基于4CDRS的空间连接查询

提高空间查询效率是空间数据库方面备受关注的一个问题,而空间操作交运算又是最常用的谓词.空间操作交运算的主要对象是多边形和线,针对空间线对象,通过存储线的偏移方向,来保存线的走向的这样一种对象压缩的近似栅格表示,并且用不同颜色代表了对象和单元格之间不同的相交类型.这种新的栅格近似即四色偏移栅格标识图(4CDRS).将4CDRS用作查询处理中的过滤器,并设计出相应的测试算法.     

一种基于栅格的高效空间连接查询研究

空间连接可以看作是两个集合的笛卡尔积的子集,所以对对象的相交查询非常耗费时间和I/O的。很多的文献中都是使用过滤器以减少测试对象来提高空间连接查询效率,对栅格图层的查询优化,一般使用空间对象近似以减少为了相交对象而检查空间对象的具体形状的必要性。本文将提出一种新的效率评估方法,目的在于提高查询结果的准确性,经过试验证明该方法有效。     

基于Vague集的不确定方向查询

针对方向关系界定的不确定性,提出基于Vague集的不确定区域方向关系模型,并利用Vague集方向关系矩阵分析不确定空间对象的方向关系隶属程度.讨论了空间对象与其MBR间的方向谓词映射关系,给出了边界不确定对象之间的方向查询实例及算法.结果表明,用Vague集来表示不确定性区域能够体现出空间对象与方向片相交的最大(最小)程度,比用模糊集更确切,不确定查询更符合人类思维的心理特征.     

一种遥感栅格数据库检索高效的拓扑查询方法

遥感影像的数据量是相当的庞大的,并且一些实体的形状也是各异的,这导致了利用GIS现有空间查询接口进行海量遥感栅格数据库检索效率低下的问题。为了提高查询效率,必须增多限制条件来减少候选关系。本文提出了一种基于最小外接矩形(MBR)和最大内接矩形(IR)的空间拓扑关系查询的方法。研究表明任何一种单一的限制条件(如最小包围矩形--MBR、格网)在空间数据检中都具有一定的局限性,只有综合多种限制条件才能达到较好的效果,而通过增加限制条件来检索可以减少错误采样点的出现,提高检索效率。     

基于序的空间数据索引结构—MB-树

为了提高查询效率,提出了一种空间数据索引结构-MB-树,给出了全新的区域查询处理方法.给出了空间对象按其MBR进行排序的定义,并以此为基础给出了MB-树的定义,规定MB-树中的中间节点的所有孩子节点按其几何位置满足某种序的关系,使得在中间节点中查询时可以进行快速定位.在查询算法中引入查询窗口包含中间节点MBR的检测,对较大的查询窗口查询,有效地减少了相交性判断.给出了MB-树的生成算法、节点插入算法及算法的正确性、可终止性证明及时间复杂度,并给出区域查询算法及算法的性能分析.实验表明:给出的索引结构区域查询的速度得到有效的提高.     

动态栅格划分的光线追踪场景绘制

针对利用光线追踪方法进行真实场景绘制过程中计算量过于复杂的问题,提出了一种根据空间内部图元分布情况进行动态栅格划分的方法,节省了那些并无成效的栅格划分所引起的多余计算量.该方法首先将模型所在的空间进行一次均匀栅格划分,计算出每个栅格中图元的数量;判断栅格中的图元数量是否达到该栅格的饱和状态,若达到了该状态,那么就停止该栅格的划分,反之对该栅格进行再一次的均匀划分,直到它子栅格的图元数量到达饱和状态为止,得到最后的栅格树.在处理光线-图元相交过程中,对该栅格树进行遍历,直到检测到光线与离视点最近的图元相交为止.该方法在各种模型上通过对比实验结果表明,性能比传统均匀栅格方法提高了60%左右.     

受限空间连接查询及代价分析

针对已有的空间连接查询算法无法解决限定范围内的空间连接查询问题,提出了受限的空间连接查询,在给定查询范围内找到满足某种空间谓词的空间对象,给出直接解决方法和基于R-树的受限空间连接查询算法.基于QR树的优良特性,提出一种基于QR树的受限空间连接查询算法,该算法既避免了四叉树的较大存储代价,又克服了R树的节点重复的弊端,使得受限空间连接查询可以在多棵较小的R树上进行,较好地解决了空间连接查询开销较大的问题.对所提出的算法进行代价分析,实验证明算法具有较高效率.     

R-tree空间索引方法的优化研究

针对R-tree优化所面临的问题,提出了一种改进的R树索引算法.该算法利用Hilbert曲线的聚类特性解决了R树查询路径的非唯一性问题;通过最小外接矩形分解技术(DMBR)确定多边形的形状,直接获得空间对象的具体结构信息,获得了更高效的查询效率.     

