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地理实体建模中的表达粒度问题
艾廷华;余华飞;地理实体建模作为实景三维建设的核心技术，存在多类型、多关联、多粒度的显著特征。本文围绕地理实体建模的表达粒度问题，分别从实体的内在结构和用户认知的角度，剖析了地理实体建模中的两种粒度概念，提出了地理实体多粒度表达的尺度生命期模型。该模型通过引入实体基态和尺度变换控制函数，明确地理实体在不同尺度下的表达及其渐变过程，揭示了尺度变换的动态特征。实践案例表明尺度生命期模型能够清晰剖分地理实体多粒度表达的尺度范围，有效实现了不同尺度域间地理实体的连贯表达，同时缓解了地理实体多粒度表达带来的存储数据量大的问题，能够为实景三维中国、数字城市、智慧城市等新型地理信息服务平台建设提供新视角和方法。
融合深度聚类网络与模板匹配的建筑物化简方法
陈占龙;刘江文;徐永洋;张洪艳;马凯;鲁谢春;目前建筑物简化方法大多依赖完备的标注样本集，而样本生产过程本身亦是制图学面临的重大挑战。为此，提出一种融合深度聚类网络与模板匹配的建筑物简化方法：通过构建深度聚类形态自编码器DCSAE(Deep Clustering Shape Auto-Encoder)以获取建筑物轮廓形态的高区分度表征；基于表征和聚类结果可自适应构建反映区域建筑几何特征的形态模板库，进而通过以聚类中心代表建筑替换群组内建筑特征实现简化操作。进一步，通过定性、定量与对比实验多维度分析验证所提方法在形态编码与轮廓简化方面的有效性，实验表明形态编码具有较高精度，简化结果在多项评价指标中均具优势。所提方法在保障形态规整性与区域一致性的同时，能有效识别复杂建筑结构，提升建筑群整体表达效果。
栅格地图制图综合技术研究综述
张贵凯;沈意浪;张伊晴;代婉月;张怡宁;张翔;刘浩贤;地图制图综合是解决地理对象信息详细性和图幅表达空间有限性之间矛盾的关键科学和技术。本文论述了国内外栅格地图制图综合技术的主要研究进展，包括化简、合并、典型化、降维、移位等算子的主要方法。阐述已有不同栅格制图综合方法的优势与不足，分析了当前栅格制图综合面临的困难和挑战，并对未来栅格制图综合技术的发展进行了思考。
利用傅里叶变换的地图面状水域连续尺度表达
马超;熊顺;王强;地理信息数据的连续尺度表达是构建无尺度地理实体数据库的瓶颈问题，其核心是如何实现系列比例尺之间数据的综合表达。现有的研究中比较流行的方法是，利用傅里叶变换描述多边形；然后利用已有不同比例尺的傅里叶系数插值，拟合中间比例尺数据。该方法需要较好地建立地图比例尺与插值权重的关系模型，现有研究中将地图比例尺与傅里叶插值权重视为线性关系的方法忽略了对形状细节的考量。为此，本文引入了交并比的概念，利用交并比来度量中间比例尺与系列比例尺数据的差异；并基于交并比构建了地图比例尺与插值权重的关系模型。实验结果表明，本文方法得到的连续尺度变换表达效果更符合地图制图综合规律。
三元空间关系between定量度量方法
张寒雪;巩现勇;钱海忠;刘呈熠;李振兴;武芳;自然语言空间关系理解、计算与表达是空间分析、地图综合、人工智能等的基础和难点问题之一。between经常用于描述空间对象的空间排列，指其中一个中间对象位于其他两个空间对象之间，是其他自然语言空间谓词度量的基础。针对现有方法度量因子单一的不足，本文提出了改进的between关系的定量度量模型。首先，通过问卷调查发现影响人类认知between关系的因素——面积比、偏移量和空间对准程度；然后，设计了度量指标的计算方法，并提出了偏移量这一新指标的计算方法；最后，构建了between关系的定量度量模型，利用层次分析法自动确定3个因素的权重系数，实现between关系的定量度量。实验表明，该方法能够有效度量between关系，符合人类空间认知习惯。
