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《解放军信息工程大学》 2008年
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基于地图及遥感影像的地理信息提取研究

杨云  
【摘要】: 地理信息是国民经济和社会发展规划中最重要的基础信息之一,在农业、林业、水利、国土资源、地矿、测绘、气象、海洋、城市建设、国防等领域发挥着不可替代的作用。然而,地理信息数据生产却是周期长、成本高、工程量大、技术复杂。如何高效、智能化地获取地理信息成为目前迫切需要解决的问题。本文围绕地图及遥感影像中地理信息提取的一系列理论和技术问题展开研究,重点在地图要素分割、识别和矢量化、高分辨率遥感影像道路提取、矢量数据压缩等方面进行了深入的研究与实践,并建立了高效实用的地理信息数据采集系统。本文主要工作和创新性成果如下: 1.阐明了地理信息提取的研究意义,分析了地理信息提取的实质和基本过程,对课题研究方向的发展历史和研究现状进行了回顾和总结,指出了目前研究存在的问题。 2.以数学形态学多角度并行运算理论为基础,根据地图要素的形状和尺度特征,提出了地图上方里网、独立房等一些要素的分割算法。算法将方向特征平面与非各向同性的邻域运算统一起来,具有快速并行的特点和良好的分割效果。 3.提出了基于径向基函数神经网络及递推最小二乘训练的地图数字注记识别方法,基本过程包括数字注记分割、特征向量提取、神经网络训练和模式分类。实验结果表明,该方法训练速度快、抗噪声能力强、识别率高。 4.提出了不同的线划跟踪策略,对二值图像地图要素进行跟踪和矢量化,包括消隐跟踪、判优预测跟踪、双边截线跟踪和轮廓跟踪,它们对地图上大多数线状要素和面状要素边线的矢量化效果很好。针对分版等高线图上对自动数字化效率影响较大的冲沟和陡崖符号,提出了旋转式内部跟踪提取策略及相应的提取算法,有效地解决了该类要素的自动提取问题。 5.提出了基于滑动窗口图像分割及序贯跟踪的彩色地图矢量化方法。其主要步骤包括定义滑动窗口、自适应图像分割、细化和序贯跟踪。通过颜色空间转换、K-均值聚类和区域生长完成滑动窗口内当前线目标的自适应分割;经过跟踪、消隐、方向判断以及交叉点处理完成序贯跟踪。实验结果表明,该方法精度高、鲁棒性强,对于低对比度、低信噪比的彩色地图图像矢量化尤为有效。 6.提出了两种高分辨率遥感影像城市道路半自动道路提取方法,即道路中心线提取的活动窗口线段特征匹配方法和直线道路提取的整体矩形匹配方法。活动窗口线段特征匹配方法采用定义活动模板窗、阈值分割、线段特征匹配和改进的序贯相似度检测算法(SSDA),实现了道路中心线的半自动提取。整体矩形匹配方法将直线道路提取转化为提取具有一定方向和宽度的矩形,通过分割阈值、矩形宽度和矩形方向的变化从内到外整体上匹配道路。这两种方法能够快速准确地提取出城市主要道路,对噪声的干扰具有良好的鲁棒性。 7.提出了基于总体最小二乘的矢量数据压缩模型以及曲线数据和多边形数据的压缩算法。实验结果表明,提出的曲线数据压缩算法与Ramer-Douglas-Peucker(RDP)算法具有接近的压缩比,但具有更高的压缩精度,能够在整体上更好地表示原始数据。提出的多边形数据压缩算法能够得到无冗余点、高精度的矢量数据。 8.在以上研究的基础上,设计并建立了高效实用的地理信息数据采集系统,能够方便快速地进行地理信息数据采集。系统已应用于全国1:5万基础地理信息数据生产,取得了很好的效果。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P237

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 陈换新;孙群;刘新贵;徐立;;彩色扫描地图中背景色的等高(等深)线矢量化研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2013年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 吴长伟;森林监护移动GIS及火灾扑救设备调度关键技术研究[D];东北林业大学;2011年
2 朱蕊;多源空间矢量数据一致性处理技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 朱一玮;;基于色差分析的图像边缘跟踪改进算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 逄海萍;王璐萍;;一类不确定仿射非线性系统的鲁棒近似最优滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Edge Detection of Wood Defects in X-ray Wood Image Using Neural Network and Mathematical Morphology[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 郭文卓;多天线多用户通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
4 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
5 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 李瑞波;图像阴影的检测与去除算法研究[D];山东科技大学;2010年
8 马莉;车牌识别系统中的车牌定位和分割算法研究和实现[D];山东科技大学;2010年
9 徐强;基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
