地理信息系统中地图标注问题的研究与实现

地理信息系统中地图标注问题的研究与实现

朱正国[1]2009年在《电子地图中标注算法的研究及应用》文中研究表明地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是一门集计算机科学、信息学、地理学、测绘、环境科学、空间科学、地质学和管理科学等多门科学为一体的新兴学科,它是一个有组织的计算机软件和硬件的集合。它可以高效地创建、操作、分析和显示各种类型的地理或空间参照的数据,它能将图形与数据有机地结合起来,充分地表达数据的地理图形信息。随着地理信息系统的广泛应用,地图的标注问题作为GIS的一个基本的地图显示问题也越来越受到人们的重视,因为无论应用在哪个具体的行业,地图的显示质量都直接影响着软件的质量。地图标注问题是地理信息系统中最基础也是最重要的研究问题之一。该问题已经被认定为离散计算几何研究领域里的重要问题。地图标注问题可以区分为叁类:(1)点状要素的标注(如城市或者山峰);(2)线状要素的标注(如河流或者道路);(3)面状要素的标注(如国家或者海洋)。地图标注可以很大程度提高地图的可理解性。因而地图标注的算法和性能一直是制图和GIS的基础问题。如何找到最佳的地图标注位置集合,是人们长时间以来一直在探讨的问题。本文在已有标注问题和理论基础上,对GIS标注算法中所存在的问题进行总结并对已有标注算法加以补充和改进。对于点标注算法,将易于实现,运行速度较快,并且能够得到质量较好的标注结果的算法应用到本文中;对于线标注算法,提出一种新的对线状要素采用分类处理的算法,并采用回溯法来解决线状要素标注的冲突;对于面状要素的标注算法,本文首先对面状要素标注算法进行分类处理,对多边形骨架算法进行了改进,能够满足面状要素标注问题中对标注效果以及标注速度的要求。在VB6.0+MapX5.0的编程环境下实现了点状要素标注算法,线状要素标注算法以及基于多边形骨架的区域标注算法,并将程序结合进所开发软件中。实验表明,本文所采用的标注算法应用在具体的例子中,能够得到较好的效果。

