基于力图投影与重叠度的空间数据匹配算法研究

摘要

随着经济与技术的发展，人们对空间数据的需求量日益增大，同时，空间数据也处于快速变更中。为了提高空间数据的重复使用率、加快空间数据库更新进程、降低数据资源的耗费，则需要对空间数据来自于跨部门、跨区域的各种比例尺数据进行分析与整合。对于空间数据的整合工作则是进行不同时期同一地理数据匹配研究。在空间数据地图匹配中，同名实体匹配作为匹配中的重要技术之一。不管国内还是国外，在同名实体匹配技术研究方面特别是几何方面的匹配都已经有相对较多的研究成果及应用，尤其点实体匹配与线实体匹配方面更成熟。但现有的同名面实体几何匹配方法大部分解决一对一匹配和相对偏移量不大的情况，当非一对一匹配、相对偏移量大或者匹配数据量大的情况，则会导致计算效率降低。目前，一些 GIS软件中带有同名面实体匹配功能模块，关键是这些模块大部分需要人工参与，导致工作人员工作量大、自动化程度相对较低。因此，开发一款高效自动的同名面实体匹配检测系统对于提高地理数据匹配工作效率具有实际意义。
　　本文分析了地理数据的面实体几何特征性，提出了改进同名面实体的几何匹配方法，重点研究了同名面实体几何匹配技术，针对原有方法的不足之处，提出了使用重叠度与改进力图投影算法进行面实体匹配任务，提高了几何匹配的查准率，同时也减少了后期语义匹配的工作量，最后将该算法应用到同名面实体检测系统中，实现了同名实体匹配任务。主要工作如下：
　　1.分析了空间数据的特征，尤其针对矢量类型的空间数据进行了细致研究，对点、线、面三种类型数据匹配难的原因进行了探讨，并对匹配前数据进行一致性预处理分析与研究，对地图匹配过程及同名面实体匹配过程及结果进行了分析。
　　2.针对点、线、面这三种面实体要素的几何匹配过程进行深入研究，主要针对现有几何匹配技术的不足之处：非一对一匹配难的问题以及面实体之间相对偏移大的问题，提出了改进力图投影匹配算法和重叠度相结合的匹配方法，并且通过实际数据上进行实验验证，结果表明改进的算法相比于传统面实体匹配在匹配效率和查准率方面都有明显的提高，并且降低了语义匹配的工作量。
　　3.设计研发了同名面实体检测系统，使用ArcGIS Engine平台与VS2010，对改进后的面实体几何匹配方法应用于该系统中，实现了将不同时期同一地物的地图数据导入匹配系统中，为了使匹配过程中尽量降低人工干预，所以系统进行默认阈值设置，匹配完成后把面实体匹配结果进行统计分析显示在系统界面上。本系统根据软件开发原则中低耦合性，致使本系统可以单独进行面实体匹配生产应用，也可以作为一个子系统进行集成与整合到该项目组中整体系统中。

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第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文研究内容和结构安排

第二章 相关基础理论

2.1 空间数据简介

2.2数据预处理

2.3同名面实体匹配

2.4ArcGIS Engine介绍

2.5本章小结

第三章 力图投影与重叠度的空间数据匹配方法

3.1力图投影方法

3.2力图投影与蜘蛛编码相结合的改进力图投影方法

3.3改进力图投影与重叠度结合匹配方法

3.4实验设计及匹配结果分析

3.5本章小节

第四章 同名面实体检测系统设计与实现

4.1需求分析

4.2系统设计

4.3系统实现

4.4本章小结

第五章 总结和展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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