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基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究

王红  
【摘要】:国内外的地理信息、地图信息研究主要侧重于地理信息的获取方法、传递方法、加工处理方法、存储方法,缺乏信息的描述和度量方法及信息的调控和利用方法。从地理信息信息量度量的研究现状和发展方向看,国内外研究主要侧重于图像信息容量研究和DEM信息容量研究。本文将全面探讨基础地理地形数据库的各种要素的信息量及不同比例尺的信息容量的关系,一方面深化研究的广度和深度,又可以为西部测图工程现实的需要做些贡献,是一项很有实际意义的工作。 地理信息属于空间信息。它与一般信息的区别在于它具有区域性,多维性和动态性。区域性是指地理信息的定位特征,且这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的;所谓多维性是指在一个坐标位置上具有多个专题和属性信息;动态性是指地理信息的动态变化特征,即时序特性。无论地理信息以点、线、面等哪种方式存在,其基本的信息内容包括以下三个部分:空间分布位置信息:与实体有关的空间分布、空间度量等空间信息,也就是通常所说的几何信息;属性信息:描述实体的非空间信息特征,如居民点的行政等级,道路的技术等级等;拓扑空间关系信息:描述实体之间的空间关系信息,如相邻、相交、包含等。因此地理信息的信息量量算内容就包含了上述内容。 首先,本文从信息理论和地图的地图信息信息量量算出发,总结研究了一般信息和地理地图信息的度量理论和方法,针对数字地图时代的地理信息度量需求和基础地理信息的要素特征(点、线、面),定义了点、线、面要素的统计信息、几何信息、拓扑信息、专题信息模型和voronoi图几何信息量、最大voronoi图几何信息量,提出了几何空间均衡度、几何空间集中度的概念并进行了定义,将地图信息量的度量拓展到了地理信息的属性信息度量、注记信息度量并提出了度量方法。 其次,针对基础地理信息的核心要素居民地、道路、等高线等开展了信息量度量方法的进一步精细化研究。主要包括:在一般的几何信息量算基础上,提出了顾及要素级别的几何量算模型,它是结合了要素的空间分布特征以及要素的属性特征的度量模型核方法,通过此方法可以获得对要素的某个信息的更准确的数量认识;在单一的属性信息量算基础上提出了要素的多属性联合信息量模型,这一模型既能够对要素的属性信息合理度量同时还能发现各个属性之间的相关性,找到要素的某些分布规律性,可作为进行信息挖掘的一个重要手段;针对线状要素的几何信息量度量特点,提出了基于形态特征点的形状度量模型,反映要素的形态复杂性、自相似性的分维和信息熵相结合的几何信息度量方法。这些研究进一步拓展了地理信息的度量方法。 最后,通过基础地理信息度量模型和方法在国家基础地理信息地形数据库中的应用研究,包括不同地貌区域的信息量比较、系列比例尺地形图信息量之间的关系、以及西部测图1:50 000地形图空白区新旧地图信息量对比等应用研究和评价,验证分析了基础地理信息量计算方法的有效性和可行性。 研究结果表明针对地理信息的信息特征及其相互之间的差别开展定义和研究,定义这些特征和差别并用一定的方法进行统计或量算,然后利用经典的信息熵公式或者是它的拓展公式进行计算,可得到地理信息的信息量。同时,几何信息及其量算是地理信息量量算中最主要的内容,其他属性信息、拓扑信息、专题信息的量算与其高度相关。要素的空间信息和属性信息相结合的信息量算可以进一步精细化地理信息度量,可以从要素的属性信息的联合度量中发现有意义的信息。


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