基于基元物理模型的地图要素空间冲突检测和移位算法研究

地图综合操作一般都会改变地理数据，这就使得在同一制图空间中，不同的要素符号可能产生冲突。空间冲突的处理是地图综合的核心问题，有多种制图综合算子可用于解决空间冲突，其中移位是一个最为常用的综合算子。移位的算法有很多种，但还没有一种方法能解决所有的位移问题。而且尚未形成移位后的质量评价体系，用来评价空间冲突处理质量的好坏，以及图形的整体显示效果等等。所以对移位操作进行深入的研究并制定相关的评价指标具有非常重大的意义。在本项目组成员已有的研究基础上，拟将传统有限元的思想加以扩展，将地图要素的连续表达离散化为图形基元（点、线段），使复杂图形要素的空间冲突问题转化为简单对象间的相互关系问题，进而进行空间冲突探测和移位。主要研究内容包括：分析解决空间冲突的约束条件；研究空间冲突处理最终结果的评价方法；将地图要素划分为图形基元，进行冲突探测并用移位算法解决冲突。

本项目将传统有限元的思想加以扩展，通过地图要素离散化手段，建立线段和点等图形单元，将图形单元抽象为物理基元模型对象借鉴物理学里杆件模型和电场力模型，为冲突探测和移位提供新思路。主要研究内容包括五部分，不同种类的要素判定其进行冲突探测的模型以及消除冲突所需采取的综合手段的模型，研究地图空间冲突处理的约束条件、结果评估标准，研究基于线段（杆件）有限单元目标间的冲突探测和移位，研究基于点有限单元的冲突探测和移位，移位后图形质量评价模型。研究过程中，从维护地图目标的空间关系和整体特征的视角出发，将物理基元的空间位置约束、特征约束和可辨析性约束作为地图目标移位操作过程中的三种重要约束条件，重点研究道路移位变形的评价参数。根据约束条件及结果评价标准，设置合理参数，以求实现要素间空间冲突的自动探测并自动进行移位操作。建立物理基元冲突处理的评价准则。建立了有限元解决道路冲突的方案，引入边界约束，在改变目标大小的同时保持目标的形状。将弹性体基元受到外力或温度改变等原因而发生的应力、形变和移位理论借鉴到自动综合中，研究基于结构力学的三角网有限元的道路冲突探测和移位算法。将道路、居民地等几何要素边界线之间的冲突转变为点电荷基元间的冲突，研究基于点电荷力学的离散化点集道路冲突探测和移位算法。设计了算法实现流程，按照面向对象的思想进行设计了一套实验平台。该实验平台将地图要素的连续表达离散化为点、线段等基元，采用多种手段使复杂图形要素的空间冲突问题转化为简单对象间的相互关系问题，进而进行空间冲突的检测。通过项目实施，发表学术论文10篇（EI收录3篇）。获得软件著作权1项，完成了预期研究成果。