基于有限元的地圖綜合算法及其在LBS中的應(yīng)用.pdf

1、地圖綜合作為地圖學(xué)的核心和難點(diǎn)問題之一，從20世紀(jì)60年代以來(lái)始終受到學(xué)界和業(yè)界的重視和關(guān)注。由于數(shù)字環(huán)境下的地圖綜合及其復(fù)雜且求解難度大，使其成為現(xiàn)代地圖學(xué)中最具挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的研究領(lǐng)域。
　　 在地理要素中，線要素占了80％以上，而線要素化簡(jiǎn)算法是地圖綜合領(lǐng)域中研究和應(yīng)用的最核心的內(nèi)容。線要素化簡(jiǎn)的目的是對(duì)大量冗余數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行壓縮以提取必要的數(shù)據(jù)點(diǎn)，且保持線要素的主要特征，使存儲(chǔ)量最少。本文利用彈性力學(xué)中彈性體受到外力作用發(fā)生

2、形變，撤銷外力恢復(fù)原形的思想，將有限元方法應(yīng)用到線要素化簡(jiǎn)中，提出一種基于有限元的線要素化簡(jiǎn)算法，并將該算法應(yīng)用到基于位置的服務(wù)(LocationBasedService，LBS)中。
　　 本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下方面:
　　 (1)提出一種基于有限元的線要素化簡(jiǎn)算法，該算法利用有限元方法對(duì)線要素進(jìn)行化簡(jiǎn)，達(dá)到基于路線的化簡(jiǎn)，而不是基于點(diǎn)的化簡(jiǎn)。目前，基于有限元對(duì)地圖綜合的研究大多在位移算子方面，而對(duì)化簡(jiǎn)算子

3、的研究較少。本文以GPS軌跡為研究對(duì)象，按照地圖縮放的比例尺進(jìn)行分級(jí)的線狀軌跡化簡(jiǎn)，提高地圖的可視性和顯示效率。
　　 (2)該算法不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形特征的化簡(jiǎn)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)義特征聚合分析。利用GPS軌跡的特殊性，包含時(shí)間這項(xiàng)語(yǔ)義特征，即軌跡上每個(gè)點(diǎn)都包含一個(gè)時(shí)間信息，在對(duì)圖形特征進(jìn)行化簡(jiǎn)的同時(shí)，可對(duì)時(shí)間進(jìn)行聚合，完成對(duì)語(yǔ)義特征的聚合。將圖形特征化簡(jiǎn)和語(yǔ)義特征聚合在一起同時(shí)進(jìn)行，改變了傳統(tǒng)化簡(jiǎn)算法中將圖形特征和語(yǔ)義特征分離開來(lái)的缺

4、憾，使化簡(jiǎn)后的可讀性更強(qiáng)。
　　 (3)基于本文提出的算法，從幾何觀點(diǎn)出發(fā)，選取三個(gè)指標(biāo)對(duì)化簡(jiǎn)算法進(jìn)行評(píng)價(jià)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出本文提出的化簡(jiǎn)算法具有較好的穩(wěn)定性。
　　 (4)結(jié)合該化簡(jiǎn)算法，實(shí)現(xiàn)具有實(shí)時(shí)地圖綜合功能的空間定位服務(wù)系統(tǒng)，其中重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)歷史軌跡的動(dòng)態(tài)化簡(jiǎn)服務(wù)、移動(dòng)目標(biāo)歷史軌跡時(shí)間特征的語(yǔ)義分析服務(wù)、移動(dòng)目標(biāo)的聚合服務(wù)，并在寧波邊防船舶監(jiān)控系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。功能是從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出船舶的歷史定位坐標(biāo)，在