室内路网自动生成及基于路网的移动对象轨迹模拟

发布时间：2020-10-28 11:16

　　 近年来,随着5G通信技术及各种物联网新型定位技术的发展,室内位置服务与移动对象数据管理成为GIS领域研究的热点。室外场景下的路网提取、生成,移动对象查询、移动对象轨迹数据分析等均已有了较为深入的研究,考虑到室内与室外环境在空间结构、组成元素、定位技术等方面存在着较大的差异,并不能将室外场景下的研究成果直接应用于室内场景,需要在理论和方法上有新的突破。在室外空间中,高精度的GIS地图和易获取的GPS轨迹数据可以为相关研究的开展提供足够的数据支持,但是在室内空间中,无论是基础的路网数据还是室内移动对象的轨迹数据均较为缺乏,这极大限制了室内位置服务及移动对象数据管理等方面研究的开展。基于此,本文主要研究内容和成果如下:(1)室内空间对象选取与建模。基于中科院地理科学与资源研究所实验楼的建筑平面图(.dwg格式)数据,通过分析室内路网的几何形态与分布特征,选取与路网构成密切相关的房间、走廊、电梯、楼梯、门五类对象进行建模,将前四类对象抽象为包含语义信息的平面多边形,将门对象抽象为包含语义信息的线段,完成室内空间对象的建模。(2)室内路网自动生成。将完成建模的室内空间对象,以组合图形式进行表达,然后利用对偶图思想来生成室内路网示意图,针对路网示意图中走廊抽象为节点过于简单的问题,利用中轴变换算法提取走廊中轴线作为走廊路网的基础,细化走廊路网,建立门到走廊路网、门到室内空间抽象节点的连接,生成室内路网。为支持室内语义路径规划,设计了空间数据库来存储室内空间对象及室内路网数据,并采用主题实验法来定性的验证自动生成的室内路网的有效性,结果表明该方法切实可行。(3)基于路网的移动对象轨迹模拟。考虑到室内移动对象轨迹数据获取较为困难,提出了基于固定时间间隔采集坐标点生成轨迹数据的方法,并针对室内场景和移动对象的多样性,设计和实现了能够模拟不同室内场景、生成室内移动对象坐标及语义轨迹的IMOS仿真模拟器。首先对移动对象、室内空间位置进行分类;然后根据两者之间的关系,模拟移动对象在室内场景中不同的运动模式,生成基于坐标的移动对象轨迹数据;最后,根据室内空间语义信息建立轨迹坐标点与室内空间的映射关系,生成带语义标签的模拟轨迹数据。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

论文组织结构??第一章绪论。对论文的研宄背景和研宄意义进行了阐述，在总结生成及室内移动对象轨迹数据模拟的现状和不足之处的基础上，指路网数据获取、室内移动对象仿真方面存在的问题，并提出了本文研究工作。??第二章相关研究理论基础与方法。本章从室内空间建模入手，对动提取过程中用到的理论进行了介绍，主要包括中轴线的定义、中及图模型等，同时介绍了移动对象的概念及轨迹数据的定义，为后下理论基础。??７??

中的拓扑关系。“基本图”的构建思想是基于平面图的“Ｐｏｉｎｃａｒｅ?〇１１３价＞＾’［６３】理??论，在“基本图”模型中，每个室内空间单元（如房间、走廊、楼梯等）都被抽??象为一个节点（Ｖｅｒｔｅｘ）。如图２－１中，总共有七个普通房间，一个楼梯，一个??走廊，这些对象在“基本图”中都用节点来表示。??在“基本图”中，边（Ｅｄｇｅ）用来表达节点之间的拓扑连通关系。如果在两??个节点（室内空间单元）之间是存在门进行连接的，则在这两个节点之间有一条??边将其进行连接。如果两个室内空间单元之间存在多个门对象，则在“基本连??通图”的建立过程中，应当有相同数目的边来表示多个门对象。如图２－１中的??房间『７，该房间有门｛￡１８，＃保梗?ǎ必?柏??蛟诙杂Φ幕?就贾校?腥?醣哂搿福妨?崳?接。??Ｇｐ?（Ｊ）??ｄ５?ｄ５??ｄ３?＼?似?／?ｄ７?ｄ８?ｄ３＼?ｄ４?／?ｄ６ｄ７?ｄ８??＼?ｉ?／?／?丄?、

（ａ）拓扑图模型?（ｂ）路网模型??图２－４室内三维立体空间抽象方式??２．３室内路网自动生成理论基础??２．３．１对偶图??设６＝＜＾，￡＞是某平面图的平面嵌入，则６的对偶图（＾构造如下：在（；的每??一个面及整个外部面〇中放置点＜，设ｅ；为Ｇ的一条边，若＆为６的面一与？公共??边界上，则作边ｅｆ?＝?与ｑ相交，且不与其它任何边相交，由＜为边组成??的图即为Ｇ＊。如图２－５所示，红色图为蓝色图的对偶图，反之亦然。???＃迹?崳?＼?０１?￣：?？／?甲＊??ｆ＊?Ｘ，，??图２－５对偶图??１３??
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本文编号：2860018