空间群（组）目标相似关系及计算模型研究

摘要

空间关系是空间物体之间由空间物体的几何特性（位置、形状）所决定的关系，包括距离关系、拓扑关系、方向关系和相似关系，是空间信息科学(GeoSciences)的理论基础之一，一直是空间信息科学理论研究的“重中之重”.作为空间关系的一种，对空间相似关系进行研究，可以完善空间关系理论，提升地理空间认知，促进地理空间信息的应用，以及为地图制图综合提供支持等重要意义和作用。但在对空间关系的研究中，一方面由于空间相似关系的可计算性差，且研究相似关系的目的是揭示较深层次上的信息，需要复杂分析，另一方面，由于地理空间的复杂性，导致空间相似关系的计算要考虑的因素很多，比如空间关系、空间分布、几何特征、语义特征等，从而导致空间相似关系的研究一直以来被人们关注的较少。针对这一现状，论文以空间群（组）目标为研究对象，对空间群（组）目标之间的相似关系及其计算模型进行了探讨，具体研究内容包括: (1)空间相似关系的基本理论。对空间相似关系理论的一些理论基础进行了阐述，如空间认知科学理论和格式塔心理学。同时论述了空间相似关系的定义、性质、分类，以及影响空间群（组）目标之间相似关系及相似度的主要因子等。引用前人的研究成果，采用集合学的方法对空间相似关系进行了定义;结合空间数据本身的特点和相关研究，定义了空间群（组）目标相似特征集合元素及本文研究的重点元素{空间关系集合，几何特征集合），构成了论文研究和论述的基础;从不同角度对空间相似关系进行了分类，并对空间相似关系的相关性质进行了简单描述。 (2)对空间点群目标相似关系进行了研究。顾及到视觉认知的Gestalt原则，论文提出一种综合考虑到点群的空间关系、空间分布和几何特征，注重空间点群的整体描述的相似度计算模型。利用点的拓扑邻居，定义了点群的拓扑关系及相似度计算模型;引入标准差椭圆，利用点群的标准差椭圆的长轴与x轴的夹角及标准差椭圆的短长轴之比分别定义了点群的方向和距离关系及相似度计算公式;利用“剥皮法”生成点群的分布范围，利用范围多边形的相似度定义了点群的分布范围相似度;生成点群的加权Voronoi图，将点的密度定义为该点所生成的V图的面积的倒数，（组）目标相似关系的不同表现，并分别以多尺度下的点群目标实验、基于空间邻近度的线群目标实验和基于时间邻近度的面群目标实验，利用论文所提算法模型进行了计算和检验，并指出空间相似关系及其计算模型潜在的应用方向。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1空间分析和空间关系

1．2空间相似关系研究的意义

1．3国内外研究进展

1．4本文的研究内容及体系结构

1．5本章小结

第二章空间相似关系基本理论

2．1空间认知理论

2．2视觉认知的Gestalt规则

2．3空间相似关系的定义

2．4空间相似关系的分类

2．5空间相似关系的性质

2．6本章小结

第三章空间群(组)目标相似关系研究

3．1空间点群目标相似关系研究

3．1．1空间点群目标空间关系相似关系

3．1．2空间点群目标几何特征相似关系

3．1．3空间点群目标总体相似度计算

3．2空间线群目标相似关系研究

3．2．1空间线群目标空间关系相似关系

3．2．2空间线群目标几何特征相似关系

3．2．3空间线群目标总体相似度计算

3．3空间面群目标相似关系研究

3．3．1空间面群目标空间关系相似关系

3．3．2空间面群目标几何特征相似关系

3．3．3空间面群目标总体相似度计算

3．4空间场景相似关系研究

3．4．1空间场景的拓扑关系及相似度计算

3．4．2空间场景的方向关系及相似度计算

3．4．3空间场景的距离关系及相似度计算

3．4．4空间场景之间的相似关系及相似度计算

3．5本章小结

第四章模型算法实验

4．1点群目标多尺度空间下的相似关系实验

4．2基于空间邻近度线群目标相似关系实验

4．3基于时间邻近度的面群目标相似关系实验

4．4本章小结

第五章总结和展望

5．1论文总结

5．2不足和展望

参考文献

攻博期间主要科研成果

致谢