王上[2]2004年在《地理信息系统中地图标注问题的研究与实现》文中进行了进一步梳理地理信息系统(Geographical Information System, 简称GIS)作为集计算机科学、地理学、测绘、环境科学、空间科学、地质学、信息科学和管理科学等于一体的多学科结合的新兴边缘学科,正在以前所未有的速度飞速发展起来,并在城市地下管网的管理系统、城市综合管理系统、港口管理系统、金融管理分析系统、生态环境管理分析系统、人口管理系统等行业有着广泛的应用。随着地理信息系统的广泛应用,地图的标注问题作为GIS的一个基本的地图显示问题也越来越受到人们的重视,因为无论应用在哪个具体的行业,地图的显示质量都直接影响着软件的质量。地理信息系统的标注可以分为叁类:点特征的标注(例如城市或者山峰)、线特征的标注(例如河流或者道路)以及区域特征的标注(例如海洋或者国家)。对于点标注来说,简单地讲就是要求标注文字位于被标注点附近,并且标注之间不发生重迭,标注与地理特征符号之间也不发生重迭。对于线特征和区域特征标注,除了要求标注之间不发生重迭以外,还要求标注文字沿着地理特征的形状分散排列,对于区域特征,还要求标注内容位于区域以内,并尽量位于区域多边形内部中间位置的一条折线上。针对不同标注问题的要求,本文分别讨论了叁种标注的解决方法。点标注问题(Point- Feature Label placement , PFLP)已经被证明是NP难的,因此已有的标注算法或者具有指数级别的运算时间复杂度,或者算法本身是不完全的。已有的点标注算法有穷尽搜索算法、贪心算法、离散梯度下降算法、交迭向量的近似梯度算法、随机搜索算法以及启发算法等。穷尽搜索算法由于运算时间会随着输入点的数目的增加而急剧增加,是不适合于实际应用的;离散梯度下降算法、交迭向量算法在运算时间上有了很大的改善,但是算法容易陷入局部最小值而得不到最终的解;目前标注质量最高的是模拟退火算法(随机搜索算法的一种),但是模拟退火算法时间消耗很大;基于规则的启发式算法运算速度快,易于实现,适用于对时间要求较严格的应用。对于线标注来说,问题本身相对比较简单,对标注文字位置的要求相比较而言也不如点标注那么严格,但它作为点特征标注和区域特征标注之间的桥梁,标注的好坏也不可忽略。利用二次开发组件MapObjects所提供的函数,就可以实现标注文字沿着线特征进行标注。如果进一步要求标注的美观性以及对区域标注的实用性,就可以根据已知线特征的坐标以及标注文字的数目将标注文字较分散地标注在线特征的附近。对于区域特征,由标注要求以及区域的特性,可知如果将标注文字标注在区域多边形的骨架上,则标注文字就可以满足要求。因此作者首先总结了已有骨架算法——骨架的定义最初是由Blum所提出的,多年来不断有人对其进行研究,但是目前所发表的骨架化算法大多应用于图像处理领域,可以识别图像形状,重建模型,少有算法是针对图形多边形的。作者在总结比较了以前的算法的基础上,提出了基于叁角形重心的平面多边形近似骨架化算法。该算法对输入n个顶点的多边形,可以在O(n)时间内计算求得多边形骨架。在研究期间,作者还参加了基于GIS的朝阳区财政局纳税管理系统GIS部分的设计实现,并独立完成了系统中基本地图操作模块、显示并控制地图图层的属性模块,以及根据所选地图属性对地图进行着色以及地图标注模块的实现。当时由于时间和知识有限,没有将标注算法应用于软件的开发。后来作者将上面所提到的叁种改进标注的算法加以实现并加入系统的标注模块中,获得了令人满意的标注效果。

排孜拉江·帕尔哈提[3]2014年在《维吾尔文工具型地理信息系统关键技术研究与初步研制》文中研究说明进入21世纪,地球信息技术已经和纳米技术、生命科学技术一起被美国劳工部列为21世纪最有前景的技术。麻赫穆德喀什葛里在11世纪的《突厥大字典》中首次发布了维吾尔文版地图。而根据已有文献,维吾尔文在现代地图学和地理信息系统中的研究与应用非常匮乏。现有的中英文地理信息系统软件基本不支持维吾尔文在空间和属性数据管理中的应用,很难将维吾尔文输入属性表中,也很难基于维吾尔文属性数据进行空间查询。维吾尔文空间信息采集、存储、管理、查询和显示缺少有效的工作平台,这极大限制了维吾尔文空间信息服务的应用和发展。本研究针对维吾尔文空间信息采集、存储、管理、查询和显示缺少有效的工作平台这一重要课题,聚焦在维吾尔文地图标注、空间对象编辑与图文一体化的查询等关键技术问题,在已有底层GIS系统的基础上,采用VB6.0研发出维吾尔文工具型GIS系统原型。研究所做工作可以概括为:1)维吾尔文地图标注和空间信息表达特点的分析与总结;2)Visual Basic环境下实现系统界面的维吾尔文本地化,安装显示Unicode的UniBox10.ocx控件和现有3种维文字体,完成系统应用界面的本地化工作;3)首次提出DrawTextW函数表达与添加支持显示少数民族文字Unicode控件,解决维吾尔文在Visual Basic环境下的地图标注;4)源代码基础上替换原有基于ANSI码控件为支持显示维吾尔文Unicode编码的UniBox10.ocx控件,添加InStr、ReDim等函数调用类库中声明的ID、TEXT查询接口,实现维吾尔文本及点、线、面的空间查询;5)系统常用功能模块,如画图模块、工具栏模块的程序代码函数转换,实现与维吾尔文的无缝兼容;6)按ID或TEXT格式查询并显示Unicode文字的维文地名、实现保存并调入Unicode编码地图。本研究实现了维吾尔文地图标注、空间对象编辑与图文一体化的查询等关键技术问题的突破,首次研制了维吾尔文空间信息采集、存储、管理、查询和显示缺少有效的工作平台UygurGIS1.0原型系统,具有创新性。

