矢量数据LOD模型中实体简化与尺度采样方法研究

摘要

目前“数字地球”和Internet技术得到了迅速的发展，使得有限的国家空间基础设施和无限的海量空间信息与服务之间的矛盾趋于尖锐。而通过多层次细节技术(LOD，Levels of Detai 1)对GIS数据建立LOD模型可以实现无级比例尺GIS空间信息的压缩与复现，提高GIS数据的查询与显示速度。但矢量数据LOD模型普遍存在着二个亟待解决的问题，即：对象简化无法保持拓扑一致性以及尺度采样不够合理，而该二者的解决对于LOD模型以及制图综合的发展都具有较好的推动作用。本文针对这两个问题进行了深入的研究与探索。目前国内外已有一些专家学者就实体简化提出了一些解决方案，但还不够成熟，需要进一步深入研究。另外，现有的尺度采样方法大都未考虑数据特征，并且存在着较大的数据冗余。 本文针对现有简化方法的不足，提出基于M值的简化方法。该方法采用的简化算法为经典Douglas-Petmker，该算法压缩效率高，数据的保真性能好，但利用该算法处理存储在PostgreSQL/PostGIS中的面状数据时，会出现公共边压缩后有“裂缝”的现象。针对该问题，根据PostGIS空间数据的特性，该方法采用Douglas-Peucker对公共边进行简化，并使用Geometry的M值记录点提取信息，其有效地解决了该问题，并提高了空间数据提取速度。对于尺度采样，本文提出一种充分考虑数据特征的采样方法：定量法。该方法通过空间数据量(Spatial Data Amotmt，SDA)来控制系统运行时间(Runtime)的方式获取每个层次的尺度采样点，其可有效地减少数据冗余以及显示窗口中的信息量，同时提高传输效率，从而满足用户需求。最后，通过Java+Geotools建立原型系统对基于M值的简化方法以及定量法进行了实验验证，实验结果表明二者均较好地解决了问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3研究现状

1.3.1矢量数据LOD模型的研究现状

1.3.2实体简化方法的研究现状

1.3.3尺度采样方法的研究现状

1.4论文的主要内容和组织安排

1.4.1本文研究内容

1.4.2本文组织结构

第二章实体简化与尺度采样方法研究的实现基础

2.1矢量数据多尺度索引技术

2.1.1 GAP-Tree

2.1.2改进GAP-tree-IGAP-tree

2.1.3 IGAP-Tree建立过程

2.2空间数据库管理系统

2.2.1面向对象关系数据库：PostgreSQL

2.2.2空间数据库：PostGIS

2.3本章小结

第三章基于M值的简化方法

3.1 Douglas-Peucker算法

3.1.1算法介绍

3.1.2存在的缺陷

3.2基于M值的简化方法

3.2.1面状数据预处理

3.2.2简化结果提取

3.3本章小节

第四章基于数据特征的尺度采样方法—定量法

4.1定量法基本思想

4.2定量法实施过程

4.2.1相关变量的选择

4.2.2相关变量的计算

4.2.3复杂区域的选定

4.2.4定量法尺度采样实施过程

4.3本章小结

第五章实验系统与分析

5.1实验系统

5.1.1系统实施框架

5.1.2实验数据

5.1.3实验目的

5.1.4实验平台

5.1.5系统体系结构

5.1.6用户主界面

5.2定量法尺度采样实验分析

5.2.1 NVQ与时间相关性实验

5.2.2.NVQ阈值的设定

5.2.3复杂区域的选取

5.2.4实验结果分析

5.3实体简化实验分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1主要研究内容和成果

6.2进一步研究工作

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果