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采用多元弯曲组划分的线要素化简方法

计算机辅助设计与图形学学报 2017年第12期29卷 2189-2196页

作者：杜佳威武芳李靖涵巩现勇信息工程大学地理空间信息学院郑州450001

线要素化简是制图综合中的重要研究内容和经典研究问题之一.针对当前基于弯曲的线化简方法中对连续弯曲取舍研究的不足,在分析线要素弯曲构成特点及取舍过程的基础上,提出一种采用多元弯曲组划分的线化简方法.首先基于目标比例尺下弯曲... 详细信息

线要素化简是制图综合中的重要研究内容和经典研究问题之一.针对当前基于弯曲的线化简方法中对连续弯曲取舍研究的不足,在分析线要素弯曲构成特点及取舍过程的基础上,提出一种采用多元弯曲组划分的线化简方法.首先基于目标比例尺下弯曲可视性划分多元弯曲组;为避免线要素化简过度,设计了合理的弯曲组内弯曲取舍方案,并从中选择整体位移最小的弯曲取舍方案化简多元弯曲组;最后重复化简过程,直到化简结果中不存在目标尺度下不可视的细小弯曲为止.通过对比实验,从视觉感受和量化分析的角度验证了该方法的有效性和适应性.

关键词：制图综合线要素化简弯曲取舍弯曲组

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地图综合智能化研究的发展与思考

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第10期47卷 1675-1687页

作者：武芳杜佳威钱海忠翟仁健信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 航天工程大学航天指挥学院北京101416

地图综合是地图制图和多尺度空间数据变换的核心与关键技术。20世纪60年代以来,数字地图数据的自动综合研究逐渐展开并取得了长足的进步,囿于人工智能技术的限制,地图综合的智能解决方法虽有不少成果,但距离真正的智能化、实用化仍有一... 详细信息

地图综合是地图制图和多尺度空间数据变换的核心与关键技术。20世纪60年代以来,数字地图数据的自动综合研究逐渐展开并取得了长足的进步,囿于人工智能技术的限制,地图综合的智能解决方法虽有不少成果,但距离真正的智能化、实用化仍有一定的距离。近年来,以深度学习为代表的人工智能技术应用于诸多研究领域并取得显著成效,地图综合的智能化研究也有诸多新的尝试。首先,在归纳自动地图综合研究模式的基础上,阐述了智能地图综合研究的必要性;然后,结合人工智能发展历程回顾智能地图综合研究,梳理和分析了基于传统机器学习与基于深度学习的智能地图综合研究现状,并归纳了地图综合智能化研究的主要方法;最后,围绕地图综合智能化研究中的几个热点问题,探讨了智能地图综合的发展趋势。

关键词：地图综合机器学习深度学习智能化

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海岸线自动化简方法研究

海岸线自动化简方法研究

作者：杜佳威战略支援部队信息工程大学

学位级别：硕士

线要素化简是制图综合中的经典研究问题和重要研究内容。海岸线作为一种具有特定地理意义的线要素,其几何形态、地理特征、化简约束复杂多样,较一般曲线而言,其自动化简研究难度更大。然而,海岸线自动化简作为海图自动综合中的关键一环... 详细信息

线要素化简是制图综合中的经典研究问题和重要研究内容。海岸线作为一种具有特定地理意义的线要素,其几何形态、地理特征、化简约束复杂多样,较一般曲线而言,其自动化简研究难度更大。然而,海岸线自动化简作为海图自动综合中的关键一环,此项研究是重要且必要的。海岸线自动化简研究不仅能进一步丰富完善面向地理特征的自动综合理论与方法,还为海图一体化生产、陆海空间信息一体化、GIS/ECDIS多尺度表达与无极缩放等提供关键技术支撑。因此,本文重点针对海图海岸线化简展开全面、系统研究:(1)总结、分析当前线化简及海岸线化简国内外研究现状,针对研究不足及海岸线化简研究重点和难点,明确本文主要研究内容,并设计研究思路。(2)系统研究海岸线化简理论,对形态、构成、类型等海岸线自身特点与化简单元、化简约束、化简过程等进行了分析。顾及尺度差异对海岸线功能特点、地理特征、几何形态的影响,设计一种基于尺度划分的海岸线化简方案,确定本文在大、中、小比例尺下海岸线化简的关注重点和研究难点,依此展开全文研究。(3)提出一种适用于小比例尺海岸线的基于双向斜拉式弯曲划分的海岸线渐进化简方法。小比例尺海岸线形态相对简单,本文对斜拉法加以改进,提出一种双向斜拉式弯曲划分方法,对小比例尺海岸线中的弯曲进行完整、准确划分;然后,顾及陆海协调表达,基于弯曲间关系设计弯曲取舍顺序及取舍方案,实现基于弯曲的海岸线渐进化简。(4)提出一种适用于中比例尺海岸线的河口湾海岸线渐进化简方法。随比例尺增大,海岸线复杂性凸显,以最具代表性的复杂海岸线——河口湾海岸线为对象研究渐进化简方法:首先,利用约束Delaunay三角网构建骨架线二叉树模型;然后,基于此模型,通过叶子流路渐进取舍、“退化”充分化简细小弯曲或弯曲细小部分,通过局部夸大消除局部视觉冲突等,实现以扩陆缩海为主、兼顾地理约束及形态表达的复杂海岸线渐进化简。(5)提出一种适用于大比例尺海岸线的基于平行结构的人工海岸线渐进化简方法。随比例尺进一步增大,海岸人工建筑得以清晰表达,先对海岸人工建筑表达特点进行分析;然后,提出一种基于平行结构的突出式海岸人工建筑识别与中心线提取方法;接着,顾及化简约束及渐变过程,突出式人工建筑通过降维、取舍等进行化简,充分保持海岸人工要素;其余部分,以严格扩陆缩海的弯曲取舍进行化简,充分保证航行安全;最后,利用移位、取舍等协调化简冲突,确保拓扑一致性。