基于几何、拓扑和语义相似关系的道路网stroke生成方法
禄小敏;闫浩文;刘文蕊;叶云会;stroke将多条道路段视为一个整体，在降低道路复杂性的同时增强了道路网的连通性，是道路网综合、拓扑分析和模式识别等的基础。已有研究主要按照“良好连续性”原则进行stroke的构建，考虑到了道路的几何特征，但是路段是具有自身属性和现实功能的客观实体，stroke的生成还应该遵循路段的重要程度相近原则。因此，本文提出了一种基于几何、拓扑及语义相似的道路网stroke生成方法。首先，根据语义信息在未处理道路中确定起始路段；其次，基于道路的特征因子生成路段间的相似矩阵；最后，根据路段间的相似度，选择候选路段中与起始路段的相似度最接近的路段进行连接。实验表明，本文方法不仅可以构建出视觉上自然延伸的stroke,而且构建的结果还在一定程度上满足了功能一致性。与已有方法相比，引入相似关系生成的stroke结果可以更好地反映道路段的现实连通情况。
道路网选取的可解释机器学习方法
吕翔;徐晓;杨敏;道路网选取需要集成多种类型不同层次的道路实体上下文特征，涉及复杂的决策过程。近年来，机器学习方法的运用不断提升道路网选取模型的性能。与此同时，选取模型的复杂度也逐步增加，导致可解释问题凸显，继而影响模型的可信度和实际应用价值。针对这一问题，本文提出了一种可解释的道路网选取机器学习方法。具体地，采用XGBoost构建道路选取模型，同时引入SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法解析不同道路特征对选取结果的影响。实验结果表明，SHAP方法有助于揭示模型的决策逻辑，从而增强模型的可解释性。
基于表征相似性分析的地图空间脑认知研究方法框架
杨天宇;董卫华;地图空间认知研究是理论地图学与认知科学的重要交叉方向，但现有研究多依赖行为指标与主观评估，神经影像学的传统单变量分析也难以揭示地图视觉、语义与空间信息在大脑中的表征与组织规律。针对这一问题，引入认知神经科学中的表征相似性分析RSA（Representational Similarity Analysis），提出一套面向地图空间脑认知研究的方法框架。该框架以认知实验设计为起点，整合地图视觉、语义与空间特征建模、多源认知数据处理，以及基于表征相异性矩阵的二阶同构匹配与统计推断流程，建立了地图特征结构与脑表征结构之间的微观联系。本文论证了RSA在地图空间认知研究中的适配性与优势，从方法论层面为推动理论地图学由描述性研究迈向机制性解释提供了一条可扩展的技术路径。
基于Cartogram的网络空间地图可视化研究
张丹妃;李响;王丽娜;张文亚;芦鹏飞;李桐;网络空间具有复杂且多维度特性对传统地图可视化方法提出了挑战，主要包括：1）网络空间中海量虚拟要素信息无法直接、简单地映射到地图中；2）传统地图难以将大量抽象的非地理数据与地理位置关联起来，进行有效的可视化表达。基于Cartogram的可视化方法能够在忽略现实地理空间度量关系的情况下，保留相对方位关系和空间拓扑关系，以表达更多的属性信息。这一特性非常有利于呈现网络空间和真实空间的虚拟映射，以及网络空间自身的关联性和多元性等。首先，从地图可视化的角度出发，对网络空间要素进行分类并总结各层次要素的基本特征；其次，研究适用于不同网络空间要素表达需求的Cartogram可视化方法；最后，对比分析Cartogram与现有地图可视化方法在网络空间要素表达中的优势。
地月空间导航星座设计：架构特征、指标构建与技术演进
