基于GIS空间分析技术的城市路网可靠性评价方法研究

建立了基于GIS空间分析技术的城市路网可靠性评价方法模型,介绍了基于ArcEngine组件的路网空间查找、空间相交、几何网络连通等方法的详细构建过程与实现代码,并分析了最后以广州-佛山都市圈道路网络的可靠性差异.     

基于几何元素的具有影像纹理的三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述 ,以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要 ,将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像 6类。基于点、直线段和面片 3类几何元素 ,建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型 ,并给出了其数据存储结构。理论分析表明 ,该模型不仅可以表达规则对象 ,也可以表达非规则对象 ,同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系 ,方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言 ,该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储 ,可以方便地在关系数据库中予以实现 ,同时 ,采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。     

基于几何元素的具有影像纹理的：三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述，以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要，将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像6类。基于点、直线段和面片3类几何元素，建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型，并给出了其数据存储结构。理论分析表明，该模型不仅可以表达规则对象，也可以表达非规则对象，同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系，方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言，该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储，可以方便地在关系数据库中予以实现，同时，采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。     

基于几何元素的城市三维地理信息系统空间数据模型

空间数据模型是建立城市三维地理信息系统的核心问题。基于不同的城市空间对象划分方法 ,提出了城市三维地理信息系统的 18个空间数据模型 :①把空间现象抽象为点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和DTM等 6类对象 ,基于 6种几何元素 (点、直线段、多边形、函数构造面、TIN面片、规则体素 )的不同组合 ,提出了城市三维地理信息系统的 9个空间数据模型 ;②把空间现象抽象为 5类对象 ,分别为零维空间对象 (点对象 )、一维空间对象 (线对象 )、二维空间对象 (面对象 )、三维空间对象 (体对象 )和DTM ,基于 6种几何元素的不同组合提出了 8个空间数据模型 ;③把空间现象抽象为零维对象、一维对象、二维对象、三维对象和DTM ,基于点、直线段、TIN面片、多边形、规则面、不规则面等 6类几何元素提出了一个空间数据模型。通过对一个数据模型的实验验证和各模型的理论分析 ,说明了这些模型的特点及可行性。     

基于几何元素的城市三维地理信息系统空间数据模型

空间数据模型是建立城市三维地理信息系统的核心问题。基于不同的城市空间对象划分方法，提出了城市三维地理信息系统的18个空间数据模型：①把空间现象抽象为点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和UrM等6类对象，基于6种几何元素(点、直线段、多边形、函数构造面、TIN面片、规则体素)的不同组合，提出了城市三维地理信息系统的9个空间数据模型；②把空间现象抽象为5类对象，分别为零维空间对象(点对象)、一维空间对象(线对象)、二维空间对象(面对象)、三维空间对象(体对象)和DTM，基于6种几何元素的不同组合提出了8个空间数据模型；③把空间现象抽象为零维对象、一维对象、二维对象、三维对象和DTM，基于点、直线段、TIN面片、多边形、规则面、不规则面等6类几何元素提出了一个空间数据模型。通过对一个数据模型的实验验证和各模型的理论分析，说明了这些模型的特点及可行性。     

广域DGNSS信息大规模实时播发系统研究

实践证明广域DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System，DGNSS)可有效提高定位精度和完好性,但在高层建筑物较多的城市或室内,由于建筑物对卫星信号遮挡严重,根本无法实现高精度定位导航,通过互联网播发增强信息,有其独特的优越性。通过研究基于互联网的广域DGNSS(IBWD)的系统组成,并设计了其网络结构。将i3组播和基于IP路由信息表的应用层组播相结合,构建了基于节点异构性的分层混合组播网络。分析IBWD的结构特点,建立其网络模型,结果显示,IBWD具有较好的实时性和可扩展性,可以很好地满足导航增强信息在互联网上播发的应用需求。     

基于Clifford代数的3D点云模型数字水印算法

引入Clifford代数,在G3空间中建立了不依赖于特定坐标系的、多维统一的3D点云数据几何表征与计算模型.介绍了Clifford代数空间中的Fourier变换及其计算公式,进而提出了基于Clifford-Fourier变换的3D点云模型数字水印算法.该方法将点云模型映射为相应的Clifford几何空间域系数,并对其进行水印信息的嵌入和提取.实验分析表明,所提出的方法对平移、旋转、均匀缩放、重排序、简化和噪声等各种攻击均具有较好的鲁棒性.
     