关键词：制图综合海岸线线要素化简弯曲渐进式综合

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海图等深线自动合并方法研究

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第10期44卷 1484-1490,1497页

作者：李靖涵武芳杜佳威行瑞星 61363部队陕西西安710054 信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450000

提出了一种Delaunay三角网支持下的等深线自动合并方法。首先提出一种避免进行地形特征分析的待合并等深线探测方法,用于自动探测待合并的等深线;其次,通过三角形筛选构建桥接区域,并对桥接区域进行扩展、填'孔'操作;接着,利用Delaunay... 详细信息

提出了一种Delaunay三角网支持下的等深线自动合并方法。首先提出一种避免进行地形特征分析的待合并等深线探测方法,用于自动探测待合并的等深线;其次,通过三角形筛选构建桥接区域,并对桥接区域进行扩展、填'孔'操作;接着,利用Delaunay三角网在曲线弯曲识别方面的优势,提取待综合的弯曲区域;然后,合并待综合弯曲区域和桥接区域得到待综合部分,利用图形对称差分运算得到合并结果;最后对合并结果进行光滑处理。实验表明,该方法能够自动正确地对待合并等深线进行探测,合并结果不仅能够满足航行安全,而且图形形态清晰、光滑。

关键词：制图综合等深线海图制图合并光滑

Delaunay三角网支持下的海图等深线化简

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武汉大学学报（信息科学版） 2019年第5期44卷 778-783页

作者：李靖涵武芳杜佳威巩现勇行瑞星信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

等深线化简是海图综合的重要研究内容。针对现有化简方法存在的化简弯曲识别不准确、化简不彻底等问题,提出了一种Delaunay三角网支持下的等深线化简算法。首先,对等深线构建约束Delaunay三角网,实现了等深线弯曲结构的二叉树表达;其次... 详细信息

等深线化简是海图综合的重要研究内容。针对现有化简方法存在的化简弯曲识别不准确、化简不彻底等问题,提出了一种Delaunay三角网支持下的等深线化简算法。首先,对等深线构建约束Delaunay三角网,实现了等深线弯曲结构的二叉树表达;其次,基于约束Delaunay三角网结构,改善了等深线上需要化简弯曲的识别方法;最后,设计了多种化简手段,建立了新的等深线化简模型,实现了对等深线形状的彻底化简。实验结果表明,化简结果能够满足航行安全要求,等深线的主要弯曲特征得到了有效保持和清晰表达,化简精度符合制图要求,且能够有效避免自交。

关键词：等深线曲线化简制图综合海底地形

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建筑群组合直线模式识别的模板匹配方法

测绘学报 2021年第6期50卷 800-811页

作者：行瑞星武芳巩现勇杜佳威刘呈熠信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

建筑群空间分布模式识别对制图综合、多尺度表达及空间数据挖掘具有重要意义。针对局部异质性明显的建筑群直线模式识别提取问题,本文提出基于模板匹配的建筑群组合直线模式识别方法。首先分析研究组合直线模式的认知特征和定义;然后,... 详细信息