傅曦[4]2013年在《GIS技术及其在城管通中的应用》文中研究指明地理信息系统是输入、存储、处理、分析、输出与表示空间信息的计算机信息系统。它不仅广泛应用于资源环境、农业、电力、交通、电信、城市建设等国民经济的各个部门,而且在政府宏观决策中也起到重要作用。在我国,很多城市都成立了专门的地理信息研究中心,进行地理信息系统的建设。地理信息系统使得各个城市在基础地理数据上保持高度的一致性和共享性,在人力、财力和物力上减少了重复投入,在城市的建设和发展上为决策者提供合理的决策支持。数字城管项目从更新城市管理理念入手,充分利用计算机、互联网和无线通信等多种现代信息技术,设计并实现一种全新的城市管理模式——万米单元网格城市管理新模式。通过数字城管项目,城市决策者可以以最短的时间快速反应城市中出现的各类问题,第一时间获取城市中发生的各类情况,为实施敏捷管理提供了信息采集和传递的有力保障。在技术上将地理信息系统理论知识与计算机硬件系统、计算机软件操作系统、嵌入式系统、数据库技术以及计算机网络技术相结合,充分利用嵌入式系统的便捷性、可携带性和易于操作的特点,在嵌入式系统上实现地理信息系统的相关功能。本文所做工作主要如下:(1)对GIS技术进行了综述,包括GIS的基本概念、发展历史、软件分类及嵌入式产品的介绍。(2)针对GIS系统的设计环节,详细描述了设计中的各个要点,例如:嵌入式系统及其开发环境、引擎索引机制、地图标注和剪裁、嵌入式数据库和跨平台的方法。(3)本文重点描述了 GIS技术在城管通中的应用。先概述了整个城管通项目及目标,然后把城管通和数字城管联系起来,再详细介绍城管通的功能特征及GIS技术是如何在城管通上实现的。

刘东江[5]2014年在《基于GIS的虚拟校园的设计与实现》文中认为地理信息系统的发展已经经历了半个多世纪的历程,在这段发展历程中,它极大地扩展了信息系统技术的应用范围。目前由于计算机硬件与软件的迅速发展,地理信息系统也正在经历着一个迅速的发展过程,地理信息系统不仅被应用在测绘,资源管理,制图及环境管理中,而且在许多其他的领域也发挥着主要的作用。虚拟校园也是地理信息系统的应用领域之一。随着地理信息系统,多媒体技术及网络技术的快速发展,校园信息化也成为一个研究的热点。虚拟校园可以让人们通过网络直观的,全面的对学校的相关信息有一个相应的了解,这样就为人们在校园中的学习、生活以及出行提供了极大地便利。因此各高校都在积极的开发属于自己的虚拟校园系统,但是目前各高校对于虚拟校园的实现还仅仅是局限于为用户显示校园的地图和校园地图中各个地物的简单信息以及向用户展示校园中不同点处的360度全景,而没有实现将校园中的基础设施、机构、资源、人员等信息全面的展现给用户的功能,这就意味着目前各高校实现的虚拟校园系统仅仅停留在展示校园全貌的层次上,无法为校园工作人员提供管理决策的依据。本文对此进行了一些改进,将对于校园中基础设施、机构、资源、人员信息的显示功能融入到虚拟校园系统中,并将其与校园中具体的地物相对应。使该系统不仅拥有向用户展示校园景观的传统功能,还使得工作人员能够从该系统中获得希望了解的信息,以方便对于校园的管理工作。本文首先对虚拟校园、地理信息系统进行了概括性的介绍,阐述了虚拟校园的发展状况,地理信息系统的发展状况及其结构与功能。之后对实现虚拟校园的具体需求做了详细的描述并对其进行了分析,在此基础之上基于地理信息系统提出了对于需求的具体解决方案,其中对需求的实现所做的具体设计中主要包括以下几点:(1)通过本系统可以浏览各个校区的叁维地图。(2)可以得知校园中建筑物、学院、停车场等的具体位置及相关情况。(3)可以了解校园中的路网、各种管线以及各种网络的拓扑结构。除此之外,本文还对该系统的部分实现的具体细节进行了阐述:地图的放大与缩小,地图的拖拽,服务器与客户端之间的交互,以及全景展示的实现。

