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70000字硕士毕业论文土地利用制图的元胞自动机操作研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:70000字
论点:制图,综合,土地利用
论文概述:

将数学形态学运用于土地利用制图综合,通过建立数学形态学膨胀与腐蚀运算迭代次数与最小图斑距离之间明确的对应关系,实现土地利用制图综合程度的定量化控制,并获得较好的图斑聚合效

论文正文:

第一章导言

1.1研究背景
可以说,没有制图综合就不可能制作地图。随着计算机和信息科学的快速发展,地理信息系统技术逐渐成熟,大大提高了地图制作的准确性,缩短了制图周期,提高和改善了地图的适应性、现状和用户的普遍性等。,导致地图的制作和应用发生质的变化。在资源调查、灾害预测、环境评估、地球科学研究、土地管理、城市规划、交通通信、水利电力、国防、公共管理、统计和商业金融等专业领域,制图综合是科学研究或提炼和展示工作成果的重要环节。随着制图综合从传统的手工制图逐渐发展到计算机制图综合,制图综合方法也从手工综合发展到计算机自动综合。随着地图应用范围的不断扩大,制图综合研究的重点逐渐从普通制图转向专题制图,并向综合制图、实用制图和系统制图发展。制图综合长期以来被称为制图领域的“国际问题”。这是一个必须解决的难题,但在制图学中不能很好地解决[3]。实现自动地图合成的关键在于自动地图合成算法[3]的研究。然而,由于制图综合的复杂性,制图综合方法的研究进展一直难以满足现实需要。土地利用现状图是一个地区在一定时期内土地利用的综合系统记录。它包含丰富的自然和社会属性信息,在宏观决策、规划管理、社会经济服务等方面发挥着重要作用。随着经济社会的快速发展,土地利用图发挥着越来越重要的作用。近年来,国家投入了大量的人力、物力和财力,开展了全国土地利用调查,修订了土地利用总体规划。土地利用现状图,无论是作为现状调查的逐步总结结果,还是作为土地利用规划的基础数据,都对土地利用制图综合的方法、精度和效率提出了明确的要求。因此,研究土地利用图的综合方法具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2国内外研究现状
长期以来,国内外许多学者对制图综合算法进行了大量的持续研究,并取得了丰硕的成果。随着计算机技术的飞速发展,制图理论和制图技术发生了质的变化。制图综合也从传统的手工综合发展到了地图的自动综合。在数字化条件下,制图综合的含义也在悄然变化,产生了许多新概念。地图示例、制图综合、地图综合、制图层次数据库综合、地理组、层次信息综合、/[/ K0/]空间地图综合、基于模型的地理化等。在这样的环境下,制图综合的研究方法也在不断发展。模糊数学、图论、数学形态学、分形数学、小波理论等的深入应用。为解决地图要素的选择、综合、置换和简化等问题做出了重要贡献(何宗彝,2007)。Ceeeoni、Weibel和Ba-arrault(2002)研究了使用MSDB(多尺度数据库)和地图合成方法来解决网络上多尺度空数据传输的实时合成问题。吴何海(1996)进一步扩展和完善了他的结构化地图合成方法。此外,在近十年兴起的智能制图综合研究过程中,出现了一系列具有较强创新性和生命力的制图综合方法,如遗传算法、人工神经网络算法、基于弹性的制图综合模型和基于智能体的制图综合模型。不难发现,上述制图综合的思想和算法主要是基于矢量数据模型,这也是由矢量数据模型的特点决定的。
矢量数据面向对象,将现实世界抽象为点、线、面,矢量数据的制图综合算法在计算定性和定量指标(如面积、距离、拓扑关系等)方面具有天然优势。)并符合人类的逻辑思维方式。因此,矢量数据的制图综合方法得到了广泛的研究。然而,制图综合方法应当广泛,并“面向不同的空数据模型和不同的专题地图。20世纪80年代,莫尼尔提出了一种基于栅格模型的土地利用制图综合算法。首先,将数学形态学腐蚀算子应用于栅格数据模型平面要素的制图综合,认为“栅格数据模型比矢量数据模型更适合于土地利用/土地覆盖数据的计算机辅助制图综合。此后,苏波和李志林研究了数学形态学在平面要素制图综合中的应用,探讨了基于栅格数据模型的要素简化、融合和偏移的处理方法,并建立了相应的数学模型。贝蒂(BeatPete):AndrobertWeibel,在讨论数学形态学方法在制图综合过程中的应用的基础上,深入研究了矢量和栅格数据之间的相互转换方法,使得基于栅格的制图综合方法可以同时应用于矢量和栅格数据。

1.3研究目的和内容...................12
1.4研究创新点...................12-13
1.5纸张组织...................13-15
第二章土地利用制图综合的基本理论和方法...................15-29 [/BR/] 2.1制图综合概述...................15-16 [/BR/] 2.2土地利用制图综合概述...................16-18
2.2.1土地利用制图综合...................16-17
2.2.2土地利用制图综合的原则和要求...................17-18
2.3数学形态学的基本理论和方法...................18-22
2.4元胞自动机的基本理论和方法...................22-26
2.5离散面和连续面...................26-29
第三章数学形态学与元胞自动机相结合的土地利用制图综合方案........29-53 [/BR/] 3.1土地利用制图综合方案建议...................29-40
3.2用数学形态学预处理土地利用数据...................40-43
3.2.1数据预处理...................40-43
3.2.2应用数学形态学进行土地利用制图综合的优缺点……43
3.3土地利用制图综合元胞自动机操作...................43-50
3.4建立土地利用总体规划的关键问题...................50-53
第四章测试和结果分析...................53-75
4.1试验条件和准备...................53-55
4.2原始数据分析测试参数的确定...................55-58[/比尔/] 4.3...................58-61 [/BR/] 4.4测试关键技术和程序源代码...................61-66
4.5测试结果和分析...................66-71
4.6 ArcGIS软件制图综合对比测试...................71-74
4.7测试总结...................结论
[/ Br/]数学形态学应用于土地利用制图综合。通过建立数学形态学膨胀和侵蚀操作迭代次数与最小地图点距离之间的清晰对应关系,实现了土地利用制图综合程度的定量控制,取得了较好的地图点聚集效果。然而,数学形态学操作是针对离散的表面组,因此在后处理(层合并)过程中将产生一定量的精细图像斑点。元胞自动机的应用是针对连续曲面群的。通过元胞自动机的运算,不仅可以消除数学形态学运算产生的细微图像斑点,而且可以很好地实现图像斑点的边界简化和小图像斑点的融合。然而,细胞自动机方法本身聚集和总结图形的能力有限。根据以往的研究,单靠其中一种方法很难达到制图综合的目的。本文提出的土地利用制图综合方案实现了数学形态学和元胞自动机的结合,以及离散面群处理和连续面群处理的结合。测试结果表明,将这两种方法应用于土地利用制图综合时,很好地实现了两种方法的优势互补,取得了较好的综合效果。
本文提出的土地利用制图综合方案基于栅格数据模型,可以直接进行数学形态学运算和元胞自动机运算。利用数学形态学简洁高效的图形处理能力和元胞自动机“通过局部规则表达全局规律”的特点,可以实现土地利用的计算机自动综合。通过与AicGIS软件制图综合的对比测试,该方案在制图综合的量化指标和图形显示效果方面均优于AicGIS。

参考[/BR/]

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[2]吴芳,钱海忠等,自动制图综合智能信息处理空。北京:科学出版社,2008
[3]王家耀润昊文,地图组(组)目标描述与自动综合[M],北京:科学出版社,2009
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