建筑群空间分布模式识别对制图综合、多尺度表达及空间数据挖掘具有重要意义。针对局部异质性明显的建筑群直线模式识别提取问题,本文提出基于模板匹配的建筑群组合直线模式识别方法。首先分析研究组合直线模式的认知特征和定义;然后,利用建筑物的空间邻近性、尺寸和方向约束进行聚类,获得建筑物间的空间邻近关系和扩展对齐关系;以放大的建筑物最小面积外接矩形作为初始匹配模板;最后,在确定模板分布间隔及方向的基础上,考虑组合直线模式的直线性、相似性和局部异质性约束条件,通过连续构建模板进行搜索匹配,识别出组合直线模式。试验表明本文方法能有效识别出组合直线模式,其识别结果符合人类认知特点。

关键词：制图综合建筑群视觉感知理论模式识别组合直线模式

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空间知识挖掘的自然面群聚集度聚类方法

测绘学报 2021年第4期50卷 544-555页

作者：刘呈熠武芳巩现勇行瑞星杜佳威信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

空间聚类是挖掘空间知识的重要手段之一。针对现有方法难以处理几何、分布特征差异大的面群聚类问题,本文提出了一种面要素分布密度的描述参数—聚集度,并设计了一种自然面群聚类方法。首先,分析了面要素分布密度的影响因子,定义了聚集... 详细信息

空间聚类是挖掘空间知识的重要手段之一。针对现有方法难以处理几何、分布特征差异大的面群聚类问题,本文提出了一种面要素分布密度的描述参数—聚集度,并设计了一种自然面群聚类方法。首先,分析了面要素分布密度的影响因子,定义了聚集度的概念,设计其计算方法并验证其有效性及优势;然后,基于聚集度和边界最短距离建立相邻面从属关系,识别聚类中心,完成初始群组的构建;最后,围绕群组特征设计了边缘检测和群组合并模型,实现了邻近相似群组的合并。试验表明,相较于最小生成树、强度函数聚类方法,本文方法兼顾几何特征、分布特征的复杂性,有效提升了自然面群的聚类效果。

关键词：地图综合自然面群空间聚类分布密度聚集度

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一种河口湾海岸线渐进化简方法

测绘学报 2018年第4期47卷 547-556页

作者：杜佳威武芳李靖涵行瑞星巩现勇信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

形态复杂的河口湾海岸线自动化简是当前线要素化简研究的难点之一。在现有研究基础上,结合地理特征影响下河口湾海岸线形态特点及海图综合约束,提出一种河口湾海岸线渐进化简方法。该方法以约束Delaunay三角网为支撑构建河口湾骨架线二... 详细信息

形态复杂的河口湾海岸线自动化简是当前线要素化简研究的难点之一。在现有研究基础上,结合地理特征影响下河口湾海岸线形态特点及海图综合约束,提出一种河口湾海岸线渐进化简方法。该方法以约束Delaunay三角网为支撑构建河口湾骨架线二叉树模型,结构化表达河口湾海岸线形态特征;基于此模型,通过叶子流路渐进取舍、"退化"充分化简细小弯曲或弯曲细小部分,通过局部夸大消除河口湾内视觉冲突等,实现河口湾海岸线化简。试验结果表明,该方法充分化简目标尺度下不可视的局部细节,顾及河口湾海岸线整体形态特征保持,在几何层次、地理层次上都具有一定优越性,适于多种形态河口湾海岸线化简应用。

关键词：制图综合河口湾海岸线化简算法渐进式骨架线

几种具有编解码结构的深度学习模型在建筑物综合中的应用与比较

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武汉大学学报（信息科学版） 2022年第7期47卷 1052-1062页

作者：杜佳威武芳行瑞星李彩霞李靖涵信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 61363部队陕西西安710054

深度学习技术促使诸多领域研究取得突破性进展,基于深度神经网络的地图综合研究备受期待。将建筑物综合过程抽象解释为编解码过程,系统地研究基于编解码结构的深度神经网络在建筑物综合中的应用。首先,利用空间划分与矢量⁃栅格数据转换... 详细信息

深度学习技术促使诸多领域研究取得突破性进展,基于深度神经网络的地图综合研究备受期待。将建筑物综合过程抽象解释为编解码过程,系统地研究基于编解码结构的深度神经网络在建筑物综合中的应用。首先,利用空间划分与矢量⁃栅格数据转换相结合的方式构建样本和样本集;然后,利用样本集训练基于编解码结构的深度神经网络,实现建筑物综合学习泛化并测试、评估其效果;最后,搭建5种代表性的基于编解码结构的深度神经网络,分析比较各模型在建筑物综合中的应用效果。实验结果表明,基于编解码结构的深度神经网络能够从建筑物综合样本中学习或推理出部分建筑物综合知识和综合操作,且5种模型中Pix2Pix更适用于建筑物综合的学习模拟。

关键词：地图综合建筑物深度神经网络样本