矢量面状要素的变化检测方法研究

摘要

空间、属性和时间是地理空间数据三个基本特征，也是GIS数据库的三种基本数据组成。传统的地理信息系统只能静态描述空间实体的空间和属性信息，并不能反映地理实体随时间的变化情况。随着近年来时空数据库和时态地理信息系统(TGIS-Temporal GIS)的迅速发展，地理数据的历史与现势信息逐渐得以完善的保存与分析。TGIS为研究空间实体的历史状态、随时间的变化情况以及未来的发展趋势预测提供了可能，而时空变化检测则是根据地理实体的历史状态预测其未来发展趋势的重要手段之一。变化检测的另一个意义是为版本差量数据模型提供差量更新信息，其检测准确性以及效率将直接影响数据更新的过程和结果。
　　目前空间数据变化检测的研究主要集中于基于影像数据变化提取，对于矢量变化检测的研究相对较少。点、线、面是GIS中的三类基本要素，其中点要素的变化检测相对简单，线、面要素的变化检测比较复杂，且线、面的检测算法相似点较多。本文着眼于面状矢量要素的变化检测，讨论时空变化检测的基本理论及方法，主要内容如下:
　　(1)分析常见时空数据模型的优点与不足，阐述时空数据索引结构及其对提高时空数据检索效率的意义，分析现有的几种时空变化分类并提出了一种分层定义的基本时空变化分类方式。
　　(2)提出了基于几何信息与基于属性信息两种检测方案，并对二者进行分析比较，以几何变化检测为例，详细阐述变化检测基本流程。
　　(3)以同名实体匹配技术为基础，将空间实体几何特征分为4个主要方面——形状、尺寸、位置（距离）、方向。针对这些特征本文提出了一系列几何检测算子，作为实体一对一变化的主要检测指标。
　　(4)设计实现了时空数据变化检测系统并以不同时态居民地要素数据进行检测实验，结果表明基于几何的变化检测方案具有一定的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究意义

1．4 主要内容

1．5 论文组织

2 时空数据模型及时空变化分析

2．1 时空数据模型

2．2 时空索引

2．3 时空变化类型

3 时空变化检测及其基本流程

3．1 建立空间索引确定检测候选集

3．2 同名实体匹配

3．3 面要素几何变化检测指标

3．4 检测结果的语义修正

3．5 变化检测流程

4．基于几何的变化检测算法

4．1 面要素一对一变化检测方法

4．2 四项几何特征及其变化检测算子

4．3 非一对一变化检测

4．4 多对多变化检测

5 时空数据变化检测技术相关实验

5．1 时空变化检测算法验证程序

5．2 傅里叶形状描述子测试实验

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录：基于MATLAB的傅里叶形状描述子实验代码