空间图形的表达、识别与综合

【摘要】：自从计算机技术应用于地图制图学领域的第一天起,地图自动综合就成为人们一直想要解决的问题,直到21世纪的今天,仍没能找到一个万全之策来解决这一国际性难题。本文在参阅和分析国内外有关文献资料的基础上,指出了地图自动综合中的根本矛盾,从一个全新的角度提出了空间图形自动综合的理论,并提出了若干新算法、新模型。从理论到实践,对空间图形的自动综合进行了全面系统的深入研究。本文研究的主要内容如下: 1.明确了地图综合的目的、本质、对象及方法。从地图综合概念的历史沿革,地图自动综合的理论、算法,现有研究机构及成果几方面进行了总结,提出了基于仿生学观点的地图综合概念。分析了地图自动综合中的困惑与误区,指出地理目标的无限性与载负量的有限性是地图综合的根本矛盾,地图自动综合应该是螺旋式上升的循环过程,并对地图自动综合的发展方向进行了预测。 2、指出地图空间由图形空间和属性空间组成,将图形空间中复杂的地理目标抽象成相对简单的空间图形——点(群)、线(群)、面(群),并对其进行了数学描述,研究了空间图形的空间关系。提出了空间图形自动综合的新理论,即自动综合的模式为空间图形的表达、识别与综合,是贯穿全文研究的理论基础。 3、构建Delaunay三角网对空间随机点群目标进行表达。以此为基础,从点群的外围轮廓特征,内部结构,中轴线以及单个点目标影响域几方面进行了形态识别。建立了随机点群目标的自动综合模型,并将其应用于海底地形的自动综合当中。 4、分析线状目标的结构特点,构造了弯曲Douglas二叉树对其进行空间表达。形态识别包括:局部特征点及其方向,弯曲的结构特征,整体描述参数以及拓扑特征。基于视觉连续性原理给出了线状目标的自动综合模型。选取海图中的海岸线、等深线进行了综合试验。 5、借助图论中图的概念,提出了路径系统模型,对网状目标进行图形表达,并识别其形态参数。分别选取了道路网、河流网这两种典型的网状目标进行了综合试验。 6、根据等高线的特性,通过构建等高线树和似Douglas变换模型来表达地貌形态,识别等高线的空间关系,地形特征点,地性线以及地貌类型。最后结合等高线综合的知识规则建立了地貌形态的自动综合模型,并通过试验验证了其有效性。