陈虓;杜兰;张中凯;郑勇;本文系统梳理了地月空间导航卫星星座的研究现状与发展趋势，详细讨论了导航星座设计指标与方法，并总结了相应技术挑战和发展路径。综合分析表明：融合近月轨道与三体轨道的异构架构可有效克服单一轨道类型的局限性，确保关键区域高精度定位的同时显著降低全生命周期成本；地月导航星座设计体系从单一任务指标向全生命周期综合指标拓展，并通过多目标优化方法寻求多维约束下的平衡解；异构架构具备显著优势，但在轨道体系协同演化、架构革新等方面仍存在挑战。本文为未来地月空间导航系统的设计与优化提供了理论参考，并对相关技术发展方向提出了建议。
一种结合多尺度特征提取与注意力聚合的遥感影像道路提取方法
范禹静;刘继东;靳国旺;杨鹤;针对遥感影像中背景特征复杂多样导致道路提取效果不佳的问题，设计了一种改进于UNet的结合多尺度特征提取与注意力聚合的遥感影像道路提取方法(MSUNet)。该方法通过金字塔特征聚合操作融合编码器的多层特征保留道路的空间及语义信息，并引入基于条形卷积的多尺度特征提取与注意力聚合解决空洞卷积中的像素特征损失问题，加强对道路的线性特征提取，丰富道路的上下文信息。实验在Massachusetts Roads数据集上进行，其精确度、召回率、F1分数和交并比相比于UNet分别提升0.73%、1.44%、1.09%、1.46%；在自主标注的吉林一号光学A星道路数据集上，其4项指标相比于UNet分别提升3.97%、1.82%、2.85%、3.96%。实验结果表明，MSUNet优于所比较的方法，能够有效提高道路提取的准确性。
一种基于网格剖析的遥感影像数据优选方法
陈雪华;孙月坤;王刚;童晓冲;周箭;随着遥感卫星尤其是小卫星的迅速发展，遥感卫星数据资源剧增，现有空间检索方法在大范围遥感数据覆盖筛选时存在冗余度大、复杂度高、速度慢甚至难以完成的情况，制约了遥感数据资源的快速运用与服务。为此，本文基于全球空间网格剖分框架，设计二维多边形数据的快速网格化方法及评分并行算法，以筛选少量影像并实现区域最大化覆盖。通过空间切分效率对比和优选影像结果对比两组实验验证，网格化方法在切分耗时方面受影像数量的影响较小，但存在元素数目较多且精度与元素数量呈负相关的情况；算法求解效率相较于贪心算法平均提升了35%，相较于随机跳坑算法提升了42.8倍，优选影像数量比随机跳坑算法增加5%，比贪心算法减少5%。因此，本文方法能够有效地解决遥感影像优选问题，尤其适用于大规模数据，具有较低的切分耗时和求解耗时，且求解效果良好，为实际应用提供了有价值的参考。
自动确定图像二值化最佳阈值的新方法
吴冰,秦志远在详细分析二值化处理原理及当前技术的前提下 ,综合考虑图像的各种实际情况 ,提出了自动确定图像二值化阈值的增强大津法和边缘检测阈值法。多次实验表明 ,根据这两种方法确定的阈值对图像进行二值化处理 ,不仅可有效地解决图像灰度随地物特征变化的图像处理问题 ,同时对于同一信号源的图像也有相当理想的处理效果。该方法可进一步应用于图像分割等
基于遗传算法的快速影像匹配技术的研究
郭海涛,刘智,张保明提出了一种将遗传算法 (简称GA)用于影像匹配的算法 ,较为详细地分析了遗传算法中群体的大小、交叉率、变异率、选择机制对影像匹配的影响 ,特别是对未成熟收敛等问题进行了较为深入的研究。实验证明该算法快速、有效
基于ArcGIS Server的分布式GIS应用
吴功和;丛明日;ArcGIS Server是ESRI在ArcGIS 9.0系列产品中推出的一个创建企业级GIS应用的平台。它的出现使得分布式GIS应用进入到一个新的领域,不仅仅是数据的共享,而且高级的GIS功能如制图、空间分析和地理编码、多用户编辑等也能够通过Internet/Intranet为普通用户所拥有。文中介绍了相关的概念并分析了ArcGIS Server的体系结构,在此基础上通过实例展示了基于ArcGIS Server构建分布式GIS应用的可行性。
反距离加权插值算法中插值参数对DEM插值误差的影响