10 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方亮,夏英,葛君伟;移动网络的混合定位技术及其实现[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2005年01期
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4 刘新贵,孙群,张鹏,黄雅娟;彩色图像中线状目标提取的透镜跟踪法[J];测绘科学;2004年03期
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6 贾建华;陈动;;ArcGIS Server在构建企业级地理信息系统中的应用[J];测绘科学;2009年03期
7 李宇昕;张巍;潘敏;傅扬;邓晨辉;史小翠;;ArcGIS Mobile在区域地质测量工作中的应用研究[J];测绘科学;2009年S2期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊杰;基于ArcGIS Server的震害风险管理系统研究[D];中国海洋大学;2010年
2 刘文全;基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
3 安晓亚;空间数据几何相似性度量理论方法与应用研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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6 袁贞明;基于样例的空间数据检索技术研究[D];浙江大学;2005年
7 杜晓初;多重表达中空间拓扑关系等价性研究[D];武汉大学;2005年
8 徐志红;基于事件语义的时空数据模型的研究[D];武汉大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓开来;基于MicroStation平台的彩色地图矢量化研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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9 李胜;GPS高程异常拟合研究[D];大连理工大学;2006年
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郑加柱;面向森林作业系统的测绘新技术应用研究[D];南京林业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杜军永;移动空间信息的快速传输与显示研究[D];河南大学;2012年
2 卞可;GIS在重庆电力营销管理的应用[D];西南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 本报驻浙记者 万润龙 实习生 韩颖 本报记者 袁祺;杭城《公交防盗地图》惹争议[N];文汇报;2009年
5 门小薇;扔掉地图看欧洲[N];北京日报;2004年
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8 徐旭昕;最后的暴富[N];中华工商时报;2003年
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10 张伟 黄国荣;地图和地图收藏[N];社会科学报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 鲁绯;腐乳发酵机理、品质改进和模式识别研究[D];中国农业大学;2005年
4 程昌秀;3S技术在县级土地利用变更调查中的应用研究[D];中国农业大学;2001年
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6 游峰;智能车辆自动换道与自动超车控制方法的研究[D];吉林大学;2005年
7 吴德文;遥感与地面观测数据的找矿信息提取和处理技术及应用[D];中国地质大学(北京);2006年
8 任东;基于支持向量机的植物病害识别研究[D];吉林大学;2007年
9 朱臻宇;模型传递对仪器间采样差异的评估和消除[D];第二军医大学;2005年
10 薛跃;基于RMTS的上市公司虚假财务报告识别及其扩展应用研究[D];南京理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白宝玉;基于遥感影像的区域农村路网现状信息调查研究[D];重庆交通大学;2010年
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4 曲明;模式识别技术在地质图矢量化过程中的应用[D];中国地质大学(北京);2006年
5 田垄;遥感影像湿地变化信息提取算法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 张繁;基于特征的遥感影像分割识别技术研究及软件系统原型设计与开发[D];浙江工业大学;2003年
7 薛水晶;基于OGC规范的遥感影像数据服务的关键技术研究[D];河南理工大学;2010年
8 王长明;遥感影像检索技术的研究与实现[D];太原理工大学;2011年
9 王翔;基于BP神经网络的遥感影像模式识别方法研究[D];太原科技大学;2009年
10 倪军波;1∶25万数据库更新研究[D];山东科技大学;2005年
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