空间数据库中反k最远邻查询方法

在欧式空间下反最远邻查询算法的研究已取得了很多成果,但反尼最远邻查询问题还未得到有效解决。本文提出一种反k最远邻查询算法,有效地解决了反足最远邻查询问题,查询算法采用了过滤一提炼的解决模型。在过滤阶段,提出了反远中垂线裁剪方法。该裁剪法是通过做中垂线来过滤不是查询点的反七最远邻的点。在提炼阶段,提出了反远范围尼查询提炼方法。该提炼方法是通过判断对象点是否在设定的范围外来验证该点是否是查询点的反女最远邻。最后通过实验验证了所提算法的有效性。     

一般空间对象的空间数据类型

空间数据类型的定义一直是空间数据库和GIS等领域的研究热点.针对一般空间对象的空间数据类型定义问题,依据点集和拓扑理论,采用函数方法,研究了一般空间对象的特点,并给出了一组有效时间内的一般空间对象的带时间维的空间数据类型定义,包括一般点,一般线,一般区域.一般空间对象的空间数据类型定义将一般点定义为多个单点的并集;一般线定义为多个连续函数的并集;一般区域定义为多个面的并集.在一般空间对象的空间数据类型基础上,可建立一般空间对象的数据模型,一般空间对象的空间关系,从而在空间查询中,能处理针对一般空间对象的空间查询.     

基于模拟退火算法的空间度量物化选择

为了解决空间OLAP的响应速度存在着存储空间和时间代价的矛盾,通过空间立方体的选择物化方法来实现空间要素有效而实用的选择合并,提高联机分析的响应速度.采用模拟退火算法,以空间对象面状区域的合并为例,进行空间度量物化选择,将模拟退火算法融入PIA算法中,同时把空间对象(面状)与其它类型的空间对象(点状、线状)的关联关系(交、含、邻)作为空间对象合并的共享性与实用性的考查指标,加入目标函数当中.实验结果表明:随着空间对象数据的增加,模拟退火算法与PIA算法,两种算法的时间代价仅有较少的增长,均具较好的伸缩性,在空间对象数目100~400时,PIA算法优于模拟退火算法,当空间对象数目大于400后模拟退火算法时间代价缓慢增长,而PIA算法时间代价急剧增大;在模拟退火算法中空间对象集合的空间关联度越高,选中几率越高.融入PIA的模拟退火算法具有良好的伸缩性,并提高了空间度量合并解的优化,增加了空间度量选择物化的实用性.     

线线空间关系描述的拓扑链模型

基于GIS数据库中线线空间冲突检测的需求,分析了线目标间空间关系精细化描述和计算模型.采用GIS空间关系理论,利用分解组合的思想,将拓扑不变量归结为局部拓扑关系及次序,并提出了一种将线线拓扑关系与序关系、度量关系集成描述的拓扑链模型.结果表明:该模型可以集成描述线目标间局部详细的拓扑关系、左右关系及相交角度、交点数量、交点距离、相交区域面积等度量关系,可以满足GIS数据库中的线目标间空间冲突检测的需求.     

三角网格曲面模型快速求交算法

提出一种三角网格曲面模型快速求交算法,该算法基于三角网格曲面模型动态空间索引结构,通过结点包围盒相交检测快速缩小求交范围,准确定位相交三角面片包围盒集合并对该集合进行排序,依次连接各包围盒内三角网格曲面模型交线数据,实现曲面模型交线快速提取.实例证明,该算法可有效地提高数据密集、形状复杂的三角网格曲面模型求交效率,对逆向工程中三角网格曲面模型的裁剪、拼接及数控加工刀轨生成具有重要意义.     

有向线对象细节拓扑关系模型

针对运动轨迹等有向线对象的特点,提出了细节拓扑关系模型,以解决现有模型不能区分复杂细节的问题。首先基于空间推理中4交模型的方法,定义了DLO矩阵。进而根据交分量的类型,对DLO进行细化,给出空间语义更丰富的DDLO模型。对比分析显示,与HBT等现有经典模型相比,DDLO模型能够精确描述有向线对象多次相交的细节,能区分相交与相切,而HBT模型只能分辨固定的68种简单关系。     

一种基于线面包含关系的GML空间聚类算法

针对目前大多数空间聚类算法主要是针对关系数据且没有考虑空间拓扑关系相似性的问题,对基于空间拓扑关系的空间聚类方法进行研究.提出了一种基于线面包含关系的GML(geography markup language)空间聚类算法SCGML-LRI(spatial clustering in GML data based on line region inclusion relations).算法将GML文档中线面空间对象的包含关系作为空间对象相似性度量准则,并用CLOPE算法对空间对象进行聚类.实验结果表明:算法SCGML-LRI能实现GML数据的空间聚类,并具有较高的效率.     

基于树状层次有向包围盒的碰撞检测算法

基于三维求交方法,在虚拟现实环境下对三维物体进行有向包围盒(OBB ori-ented bound ing box)的构建及树状分割,提出了快速的碰撞检测方法,并结合OpenGL的支持,使虚拟物体的碰撞具有真实感.     

GIS中空间对象的不确定性研究

重点讨论了空间数据不确定性的概念、模型及研究方法,建议用目标模型和场模型来分别表示两类不同的空间对象,论述了空间统计学、模糊集理论、粗集理论、遗传算法、反思模型关数据不确定性研究中的应用,并给出了若干应用例子。