严丽[6]2009年在《基于ArcGIS Engine的海洋动目标综合显示系统的研究与开发》文中研究说明地理信息系统(GIS)是在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论与方法,综合地、动态地获取、存储和分析地理环境信息的空间信息系统。它是用于回答地理学问题的艺术、科学、工程和技术的统称,是一种用计算机创建和描述地表的数字表达方法。由于地球上海洋的面积占全球面积的70%以上,未来的局部战争在海上作战可能性很大,发展卫星海洋目标监视系统也就越来越重要。海洋目标是运动目标,情报信息获取困难,但随着全球定位系统和无线通信技术的发展,对运动目标进行实时定位和远程监控成为可能,而与GIS技术相结合更加完善了该功能。本文介绍了海洋动目标综合显示系统的总体设计情况、详细设计情况、实现方法以及系统测试情况。根据用户需求,将系统设计为六大功能模块,具体包括地图管理、实时显示、目标重演、目标查询、目标统计和地图标注。地图管理实现了地图的打开、保存、删除、地图基本操作、地图量测和鹰眼功能。实时显示和目标重演是系统的核心模块,根据已经获得的海洋目标信息数据,进行目标航迹的实时显示和重演。目标查询和目标统计根据用户设置的查询和统计条件,对海洋目标进行统计和分析。地图标注实现了添加标注、编辑标注、保存标注、地图的版式制图和打印输出。该系统实现了以可视化和动态的方式对海洋目标信息进行分析,帮助用户更好地分析和掌握海洋目标信息,对卫星海洋目标监视系统的发展也起到了一定的促进作用。海洋动目标综合显示系统的开发方式是基于嵌入GIS软件-ArcGIS Engine在.NET平台上做集成式的二次开发,其中重点应用了动态显示技术和空间查询技术,使用动态显示技术实现实时显示和重演目标航迹。动态显示技术是在ArcGIS9.2中才被提出来的,它的显示性能优于GDI+画图,能在动态绘制显示过程中平滑地支持GIS数据查询,地图的放大、缩小和漫游等操作。

曹一冰[7]2015年在《陆地边界地理可视分析技术研究》文中研究表明地理可视分析从科学可视化、信息可视化、可视分析一路发展而来,取得了丰硕的理论、方法和技术成果,已经成为当今地学领域的一个研究热点,为人类洞察数据的内涵,理解数据蕴含的规律提供了重要的手段。陆地边界地理可视分析技术研究旨在将地理可视分析的理论、技术与方法引入陆地边界管理工作,丰富陆地边界管理任务中数据的可视化表达方法与交互手段,以及在此基础上人的感知和认知能力,从而更好的结合人脑智能和机器智能,为陆地边界管理提供辅助决策支持。本文的主要研究内容及创新点如下:(1)分析了陆地边界数据的类型、组成和要求,明确了论文研究的主体对象;对地理可视分析以及陆地边界管理的相关概念进行辨析,界定了本文的研究内容;对边界管理数据的四维认知模型、可视化流程模型和空间认知过程进行了研究,提出了陆地边界地理可视分析的基本原理;研究了边界数据的可视化设计和交互分析技术,设计了陆地边界地理可视分析的概念框架和逻辑框架。(2)对边界文档资料的内容、特点进行剖析,指出当前文档资料管理中存在的问题;对现有的区域剖分方法进行比较,构建了基于地图图幅的区域层级剖分模型,并对模型的相关问题进行了探讨,基于该模型实现了边界文档资料的空间化管理;提出了一种文档资料的层级化空间查询方法,实现了文档资料的可视化检索;基于双曲树图、板块层级图和多窗口显示技术对文档资料的层级关系和内容进行了可视分析。(3)分析了边界多维专题数据的特征及预处理方法;探讨了常用的多维空间数据可视化方法的适用场景及存在问题;设计了争议区资源分析的参数化模板,提出了一种基于划界方案线的争议区资源动态可视分析方法,以此为基础,支持不同方案线的可视化评价;建立了争议区重要性评价指标体系,提出了一种基于熵权法及层次分析法的组合权重确定方法,对现有的平行坐标图和雷达图进行改进,提出了基于改进平行坐标图和雷达图的可视分析及评价方法,从定量的角度对多个争议区的重要性进行排序,支持谈判划界过程。(4)对周边事务标注数据的特征和常见的网络地图服务平台进行了分析;设计了叁种标注样式模板,实现了标注样式的可视化定制;提出了一种标注数据的图层化组织方式,在此基础上实现了多用户标注数据的可视化共享;提出了一种基于时间轴的地理事件可视化表达方法,为某一主题相关的地理要素单元提供了图文并茂、形象立体、多样化的表达方式。(5)以上述研究为基础,研发了陆地边界谈判划界原型系统和国界信息发布系统,分别以桌面端、B/S服务器客户端对本文提出的技术与方法进行验证。