张锦明;郭丽萍;张小丹;插值算法是影响DEM精度的主要因素之一,对于插值参数如何影响插值算法并最终影响插值精度却研究较少。这里以反距离加权插值算法中的插值参数为实验对象,选取了6种不同地貌类型的离散点数据,基于中误差度量指标,运用交叉验证方法研究权指数、搜索点数、搜索方向对DEM插值精度的影响。实验结果表明:1)在搜索方向方面,四方向搜索和八方向搜索对提高DEM插值精度并不明显;2)搜索点数为8～12点是较好的选择;3)当权指数≥3时,对DEM插值精度的影响不明显,2或3是较好的选择;4)3因素对DEM插值精度的显著性影响顺序为"权指数>搜索点数>搜索方向"。
动态系统的抗差Kaliman滤波
杨元喜离散历元的动态观测量及其相应的动态模型可能存在异常，若数据处理模型不考虑对这些异常的特别处理，则动态模型参数估值及其所提供的动态信息将极不可靠。基于贝叶斯统计和抗差估计原理，我们构造了一种抗差滤波算法。该算法考虑观测分布和参数验前分布均为污染分布。并利用一个实测网验算该算法和模型的可靠性。
地理信息系统的演进与发展
王家耀;成毅;吴明光;孙庆辉;分析了地理信息系统产生和发展的背景、地理信息系统软件体系结构和开发模式的发展变化,并基于开放的思想提出地理信息系统将向以网络服务和网格服务为主要形式的开放式GIS方向发展,以实现地理信息的共享与空间数据互操作以及信息资源共享与协同解决问题。
自动确定图像二值化最佳阈值的新方法
吴冰,秦志远在详细分析二值化处理原理及当前技术的前提下 ,综合考虑图像的各种实际情况 ,提出了自动确定图像二值化阈值的增强大津法和边缘检测阈值法。多次实验表明 ,根据这两种方法确定的阈值对图像进行二值化处理 ,不仅可有效地解决图像灰度随地物特征变化的图像处理问题 ,同时对于同一信号源的图像也有相当理想的处理效果。该方法可进一步应用于图像分割等
主成分分析模型在数据处理中的应用
顾绍红;王永生;王光霞;主成分分析模型是一种将原始多个指标转化为少数几个相互独立的包含原始指标绝大部分信息的综合指标的统计学方法。利用MATLAB软件探索了利用主成分分析模型对专题数据进行处理的方法,并利用科学可视化方法对处理结果进行分析评价。实验表明,主成分分析模型能够有效简化原始变量,挖掘原始数据中的隐藏信息。
传统村落空间形态演变及特征的句法解析——以焦溪村为例
吴丽平;刘春腊;龚娟;焦丽鹏;针对传统村落空间格局损坏和传统特色衰败等问题,基于空间分析软件和空间句法探讨焦溪村的空间形态演变趋势和空间结构特征。结果显示:1)焦溪村居民点沿龙溪河和交通干道向四周扩展,外围新建建筑与传统肌理差异较大;2)受内外交通、土地利用类型等因素影响,整合度高值区集中在中西部地区;3)村落内部空间格局紧凑,文化载体和文物保护单位较少,空间通行率和可选择度低;4)村落局部空间与整体空间的拟合度仅为0.176,局部空间不能较好地认识整体空间。基于空间句法分析结果,因地制宜对村落的空间形态进行合理规划,有效提高了村落的空间整合度和可理解度,为焦溪村传统空间结构优化提供了参考性意见。
空间信息可视化的现状与趋势
刘纪平,常燕卿,李青元对空间信息可视化的现状进行了较为细致的总结 ,分析了目前空间信息可视化存在的问题。在此基础上 ,讨论了空间信息可视化的完整概念 ,提出了空间信息可视化位置特征、交互性、多维性和可视化多样性的本质特征 ,概括了数据组织与调度、静态可视化、过程模拟与探索性分析等空间信息可视化基本过程。最后 ,提出未来空间信息可视化主要关键技术。
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- 出版单位：《测绘科学技术学报》编辑部
- 学术支持：河南大学地理科学与工程学部，
- 遥感与空间信息工程学院
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