基于网格索引与几何特征的多尺度面状地理实体匹配方法研究

摘要

尺度是地理空间实体的重要特征，随着地理数据的多尺度表达应用更加广泛，跨尺度地理实体匹配研究的地位日益凸现。一方面，通过剖析地理实体几何形态演变规律，形成适用于地理实体的空间位置与几何特征的关联指标分类体系，探讨关联指标动态选取与量化方法，构建几何形态差异度综合度量模型，实现跨尺度地理实体关联方法体系，将为地理实体的空间关系和语义关联打下坚实基础。另一方面，利用该方法训练基础地理数据样本集，可进一步丰富多尺度、空间相似性度量理论与方法，同时为地理实体变化检测、更新、检索提供理论与方法支撑。
　　本文以利用格网索引和几何特征实现地理实体多尺度匹配为整体思路，重点研究其中两个关键：格网索引空间位置、几何特征匹配指标选取和相似度匹配模型构建。研究内容如下：
　　(1)多尺度下地理实体的空间位置与几何特征变化规律分析。剖析地理实体在多尺度条件下的合并、化简、抽稀、移位等位置与几何变化规律，归纳不同实体类别、面状类型的几何形态变化规律与特征。
　　(2)格网索引空间位置指标构建与量化；几何特征相似度匹配指标选取与量化。
　　(3)几何形态差异度综合度量模型构建。探讨不同相似性方法之间的融合与特征指标耦合机制，研究各特征指标的差异度计算方法，构建几何形态差异度综合度量模型，然后为各分量的差异度赋予权重系数，最终计算得到待关联实体的几何相似程度。
　　经过本文的研究，得出以下结论：
　　(1)利用面向实体自身几何形态的网格索引，解决了局部搜索无最优匹配候选集，显著提高了地理实体查询与检索效率。
　　(2)解决单一匹配方法应对多种地理实体几何形态变化的匹配失效问题，弥补传统全局搜索的匹配效率低下并探索同名地物快速匹配的新方法。
　　(3)为基础地理信息要素级更新、基础地理数据共享建设提供了快速检索与匹配方法。

目录

文摘

英文文摘

图目录

表目录

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 论文选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 相关研究及进展

1.2.1 点实体自动匹配的研究进展

1.2.2 线实体自动匹配的研究进展

1.2.3 面实体自动匹配的研究进展

1.2.4 基于拓扑关系和语义匹配的研究进展

1.2.5 研究现状综述

1.3 研究内容

1.4 研究方法与技术路线

1.5 论文结构

第二章 地理实体匹配的方法研究

2.1 空间距离相似性

2.1.1 距离相似度度量

2.1.2 可信度度量方法

2.2 空间方向相似性

2.2.1 几种空间方向关系描述方法

2.2.2 空间方向相似性定义

2.3 空间拓扑相似性

2.3.1 点实体拓扑匹配

2.3.2 线实体拓扑匹配

2.3.3 面实体拓扑匹配

2.4 空间形状相似性

2.4.1 基于各种形状不变量的匹配方法

2.4.2 基于局部特性形状匹配方法

2.5 语义相似性

第三章 基于行列编码四叉树网格的地理实体空间索引

3.1 地理实体的一般索引方法

3.1.1 规则格网索引研究

3.1.2 R树家族空间索引

3.2 自适应剖分的四叉树网格索引

3.2.1 自适应剖分的四叉树网格基准设定

3.2.2 自适应剖分的思路与算法

3.2.3 自适应剖分的索引结构

3.3 实验与分析

3.3.1 地理实体的索引分析

3.3.2 索引可行性验证

第四章 基于格网索引与几何特征指标的地理实体匹配

4.1 多尺度下面状地理实体的空间位置与几何特征演变规律

4.2 多尺度下面状地理实体几何不变特征的匹配指标选取

4.2.1 方向指标

4.2.2 轮廓指标

4.2.3 区域指标

4.3 关联指标动态耦合的差异度量模型构建

4.3.1 指标选取

4.3.2 权重训练

4.3.3 模型构建

第五章 地理实体多尺度匹配方法验证

5.1 地理实体多尺度匹配总体设计

5.2 匹配运行实例

5.3 匹配效率评估

第六章 结论与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