邵敬敬[8]2014年在《基于GIS的室内地图服务系统关键技术研究与设计实现》文中研究说明Strategy Analytics研究数据表明,人们平均80%至90%的时间在室内活动。伴随城市的发展与建设,大型室内建筑物如商厦、展览中心、机场和博物馆鳞次栉比,而且建筑物内部结构日趋复杂化。传统的室外地图服务已经不能满足人们的需求,室内地图服务应运而生。遗憾的是,新兴应用领域的室内地图在我国地图市场上一直是一个空白,如何利用室内环境生成地图,并实现更加实用、真实的室内地图系统,成为这一领域的热点。本论文总结和分析了室内地图的研究现状。就开发一个室内地图服务系统中的关键技术,如:室内地图制作、瓦片切割以及路径规划等展开了研究。论文的主要工作分为叁个方面。第一,室内地图制作方面。通过分析大型建筑物的室内环境的空间结构,设计了室内地图的概念模型。在此基础上,结合室内地图数据访问的需求,对室内地图的组织结构和转换流程进行了探索,实现了从矢量地图到瓦片制作的过程。运用室外地图制作流程的核心思想,并结合室内空间结构的特点,提出了室内地图的制作方法。第二,瓦片切割方面。室内地图以墨卡托投影为基准,通过地理坐标系、像素坐标系、瓦片坐标系叁者之间的转换制作瓦片金字塔地图。并研究了相关的切片工具、地理参考信息模型、瓦片存储策略。运用室外瓦片切割的准则,结合室内多楼层的结构特点,进行同一建筑物的分楼层瓦片切割。第叁,路径规划方面。室内地图路径规划主要包含同楼层路径规划、跨楼层路径规划、途经点路径规划等叁方面。根据不同情况设计了相应的最短路径规划算法,并对室内地图路网模型及数据存储结构进行了设计。同楼层路径规划沿用室外地图路径规划的算法思想,跨楼层路径规划则额外考虑了楼层间的联通关系的记录。综合上面的研究,开发了室内地图服务系统(目前已部署运行)。该系统可以为iOS客户端用户提供地图瓦片、路径规划、POI搜索等服务。系统的实际运行效果良好,并已投入生产,创造了一定的经济效益和社会效益。

