空间目标方向关系的图谱研究

论文摘要

空间目标方向关系在空间分析、空间推理、制图综合等过程中起着重要的作用，与空间距离、空间拓扑关系一样是GIS的重要理论问题。由于地学空间信息的复杂性和相对性，使得空间分析方法的研究成为制约地学空间信息技术发展的瓶颈。地学信息图谱是将海量信息经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维动态可视化技术显示各要素和现象的时空变化规律，能够用简单的、典型的图谱来表示复杂的目标间的关系，为地学空间分析提供一种全新的思维和方法。本文综述了地学信息图谱研究的现状、理论基础、方法及最新进展，总结国内外空间目标方向关系的研究现状及发展趋势，分析了现有方向关系模型描述的不足和局限性，在此基础上尝试将地学信息图谱原理与方法应用到空间目标方向关系的分析和研究中。论文所做的具体工作如下：1)在地学信息图谱理论的基础上，应用数学形态学原理和方法建立了新的方向关系模型，该模型能够兼顾空间目标形状、尺寸和距离等特征。2)根据方向关系模型，提出如何确立方向关系图谱的基元、完备基准、完整结构，以及如何生成方向关系的谱密度分布，提取图谱的特征值（如均值、方差、熵等）。3)生成不同几何要素点/面、线/面、面/面间的方向关系图谱，并深入分析距离、形状、尺寸等特征参数对方向关系的影响。4)用实例验证本文提出方法的正确性和可行性，并将空间目标方向关系图谱理论应用到社会生产实践中。本文将地学信息图谱理论方法应用到空间目标方向关系的研究，能够为地球科学和地球信息科学提供一种全新的信息思维理论和方法论，为现代地图学开创一条全新的发展方向，从而丰富和提高地图学的理论、方法和技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 地学信息图谱研究现状
• 1.2 空间目标方向关系的国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本文的研究的目的与意义
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 研究的内容
• 1.4.2 论文的结构
• 2 地学信息图谱概述
• 2.1 地学信息图谱产生和发展的基础
• 2.2 从其他领域的图谱得到新的启示
• 2.3 地学信息图谱的概念
• 2.4 地学信息图谱的特征
• 2.5 地学信息图谱的分类
• 2.6 地学信息图谱的研究内容
• 2.7 地学信息图谱的生成方法
• 2.8 地学信息图谱理论的应用研究
• 3 空间目标方向关系概述
• 3.1 空间目标方向关系的定义及基本特性
• 3.1.1 空间目标方向的参考框架
• 3.1.2 空间目标方向关系的基本特性
• 3.2 空间方向关系的决定因素
• 3.3 空间方向关系的描述
• 3.3.1 定量描述
• 3.3.2 定性描述
• 3.4 空间方向关系的研究现状
• 3.4.1 “圆锥”模型
• 3.4.2 2-D String 模型
• 3.4.3 最小约束矩阵（MBR）模型
• 3.4.4 最小外接矩阵（MER）模型
• 3.4.5 方向关系矩阵模型
• 3.4.6 方向 Voronoi 图模型
• 3.4.7 方向关系统计模型
• 3.4.8 不同方向关系模型的比较研究
• 3.5 存在的问题和发展方向
• 4 空间方向关系的图谱分析方法
• 4.1 空间方向关系图谱的基本概念
• 4.2 基于数学形态学原理的方向关系模型的建立
• 4.2.1 数学形态学概述
• 4.2.2 空间目标方向关系模型的建立
• 4.3 方向关系图谱的生成
• 4.3.1 方向关系图谱的生成的方法
• 4.3.2 方向关系图谱的生成的算法
• 4.4 几何目标方向关系图谱的生成
• 4.4.1 面/面方向关系图谱
• 4.4.2 线/面方向关系图谱
• 4.4.3 点/面方向关系图谱
• 4.5 方向关系图谱的分析
• 4.5.1 距离参数
• 4.5.2 形状参数
• 4.5.3 综合参数
• 5 空间方向关系图分析的应用实例
• 5.1 建筑物阴影的方向关系图谱分析
• 5.1.1 建筑物阴影有关名词解释
• 5.1.2 日照阴影基本原理
• 5.1.3 建筑物阴影实验
• 5.2 商标的方向关系图谱分析
• 5.2.1 商标形状特征的表达与描述
• 5.2.2 商标形状方向关系图谱分析方法
• 5.2.3 实验
• 6 结论与展望
• 6.1 主要研究成果与创新点
• 6.2 存在的问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的项目和发表的论文