GIS空间拓扑关系形式化描述模型分析

空间拓扑关系形式化描述模型是GIS空间关系研究的重要内容之一,在GIS数据建模、空间查询、空间分析、空间推理等过程中起着重要作用．文中主要给出了空间拓扑关系形式化描述方法的分类,阐述了空间拓扑关系的形式化描述模型与表达方法,分析比较了各自的优缺点,并探讨了目前存在的问题和今后的发展方向．     

线目标空间冲突自动检测方法研究

基于1：5万空间数据更新质量检查的实际应用需求，分析了空间冲突的自动检测问题；提出了基于平面扫描算法的空间冲突检测方法．该方法在平面扫描计算的同时利用四交模型计算线段间的拓扑关系；并根据线段间的拓扑关系推理线目标间详细的拓扑关系，将计算出的空间关系与规则比较进行空间冲突判断．该方法在国家1：5万空间数据库建库质量检查中应用，减轻了作业员的劳动强度，提高了数据质量检查的效率．     

一种嵌入式GIS 多比例多层次空间数据库模型结构

多比例尺空间数据库是社会和技术发展到一定阶段后对地理信息系统提出的必然要求,而嵌入式GIS由于其自身的特点,存储空间极度受限。因此如何在有限的存储空间条件下实现多比例尺空间信息集成成为我们研究的重点。针对这一问题提出了一种嵌入式GIS多比例尺多层次空间数据库模型,并通过试验验证了该空间数据库模型的正确性和可行性。     

GIS中地理要素多尺度概念模型的初步研究

对地理要素的多尺度表达(多重表达)是当前多尺度空间数据库领域的研究热点之一。它可以为GIS用户提供由整体到局部、由抽象到具体的地理实体和地学过程的分析及可视化功能。其中要素的多尺度概念模型是解决该问题的基础和先决条件。本探讨了地理空间要素多尺度表达在几何层次、实体层次、属性层次方面的多尺度表现特征，与传统的GIS概念模型进行比较，研究了要素的多尺度概念数据模型设计所应满足的基本条件，提出了构建多尺度空间数据概念模型的关键策略，详细剖析了模型中地理要素在不同尺度下的抽象数据类型、属性值域的演变规律，以及要素不同尺度表达问的语义、层次连通、尺度关系等内在联系。并以城市地图要素为例，采用满足多重表达建模要求的扩展E—R建模方法，实现了对要素多尺度抽象表达的概念模型设计。     

Ontology-based analysis of multi-scale modeling of geographical features

As multi-scale databases based on scale series of map data are built, conceptual models are needed to define proper multi-scale representation formulas and to extract model entities and the relationships among them. However, the results of multi-scale conceptual abstraction schema may differ, according to which cognition, abstraction and application views are utilized, which presents an obvious obstacle to the reuse and sharing of spatial data. To facilitate the design of unified, common and objective abstract schema views for multi-scale spatial databases, this paper proposes an ontology-based analysis method for the multi-scale modeling of geographical features. It includes a three-layer ontology model, which serves as the framework for common multi-scale abstraction schema; an explanation of formulary abstractions accompanied by definitions of entities and their relationships at the same scale, as well as different scales, which are meant to provide strong feasibility, expansibility and speciality functions; and a case in point involving multi-scale representations of road features, to verify the method's feasibility.     

空间数据库拓扑查询中的不确定性研究

空间数据库拓扑查询中诸多不确定因素的存在,使不确定性处理成为了空间数据库研究中的一个新领域.针对拓扑关系界定中的不确定性、模糊空间对象间拓扑关系和拓扑谓词进行了讨论,给出了模糊对象之间不确定查询的实例,并对其进行了时空扩展,这对时空查询系统的发展具有一定意义.     

三个简单区域间的拓扑关系的表示模型

空间拓扑关系的研究多数集中在两个区域间的拓扑关系上,对两个以上区域间拓扑关系的研究则很少。本文通过扩展4-交集矩阵得到8-交集模型,对三个简单区域间空间关系进行表示,并给出了三个简单区域间的109种拓扑关系图。与分别表示出三个简单区域间两两拓扑关系的4-交集矩阵方法相比,本文提出的8-交集矩阵表示法能直接对三个简单区域间的拓扑关系进行表示,且新增了56种基本关系,表达力更强。证明了8-交集模型中基本关系的完备性和互斥性,给出算法并通过程序验证了三个简单区域间至多有109种可实现的拓扑关系,并给出了109种三元拓扑关系的概念领域图。     

矿井事故模拟仿真技术研究

主要研究了建立巷道三维模型以及矿井灾害事故模拟仿真的关键技术,给出了基于巷道断面构建三维巷道模型的实现方法,并与三维巷道网络的弧-节点模型与地层岩性、节点相互关联的拓扑关系相结合,在此基础上实现了瓦斯突出和突水灾害事故的仿真。直观展现了灾害事故发生、发展的过程,有利于抢险救援工作的顺利进行。     

软岩隧道(巷道)实用控制技术研究

软岩、极软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形破坏工程特征，实践表明，现有支护难以耦合控制．文章通过对软岩工程特征、变形破坏机理分析研究，提出了软岩控制和复合型软岩向单一型转化控制的技术方法和实用支护对策．经工业性试验、应力监测表明，控制了围岩的强烈变形、保证了巷道的稳定，具有显著的技术经济效益．     

OpenGL在巷道三维显示中的应用

由于煤矿巷道的复杂性、实时可变性，不宜再采用传统的手工建模的方法(如在3DMAX、Mutigen等建模软件上建模)，因此，首次提出仅仅使用直接输入的空间数据使巷道动态生成的方法，然后通过独立于任何硬件和操作系统的底层开放式图形库OpenGL，依托VC 6．0编程实现，简要阐述了OpenGL，在煤矿巷道三维显示中的应用，从而实现三维巷道的动态生成、漫游与交互式查询。     

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.     

