隨著空間數據獲取技術的快速進步，許多城市和地區都積累了各種來源的大量空間數據。發展地圖合併技術，實現同一地區不同來源的地圖資料庫集成和融合，從而達到信息共享、優勢互補，是今後地理信息系統工程建設的宏偉任務。目前關於地圖合併的研究主要局限於相似比例尺地圖的合併處理，進一步發展到比例尺差別較大地圖的自動合併還需要解決一系列理論和方法上的問題。本項目將以較大差別比例尺地圖上對應實體之間的空間相似性研究為基礎，建立多尺度地圖目標匹配的理論基礎並構建相對完整的多尺度地圖目標合併技術體系。主要研究內容包括：建立空間相似性的層次描述體系和計算模型、設計多尺度地圖目標匹配模型、實現多尺度地圖目標合併變換方法，並開發原型系統開展多尺度地圖目標合併實驗。這一研究將突破地圖合併的比例尺限制，使地圖合併技術獲得廣泛套用，有力推進矢量數據集成、地圖資料庫的局部變化檢測和自動更新等各項工作。

結題摘要

地圖合併在空間數據的垂直集成和基於特徵的空間信息融合中具有獨特的優勢，被認為是空間數據集成的核心技術之一。已有的地圖合併算法主要面向比例尺相似的兩幅或兩幅以上地圖的合併處理，不能滿足較大比例尺跨度的地圖數據的合併處理需要。本項目面向比例尺跨度較大的地圖上對應空間目標之間的數據合併問題，開展了多尺度地圖目標合併處理的理論和方法研究。主要研究內容包括空間相似性指標和計算模型、多尺度地圖目標匹配方法，以及多尺度地圖目標合併變換方法，並開展了多尺度地圖目標合併實驗。在空間目標相似性研究方面，主要採用了個體和群體兩個層次的相似性指標和計算模型。在空間目標匹配方面，提出了一種基於拓撲和空間相似性的雙向匹配方法，具有較高的匹配準確率。該方法考慮到實體間存在著一對一、一對多和多對多等對應關係，先根據拓撲關係進行初步匹配和篩選，再基於空間相似性進行匹配；然後，考慮到單向匹配的局限，再進行反方向的匹配；最後根據一定的準則，判斷匹配的對應類型。在地圖目標合併變換方面，本項目結合具體套用的需要，採用結點捕捉方式實現低精度邊線數據向高精度數據的單向配準，提高了數據精度。針對空間數據融合中消除輸入圖形與參考圖形不一致的需要，提出了兩種基於結點加密的邊線捕捉處理方法，分別以等間距方式和對應參考邊結點方式在調整邊上插入附加結點。附加的結點增加了輸入邊上可調整頂點的數量，實現了對輸入邊線更細緻有效的分段，從而能更有效地捕捉到與參考邊重合的位置。為避免自相交問題，還引入了結點順序調整這一後續處理步驟。實驗結果表明，該方法處理結果中的輸入邊與容限距離內的參考邊完全重合，並且不存在自相交問題。此外，還研究了障礙空間中的歐氏距離計算問題，提出了高效、準確地計算測地距離的算法。本項目從個體和群體兩個層次進行地圖目標匹配和合併研究，在一定程度上實現了多尺度地圖目標合併。這一研究減少了地圖合併對比例尺的限制，有利於推進矢量數據集成、地圖資料庫的局部變化檢測和自動更新等各項工作。