一种顾及多特征的多尺度道路网相似性计算方法技术

本发明专利技术公开一种顾及多特征的多尺度道路网相似性计算方法，由多尺度道路网骨架线结构相似性计算和局部特征相似性计算两个部分组成

【技术实现步骤摘要】
一种顾及多特征的多尺度道路网相似性计算方法


[0001]本专利技术涉及地图制图综合领域，更具体的说是在多尺度道路网综合过程中用到的一种顾及道路网骨架线和局部层次多特征的空间相似性计算方法
。

技术介绍

[0002]空间相似关系属于空间关系的范畴，用于描述和表达地理空间及由其转换得到的地图空间目标之间的关系
。
空间相似关系在空间目标的描述与匹配
、
空间数据库的查询与更新及空间认知和推理等方面被广泛应用
。
道路网作为一种重要的地理要素，关系到人们日常生活的方方面面，也影响着国家的政治
、
经济
、
军事等多领域
。
其多尺度空间相似性研究在制图综合过程和结果评价
、
空间查询
、
道路网匹配等方面得到广泛的应用
。
[0003]纵观已有研究，传统的道路网空间相似性计算方法各有侧重地顾及到了其拓扑
、
几何以及形状特征，但尚未从整体出发去进行相似性度量，且已有的相似度计算方法中，未能很好地融入语义信息
。
根据
Gestalt
心理学原则，我们在进行空间认知时，会预先在脑海中形成事物的大概结构与层次，道路网骨架线特征的描述有利于从整体上反映道路网结构特征，因此，在进行道路网相似性判断过程中，首先从道路网的整体特征出发，更多地关注道路网的骨架结构；其次是局部细节特征，其中的语义信息还可以反映道路段的相对重要程度
。
因此，有必要根据道路网的特征，对已有的相似性计算方法进行扩展，以实现多尺度道路网空间相似性的合理计算
。
[0004]基于上述原因，本专利技术提供了一种顾及道路网骨架线和局部层次的多特征道路网空间相似性计算方法，旨在提出一种更加合理
、
完善的多尺度道路网相似性计算模型
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一个顾及多特征的多尺度道路网相似度计算方法，并分别从道路网骨架线和道路网眼两个基本单元出发进行计算，它考虑的因素更符合道路网尺度变换过程中空间关系的实际变化情况，能够使多尺度道路网的空间相似性计算模型更加合理
、
完善
。
图1为本专利技术提及方法的总体流程，包括多尺度道路网骨架线相似性计算和多尺度道路网局部相似性计算两部分
。
[0006]多尺度道路网相似性研究在相关领域内起着非常重要的作用
。Gestalt
心理学相关研究表明，在进行空间相似性计算过程中通常先考虑骨架线特征，再顾及局部细节特征；道路等级是道路网的重要语义信息，能够反映道路段的相对重要程度
。
为此，本专利技术提出了一种从整体骨架线到局部细节逐级计算多尺度道路网相似度的方法
。
首先根据长度阈值提取道路网的骨架线，再将其转换为结构树，基于此计算结构相似性；其次通过结合道路网眼间的拓扑相似性
、
几何相似性和语义特征，求出多尺度道路网的局部相似性
。
[0007]本专利技术公开提出的顾及多特征的多尺度道路网相似性计算方法易于实现，简单高效，不仅完善了多尺度道路网的相似性计算模型，而且其相似性实验计算结果符合实际地物特征变化情况，并且与人类认知结果有着较高的一致性
。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0009]图1为本专利技术多尺度道路网空间相似度计算模型
。
[0010]图2为本专利技术道路骨架结构示意图
。
[0011]图3为本专利技术道路网眼示意图
。
[0012]图4为本专利技术尺度变换中网眼匹配原理示意图
。
[0013]图5为本专利技术实验结果多尺度道路网变化示意图
。
[0014]图6为本专利技术实验结果多尺度道路网骨架线示意图
。
[0015]图7网眼密度相似性序列图
[0016]图8网眼等级相似性序列图
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0018]以下步骤为多尺度道路网骨架线相似性计算部分：
[0019]Step 1
：对道路网进行
m
次尺度变换
。
首先连接道路网的同名路段，其次对道路网进行
stroke
构建，生成
n
条道路
stroke
，其次使用公式
(1)
方根模型确定道路网尺度变换中选取的道路条数，再根据道路的长度进行选取，长度较短的优先删除
。
[0020][0021]式中，
n
F
表示新编地图的要素总数；
n
A
表示原始地图的要素总数；
M
A
表示原始地图比例尺分母；
M
F
表示新编地图比例尺分母
。
[0022]Step 2
：依据道路的长度和功能性网络指标设定阈值提取道路的骨架线
。
具体如下：
[0023]1)
根据路段名称将同名路段进行相连，将剩余路段根据几何特征进行连接，构建
stroke
；
[0024]2)
将构建成功的道路网
stroke
按照长度进行排序；
[0025]3)
使用空间句法对道路网进行功能性网络分析，依据连接值
、
控制值
、
局部集成度
、
总体深度值求出每条
stroke
的重要性值大小；
[0026]4)
根据长度均值和标准差求出调节系数
λ
(
提取骨架线的阈值
)
，如式2：
[0027][0028]式中，调节系数
λ
用于调整骨架道路的选取数量
。
μ
为实际骨架道路所占比重，如式
3。
[0029][0030]5)
求出骨架道路所占的里程比重
(a)
；
[0031]6)
分别求出轮廓骨架
(
根据长度计算
0.6a)
和功能骨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一个顾及多特征的多尺度道路网相似性计算方法，其特征在于，包括：
S1
：先将同名路段进行连接，再对道路网进行
stroke
构建，生成
n
条道路
stroke
；
S2
：对获取的道路网地图进行尺度变换；
S3
：依据道路的长度和功能性网络指标设定阈值
λ
提取道路的骨架线；
S4
：根据道路骨架线之间的连接关系依次连接节点构成骨架线结构树；
S5
：计算结构树子节点的相似性
S(n1,n2)
，据此找出所有匹配成功的节点；
S6
：累积所有匹配成功节点的结构相似性，得到道路网骨架线的结构相似性
Sim_global
；
S7
：将所有尺度变换后的道路网眼与原始道路网眼分别进行匹配；
S8
：求出两个尺度下同一位置的道路网眼的拓扑量化值
V
i
并计算出每个道路网眼的拓扑差异性
T
i
；
S9
：求出尺度变换前后每个道路网眼的拓扑差异性，得到多尺度道路网的拓扑相似性
Sim...

【专利技术属性】
技术研发人员：禄小敏，闫浩文，叶云会，苏峰山，李静，张志义，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：