航站楼内多目标路径规划方法设计与实现

针对航站楼多楼层的室内导航和多目标的路径优化问题,提出一种基于改进遗传算法的航站楼内交通换乘导航路径规划方法:依据航站楼内的空间特征和环境变化建立以路径为权值和以人流密度为权值的双路网,并权衡路径的距离成本、客流拥挤度和时间成本3种因素,建立了航站楼内的多目标路径优化模型.最后使用融合广度优先搜索策略(Breadth First Search,BFS)的遗传算法在本文构建的多层路网中实现航站楼内多目标路径优化,生成考虑路径距离、拥挤度、时间成本的单目标最优路径和多目标优化路径.研究结果表明,使用融合BFS的遗传算法在本文构建的多层路网中可实现航站楼内多目标路径优化,生成考虑路径距离、拥挤度、时间成本的单目标最优路径和多目标优化路径.     

基于空间句法和网络分析的武汉市城郊休闲农业点空间可达性研究

休闲农业是乡村旅游发展的重要载体，其可达性水平直接影响着乡村旅游的可持续发展.基于此，论文以武汉市城郊368个休闲农业点作为研究对象，在空间句法方法的基础上，借助网络分析方法，构建空间句法模型和空间关联性网络模型，从全局通达性、局部关联性两个方面对武汉市城郊休闲农业点的空间可达性进行研究，以揭示武汉市城郊休闲农业点的布局特征与空间关联性.结果发现： 1) 武汉市城郊休闲农业点整体密度核心分布较为分散，空间呈现群聚式非均匀分布在武汉市绕城高速周边，形成了绕城高速休闲农业点分布带； 2) 从路网全局通达性来看，武汉市城郊休闲农业点多分布在2级可达性道路300 m缓冲区范围内，且此道路等级缓冲区范围内的农庄经济型休闲农业点可进入性较好，对外通达性一般； 3) 从路网局部关联性来看，区域间休闲农业点内部联系“西密东疏”，东西湖区与黄陂区、蔡甸区休闲农业点联系较为密切；区域内休闲农业点内部关联性差异明显，高速公路、国道沿线区域的休闲农业点关联性普遍较强.     

基于空间解析几何的空间点位测量方法

工程测量实践中，经常遇到需要测定在某些工程实体(建筑物、桥梁、输电线等)上的空间点的点位。鉴于空间点必定在工程实体的某个平面或者规则曲面上，提出基于空间解析几何的空间点位测量方法，获得空间点的三维坐标。以输电线上空间点位测量为例，对该测量方法的基本原理、观测方案、观测量与工程实体空间几何元素的关联、相关数学计算模型推演等进行探讨。对模拟悬空输电线进行实验对比测量，测量结果验证了基于空间解析几何的空间点位测量方法的有效性。     

装配式建筑平面激光点云数据线性特征提取方法

提取建筑物线性特征时，由于未对采集到的建筑物点云数据预处理，导致最终提取的建筑物线性特征存在完整度差、提取正确率低的问题，对此，提出装配式建筑平面激光点云数据线性特征提取方法。通过内设激光测距系统获取建筑物在三维向量的有效数据，采用非接触式几何支撑系统建立基于有效数据的空间向量模型，将该模型输入三维激光扫描仪的目标物体表面校正系统中，获取到建筑物的整体点云数据。利用Otsu目标检测法对获取的整体点云数据进行优化处理，采用改进IFFT算法建立基于优化数据的物像空间位姿表征模型，利用连续投影算法提取网格内部特征点并连接成线，完成建筑物点云数据线性特征的提取。实验结果表明，所提方法的装配式建筑平面激光点云数据线性特征提取清晰度高、完整度好，且建筑物线性特征的提取正确率最高可达100%，说明该方法具有实用性。     

陕西省旅游名镇可达性及其空间非平稳性分析

以陕西省38个旅游名镇为研究对象,分析陕西省旅游名镇的空间分布格局,通过高德地图API计算,并构建可达性指数以比较各旅游名镇可达性.选择高程、坡度、河网密度、路网密度和居民点密度作为可达性水平的影响因子,并利用GWR模型分析主要因子对可达性的影响程度及其空间非平稳性.研究表明:①关中陕南地区旅游名镇多于陕北,最高密度区域位于咸阳市与宝鸡市的交界附近;②陕西省旅游名镇的整体可达性水平不佳,高程和坡度对可达性的影响不显著,河网密度、路网密度和居民点密度对可达性具有显著影响,并且具有空间非平稳性,其中河网密度和居民点密度分别对86.8%和78.9%的旅游名镇可达性具有负向影响,路网密度对97.4%的旅游名镇可达性具有正向影响.     