李振星[9]2012年在《GIS信息可视化关键技术研究及应用》文中研究表明地图标注是GIS(Geographic Information System)可视化中的基础问题,也是最重要的问题之一。随着地理信息的不断积累,地图符号数量庞大且绘制过程复杂,已严重制约了地图信息的显示速度。如何对海量数据符号化表示、减少显示的时间延迟是本文要解决的重要问题。本文围绕如何解决海量数据符号化及实现海洋数据可视化表达问题,综合分析国内外研究动态,具体地进行算法研究和可视化显示系统的实现。论文的主要工作及所取得研究成果如下:为解决海量数据符号化的问题,本文从标注类别特性角度出发,提出了一种基于分类的GIS地图符号标注算法。该算法将全局的环境要素变换成分组标注序列,将标注过程分解为等价分组标注过程。实验结果表明:与常规方法相比,随着标注量的增加该算法有效提高了地图的标注速度,为海量数据符号化的研究提供了支撑。本文对海洋数据可视化表达的实现进行了深入探讨,设计并实现了海洋GIS可视化显示系统,具有海洋环境数据发布、二维地图浏览分析和叁维显示分析等功能。为海洋科研和工作人员分析使用数据、观察海洋环境变化提供了方便有效的工具。

邵晓艳[10]2006年在《网络地理信息系统的研究与实现》文中进行了进一步梳理WebGis是在网络环境下的一种存储、处理、分析、显示和应用地理信息的计算机信息系统。它的主要研究内容是:如何通过网络发布电子地图,即采用浏览器/服务器的计算模式,在浏览器端不需要任何特殊的配置下,即可进行地图交互式操作。WebGis的应用主要体现在两大领域:Internet和Intranet。Internet上主要用于地图信息发布、浏览、查询等;而在Intranet上,主要用于各部门图形信息发布。无疑,WebGis是“数字地球”、“数字城市”的雏形。 本文在地理信息系统和网络体系结构的基础上,提出了WebGis的服务体系框架,并详述了地图发布和公交换乘服务模块的从需求分析到详细设计的整个开发过程。论文研究的主要内容包括: 首先通过分析WebGis的地图数据传输技术,针对电子地图的数据量大、传输速度慢的特点,提出了合适的数据组织方法和空间索引机制,使其有助于提高地图数据的网上传输速度。 其次,空间数据的动态标注是电子地图显示的重要环节,它的美观性和合理性将影响电子地图展示的整体效果,同时,标注算法复杂度不能过大,否则不利于地图注记的实时显示。论文中基于栅格的思想提出了一种新颖的动态注记算法,该算法将屏幕作简单分割后,统一考虑了点线面叁种对象,使得注记配置合理,无任何压盖。 此外,论文中还针对公交换乘问题构造了公共交通网络模型,基于该模型,提出了基于Dijkstra算法的公交网络最短路径问题的求解。 课题在确保系统稳定的同时也兼顾了性能的优化和提升。地图数据的预处理和地图发布的数据预下载,空间数据的动态标注算法、公交换乘中的数据建模以及最短路径搜索算法都在实际应用中取得了良好的效果。

参考文献:

[1]. 电子地图中标注算法的研究及应用[D]. 朱正国. 西华大学. 2009

[2]. 地理信息系统中地图标注问题的研究与实现[D]. 王上. 吉林大学. 2004

[3]. 维吾尔文工具型地理信息系统关键技术研究与初步研制[D]. 排孜拉江·帕尔哈提. 新疆大学. 2014

[4]. GIS技术及其在城管通中的应用[D]. 傅曦. 湖南大学. 2013

[5]. 基于GIS的虚拟校园的设计与实现[D]. 刘东江. 北京交通大学. 2014

[6]. 基于ArcGIS Engine的海洋动目标综合显示系统的研究与开发[D]. 严丽. 电子科技大学. 2009

[7]. 陆地边界地理可视分析技术研究[D]. 曹一冰. 解放军信息工程大学. 2015

[8]. 基于GIS的室内地图服务系统关键技术研究与设计实现[D]. 邵敬敬. 河北师范大学. 2014

[9]. GIS信息可视化关键技术研究及应用[D]. 李振星. 青岛大学. 2012

[10]. 网络地理信息系统的研究与实现[D]. 邵晓艳. 西南交通大学. 2006

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

地理信息系统中地图标注问题的研究与实现
下载Doc文档

猜你喜欢