基于层次化面域剖分模型的城市道路网匹配算法研究

【摘要】：随着国家“新型城镇化”战略的提出,我国基础设施建设步伐不断加快,城市变化日新月异,直接导致对城市道路网数据现势性的需求不断增加。本文针对城市道路网的匹配问题展开研究,其主要工作成果及创新点体现在：(1)分析了道路网匹配的研究背景和现状,指出了当前存在的主要问题。从人类认知的角度出发,分析了同名实体的差异性和相似性,及其两者之间的辩证关系,介绍了匹配的基本过程及一般的匹配策略,在此基础上,提出了基于层次化面域剖分模型的城市道路网匹配策略。(2)道路网空间结构特征的层次性表达研究。分别研究了道路stroke和道路网眼的基本概念、提取方法和等级评价原则,分析了道路网“结点-弧段”数据模型在表达方面存在的不足,在此基础上,提出了基于道路等级划分的层次化面域剖分模型,使道路网空间结构特征的表达具备了丰富的层次化特征。结合实例,按照模型构建过程,分别对高等级道路选取、层次化面域剖分模型和面域层次化模型索引机制三个核心问题的基本原理和实现过程进行了阐述,结合对实例结果的分析,证明了该方法的有效性,为后续匹配提供了重要的技术支撑。(3)道路网匹配相似性评价指标问题研究。分别从几何和拓扑两个方面介绍了几种常用的相似性评价指标及其度量方法的特点,针对现有距离度量方法在描述同名线要素空间位置差异方面的不足,提出了一种面向同名线要素的距离度量方法,并通过与其它方法的比较,证明本文方法在度量结果准确性和稳定性方面具有一定优势,利用统计分析的方法分别对几何相似性评价指标中描述空间位置差异和形态差异的几种常用指标结合实例进行了对比分析。(4)基于层次化面域剖分模型的城市道路网匹配方法的研究。在城市道路网面域层次化剖分的基础上,基于道路等级划分和与面域边界的连通关系,对面域内的道路进行了层次性的划分,构建了相较于传统的数据表达模型更为高效的层次化道路表达模型,基于该模型提出了城市道路网匹配模型,对匹配过程和特征一致性评价模型进行了详细阐述,形成了基于层次化面域剖分模型的城市道路网匹配方法。以同比例尺的城市道路网数据为实验对象,对本文所提理论与方法进行科学性验证。