基于道格拉斯—普克算法的线要素简化位置精度均匀性研究

发布时间：2017-07-18 18:04

  本文关键词：基于道格拉斯—普克算法的线要素简化位置精度均匀性研究

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【摘要】：目前,空间数据已在地球科学的各个研究领域得到广泛应用,与此同时,其在国民经济建设的各个领域也得到了推广和应用。需要提及的是,不同应用领域中由于应用目的的不同,对空间数据的尺度需求也不同。地图综合是制图学和GIS界对空间数据进行尺度转化的手段,制图综合中简化操作是引起空间数据尺度变化的关键步骤。对空间数据简化后质量研究是地图制图的重要研究内容,因线要素作为空间数据中最常用的类型之一,线要素简化的质量控制和评价和制图综合的重要环节。线要素简化质量研究中包括位置精度研究,目前相关研究鲜有涉及到对线要素简化后内部位置精度是否均匀进行研究。因此,本文将着重对线要素简化位置精度的均匀性进行研究。 很多学者从多种不同的角度提出了多种不同类型的线要素简化算法,如以Douglas-Peucker算法为代表的点位选取类,以Li-Openshaw算法为代表的栅格线要素简化类和以小波法为代表的频率域简化法等。其中点位选取类的线要素简化算法最为常用,其选取原始线中部分节点来组合成线作为简化表达,简化线与原始线相比只减少点数并未改变点的位置。线在简化过程中,随着点数的减少,精度将不断降低,且精度损失并非均匀(Havard T,1999)。本文着重对线要素简化算法中应用最广泛且在形态保证方面性能最优的Douglas-Peucker算法在简化过程中位置精度均匀性的分布和变化情况进行分析。 本文从两个不同角度提出了三种分析线要素简化过程中位置精度均匀性变化的方法,其一是基于偏差空间树的均匀性分析法,此方法将线要素简化过程中每个节点处的偏差变化情况可视化。其二是基于偏差统计量的分析方法,具体包括：基于偏差标准差的均匀分析法和基于极差与最大偏差之比的均匀分析法。本文采用了GIS中典型的三种线要素数据——道路DLG、铁路DLG和河流DLG,应用D-P算法进行线要素简化,分析统计结果得知线要素简化过程中精度均匀性会发生突变,并从两种角度(线要素简化对不同尺度弯曲的取舍以及D-P算法的机理)分析了此现象发生的原因。进行了简化过程中精度均匀性变化分析,阐明了线要素简化过程精度均匀性的变化规律,且证明了精度均匀性突变在线要素简化过程中普遍存在但出现的频率较低。分析了简化程度与线要素精度均匀性突变幅度的相关性,进而发现不同简化程度下,线要素精度均匀性的波动情况。 本文在正确认识了线要素简化的精度均匀性变化的规律的基础上,提出基于D-P算法顾及精度均匀性的线要素简化方法,在一定程度上具有适用性。
【关键词】：线要素简化 位置精度 道格拉斯-普克算法 偏差 精度均匀性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究意义12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 地图综合研究现状12-13
• 1.3.2 线要素简化研究现状13-14
• 1.3.3 道格拉斯-普克算法研究现状14-15
• 1.4 研究目标与内容15-16
• 1.5 论文组织结构16-17
• 第2章 线要素简化及质量评价17-27
• 2.1 制图学中的线要素17
• 2.2 线要素形态结构特征识别17-20
• 2.2.1 线要素的点18-19
• 2.2.2 线要素的弯曲19-20
• 2.3 尺度与线要素简化 #]020-21
• 2.4 道格拉斯-普克算法的原理21-22
• 2.5 线要素综合与不确定性分析22-25
• 2.6 线简化的质量评价25-27
• 2.6.1 线简化位置精度评价25
• 2.6.2 线简化形态精度评价25-27
• 第3章 线要素简化后位置精度的均匀性分析27-40
• 3.1 线简化位置精度的均匀性27-28
• 3.1.1 线要素位置精度均匀性认知27
• 3.1.2 基于偏差的均匀性分析27-28
• 3.2 基于偏差空间树的均匀性分析28-31
• 3.2.1 偏差空间树的理论基础与构造方法28-29
• 3.2.2 偏差空间树分析方法29-30
• 3.2.3 分形曲线简化后位置偏差的均匀性分析30-31
• 3.3 基于偏差标准差的均匀性分析31-36
• 3.3.1 偏差标准差的定义31-32
• 3.3.2 基于偏差标准差的线要素简化精度均匀点32-33
• 3.3.3 基于偏差标准差的线要素简化均匀性目视效果检验33-36
• 3.4 基于极差与最大偏差之比的均匀性分析36-40
• 3.4.1 极差与最大偏差之比的定义36-37
• 3.4.2 基于极差与最大偏差之比的线要素简化精度均匀点37-38
• 3.4.3 基于极差与最大偏差之比的线要素简化均匀性目视效果检验38-40
• 第4章 基于道格拉斯-普克算法寻找精度均匀的简化表达40-52
• 4.1 实验数据说明40
• 4.2 线要素简化精度均匀性突变的原因分析40-43
• 4.3 三种典型线要素数据中精度均匀性突变的概率分析43-45
• 4.4 线要素简化程度与精度均匀性突变的相关分性析45-50
• 4.4.1 线要素简化程度定义45-46
• 4.4.2 偏差标准差随线要素简化程度的变化分析46-47
• 4.4.3 不同简化程度下精度均匀性突变的分布47-50
• 4.5 基于道格拉斯-普克算法并顾及均匀精度的线简化方法50-52
• 结论与展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

【参考文献】

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本文编号：559023