基于网格化曲率聚类的点云分割

针对三维散乱点云数据,提出一种基于网格化曲率聚类的点云分割算法．首先对点云进行三维空间动态网格划分建立散乱数据点的拓扑关系,利用坐标转换法,在局部坐标系内拟合抛物面,进而求得高斯曲率、平均曲率等微分信息,然后基于聚类分析的思想利用高斯曲率和平均曲率的相似性进行点云数据的初始分割,再利用空间网格的拓扑关系检查和纠正完成点云数据的区域分割．该方法不需计算出每一个测量点的曲率值,从而提高了计算速度．     

GIS中拓扑关系的描述,判定及应用

介绍并比较了两种拓扑关系的描述方法：点集方法和基于演算方法。构造了基于演算方法的拓扑关系判定树,并将该方法应用到空间查询中,对传统查询语言ＳＱＬ进行了扩展,提出了空间查询语言－空间ＳＱＬ。     

基于纹理特征的高分辨率遥感影像分类方法

灰度共生矩阵能较好反映影像灰度统计规律,小波变换能较好反映影像的多尺度特性,利用两者结合进行了纹理特征提取。将灰度共生矩阵和小波变换提取纹理特征作为分类特征向量,建立基于支持向量机分类模型对高分辨率遥感影像进行分类;在支持向量机参数优化问题上,利用遗传算法进行参数寻优,有效的避免多学习和欠学习状态的发生。分类实验结果表明了本方法的有效性。     

Automatic drawing of the geologic profile of an underground mine based on COMGIS

This paper introduces a method of building a prototype system of geologic profile auto-drawing. A .NET development platform and integrated environment was used along with a component based design, a B/S system model, and XML techniques. Knowledge rules for creating geologic profiles and generating virtual drilling data from existing bore data and expert, hand-drawn geologic profiles were acquired.Then a prototype system was established by utilizing the known knowledge rules, topological relationships, and semantic relationships among strata. This system has a friendly human-computer interface and can meet requirements of mutual queries between attribute and spatial data. The generated profile map is editable. This study provides a new powerful tool for underground mine work.     

HHRT-GAP-tree在多尺度显示中的应用

为了实现海量地图数据的分级多尺度显示,在地图数据库上构建HH-GAP-tree索引,并引入了拓扑算子。首先,确定显示比例尺级数,再生成多级Hilbert-R-tree索引,确定查询窗口。其次,对其建立GAP-tree索引,查询获取满足用户要求比例尺的初级数据,在此基础上检索GAP-tree并采用拓扑算子进行处理。最后,动态生成新的比例尺数据。实验结果表明,该索引在多尺度显示中是有效的,避免了单纯使用一种索引的缺点。     

三维拓扑空间关系的形式化描述及拓扑空间关系最小集

阐明了研究空间关系理论的必要性，分析了拓扑空间关系描述方法的研究进展及存在问题，以点集拓扑理论为基础，运用维数扩展的方法，提出了三维拓扑空间关系完善和形式化的描述框架，对三维空间目标点、线、面、体之间的１０类拓扑空间关系，给出了图例表示及语义描述．在此基础上，对三维空间目标中存在的大量拓扑空间关系进行了分类，定义了５种基本的拓扑空间关系，并给出了三维拓扑空间关系最小集的互斥性与完备性证明     

巷道前方地质构造MSP法超前探测技术与应用研究

巷道前方地质构造超前探测是地下工程施工的技术关键和技术难题,利用地震反射波探测技术,采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据,通过能量合成与分解、波场分离、偏移叠加等处理技术,形成矿井地震波超前探测技术(Mine Seismic Prediction即MSP技术),在巷道迎头空间进行全方位的数据采集与处理,可获得巷道探测方向的各种有效的反射波组,该波组与前方的地质界面具有很好的对应性。数值模拟、室内超声波实验与现场探测实验表明,MSP探测技术可以解决巷道前方300m以内的各种地质构造预报。     

Multi-Scale Feature Extraction for Joint Classification of Hyperspectral and LiDAR Data

With the development of sensors, the application of multi-source remote sensing data has been widely concerned. Since hyperspectral image (HSI) contains rich spectral information while light detection and ranging (LiDAR) data contains elevation information, joint use of them for ground object classification can yield positive results, especially by building deep networks. Fortunately, multi-scale deep networks allow to expand the receptive fields of convolution without causing the computational and training problems associated with simply adding more network layers. In this work, a multi-scale feature fusion network is proposed for the joint classification of HSI and LiDAR data. First, we design a multi-scale spatial feature extraction module with cross-channel connections, by which spatial information of HSI data and elevation information of LiDAR data are extracted and fused. In addition, a multi-scale spectral feature extraction module is employed to extract the multi-scale spectral features of HSI data. Finally, joint multi-scale features are obtained by weighting and concatenation operations and then fed into the classifier. To verify the effectiveness of the proposed network, experiments are carried out on the MUUFL Gulfport and Trento datasets. The experimental results demonstrate that the classification performance of the proposed method is superior to that of other state-of-the-art methods.     

Geodatabase模型及其在成矿区带数据裁剪中的应用研究

Geodatabase是美国环境系统研究所(ESRI)提出的第三代地理数据模型,本文从总体上描述了Geodatabase空间数据模型,并基于Geodatabase数据模型设计并实现了全国重要成矿区带资源评价基础数据库管理系统的数据裁剪分系统。测试结果表明数据裁剪功能为用户进行数据检查减少入库数据的冗余以及从海量数据中便捷、快速提取出所需数据提供了较好的支持,该数据模型得到成功地运用。