面向空间数据组织的地理空间剖分框架性质分析

为有效组织与管理海量空间数据,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上,设计了一套集空间数据组织与空间对象表达于一体的多层级地理空间剖分框架——基于地图分幅拓展的全球剖分模型(EMD模型)。在明确EMD模型的构建方法与编码方法基础上,对EMD框架方案进行了数学定义,并具体分析了其几何性质与几何精度,以确定EMD模型的应用领域与应用范围。最后利用GeoID编码完成空间对象表达实验,验证了该地理空间网格框架作为空间对象表达框架的优越性。     

城市交通路网数据模型的构建及其拓扑结构的研究

基于图论的思想,根据节点、路段和转向这三个主要的网络要素构建了一个城市交通路网模型,并将其抽象成带转向的赋权有向图.同时,通过一个含4节点、8路段的示例路网着重研究了交通路网拓扑结构的五种表达方式.研究表明,路网拓扑结构的表达方式不能单靠各方法的时间空间复杂度来决定,还需权衡问题求解算法的特点.     

基于RBC理论的建筑物三维模型

在三维城市模型中，建筑物三维模型的表达是最为关键的主体部分，然而，由于建筑物空间形态的多样性与复杂性，目前对其模型建立方法仍缺乏基本的共识．基于部件的识别（Recognition by Components，RBC）是有关复杂物体如何分解为可识别的基本几何单元（体元）的理论．文中基于这一理论，讨论了该理论在建筑物模型的可识别性、标准性以及快速建模中的意义，并在此基础上重点研究了构成建筑物三维模型的基本几何单元的构成与分类，以及复杂建筑在不同细节层次下的模型构建。     

基于道路网络的违法犯罪空间分布特性研究——以浙江省某市为例

道路网络是城市空间的重要组成部分,也是人类行为发生的重要空间,公安机关开展的很多警务活动都与之相关。以道路网络为视角,并以浙江省某市2011～2014年盗窃案件为研究对象,利用核密度估计、基尼系数与罗伦茨曲线方法对违法犯罪案件在路网上的空间分布特性展开分析研究。结果表明:在道路网络上分布的犯罪多发点具有很强的稳定性,大量违法犯罪案件多集中于少量多发路段。通过核密度估计方法对基于路网的违法犯罪案件进行了空间可视化分析探索。     

融合几何特征与全局关系的室内点云语义分割

为充分提取3D点云的深层特征以提高复杂室内点云场景的语义分割精度，提出一种结合局部特征和全局特征的室内点云语义分割网络GSFNet.在局部特征部分，加入几何特征信息，并设计几何与语义特征信息编码模块，以更好地捕获室内点云局部信息.对全局特征部分，在编码解码器结构中间层加入全局关系依赖模块，构建不同邻域对象之间的关系提取有效分割信息.使用斯坦福大规模室内数据集(S3DIS)进行实验验证，在测试数据集上测试的总体精度(OA)和平均交并比(mIoU)分别为87.2%和61.1%,实验结果表明，GSFNet对复杂室内环境有较好的语义分割效果.     

城市物流网络空间结构集聚扩散演化模型

以城市物流网络空间结构为研究对象,运用复杂网络方法构建了以经济机制为驱动、网络总成本最小为目标,考虑网络规模动态变化、空间距离限制等条件的拓展加权BA模型(无标度网络模型),对其集聚扩散演化进行了研究;并设计了演化算法,利用MATLAB进行了仿真试验和分析。研究结果表明:集聚经济是城市物流网络空间结构集聚形态(集聚演化)的形成机制,集聚不经济是分散、均衡形态(扩散演化)的形成机制;演化中集聚机制的作用更明显;物流节点比通道更能体现集聚扩散演化特征。所构建的模型能够模拟和分析城市物流网络空间结构集聚扩散演化的过程与特征,并揭示经济性演化机制的作用机理。     

商圈步行路网故障模拟与可靠性评价研究

基于复杂网络理论,构建重庆商圈步行路网网络模型,分析商圈步行路网现实灾害,选取可靠性指标,设计步行路网故障模拟方案。在累计攻击下测度网络效率的变化、最大连通子图的相对大小变化,在单独攻击下测度网络效率变化,以解放碑步行路网为例进行可靠性个案研究,并对五大商圈路网为例进行可靠性对比研究。分析计算结果得出网络可靠性评价结论,并对路网的规划建设与综合管理提出相应意见。     

基于超体素的LiDAR点云粘连目标分割算法

针对点云地物分割结果中存在的粘连现象,结合三维点云的空间分布和颜色信息,引入过分割方法将点云集划分为超体素,并构建加权图模型。在此基础上,利用归一化分割方法实现点云粘连区域的目标分割。针对树木、建筑物的实验结果表明,该方法对树木之间、树木与建筑物之间的粘连具有良好的分类效果。