空间数据几何相似性度量模型研究

空间数据几何相似性度量不但是地图导航、空间数据匹配、集成、融合、同化和更新等领域的核心技术，同时对于探寻地理实体在不同时期的变化规律，进而进行动态预测都具有重要意义。本课题首先通过几何相似性的特性分析建立3个基本概念模型，即空间数据静态几何相似概念模型、动态几何相似概念模型以及几何相似熵概念模型，然后采用局部与整体、区域与边界、详细与概略等3种组合优化策略研究多源、多尺度空间数据几何形状的描述方法，在此基础上建立空间数据静态几何相似度量模型。基于所提出的静态几何相似度量模型和几何相似熵，本课题最终建立了动态几何相似性度量模。为了提高海量空间数据相似性度量的处理效率，本课题还对空间数据高维相似特征空间的划分进行研究并将其应用于空间数据索引建立。通过本研究，可以深化对空间数据几何相似性规律的认识，同时拓宽和丰富多源空间数据处理和分析的理论与方法。

课题按计划如期完成以下内容：（1）空间数据几何相似性分析及其基本概念模型研究。从地理实体变化的角度分析了空间数据相似性产生的根源，从系统的角度分析和定义了空间数据相似性，在系统分析的基础上，对空间数据相似性进行了层次分类和数学上的形式化定义；（2）基于组合优化策略的空间数据静态几何相似度量模型研究。建立了多种多尺度线、面要素，矢量—影像之间的几何相似性度量模型，研究了高维相似特征向量的划分及空间索引的建立；（3）空间数据动态几何相似性度量模型研究。主要是建立了线状要素随尺度序列变化的几何相似性度量模型。扩充研究了完成了以下内容：（1）在课题研究过程中，我们意识到，研究空间数据的几何相似性度量，必须与具体的应用方向相结合，否则相似性的度量毫无方向和意义，因此，在后续研究过程中，课题组及时扩充研究内容，包括几何相似性度量模型在空间目标匹配、变化信息提取与表达、数据合并、制图综合和空间数据更新中的应用研究；（2）为使所建立的空间数据几何相似性度量模型更加完整，除研究原计划的空间线、面要素几何相似性度量外，还增加了空间点集之间的几何相似性度量模型，空间拓扑关系相似性度量模型、空间方向关系相似性度量模型以及混合相似性度量模型。.取得的成果包括：（1）在《测绘学报》、《武汉大学学报（信息科学版）》等高水平学术刊物上共发表论文30余篇，授权国家发明专利2项，已受理国防专利2项；（2）具有空间数据几何相似度量及应用功能的1:50万数字地图制图系统平台已广泛应用于生产作业部门，生产更新了大量的地理空间数据，取得了巨大的经济效益，该成果2013年获省部级科技进步一等奖，目前已推荐申报2014年国家技术发明二等奖；（3）培养了相关研究方向的博士2名，硕士2名，其中，安晓亚的博士论文《空间数据几何相似性度量理论方法与应用研究》获2013年“全军优秀博士学位论文”。