林 艷,陳 軍,趙仁亮,李佳田,劉萬增

1．中國(guó)人民公安大學(xué)警務(wù)信息工程學(xué)院,北京 100038;2．國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心,北京 100830; 3．昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南昆明 650093

顧及時(shí)空目標(biāo)邊界不一致性的增量識(shí)別計(jì)算

林 艷1,陳 軍2,趙仁亮2,李佳田3,劉萬增2

1．中國(guó)人民公安大學(xué)警務(wù)信息工程學(xué)院,北京 100038;2．國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心,北京 100830; 3．昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南昆明 650093

針對(duì)現(xiàn)有方法不能區(qū)分哪些狹長(zhǎng)多邊形是邊界不一致性造成的偽增量、哪些是地物本身呈狹長(zhǎng)形態(tài)的真增量這一問題,研究提出一種新的增量識(shí)別計(jì)算方法。該方法通過對(duì)時(shí)空目標(biāo)邊界的不一致性進(jìn)行量化,并對(duì)量化結(jié)果進(jìn)行判斷,從而區(qū)分出真?zhèn)卧隽?并結(jié)合1∶5萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的增量識(shí)別進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究與試驗(yàn)表明,該方法能夠更加準(zhǔn)確地識(shí)別增量,提高了變化分析的精度。

增量識(shí)別;偽增量;時(shí)空邊界;不一致性

1 引 言

增量識(shí)別是在兩期快照數(shù)據(jù)差異比較的基礎(chǔ)上,通過一系列的變化檢測(cè)指標(biāo)提取出對(duì)同一地物的表達(dá)存在真正差異的過程,是變化檢測(cè)、增量建模、時(shí)空分析中的研究熱點(diǎn)[1-3]。在矢量數(shù)據(jù)增量識(shí)別中,難點(diǎn)是如何消除時(shí)空目標(biāo)的邊界線不一致造成的偽增量(spurious increments)。以1∶5萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為例,2005年、2011年分別完成建庫(kù)和更新,形成符合測(cè)繪成果規(guī)范要求的兩期快照,但由于目標(biāo)邊界的模糊性、成圖精度、量測(cè)手段等差異[4],造成未變化的時(shí)空目標(biāo)存在邊界不一致性。正確識(shí)別、計(jì)算及處理由邊界不一致性導(dǎo)致的偽增量是增量識(shí)別的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)增量更新從理論研究走向工程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。本文研究的前提是符合成果規(guī)范的兩期快照數(shù)據(jù),不再贅述。

總結(jié)現(xiàn)有的矢量增量識(shí)別方法,大致分為3種:①時(shí)空目標(biāo)的實(shí)體匹配法,如基于新舊目標(biāo)個(gè)數(shù)的匹配[5]、幾何形狀或拓?fù)湎嗨菩远攘縖6],檢測(cè)的是整個(gè)目標(biāo)變化與否,而沒有針對(duì)時(shí)空目標(biāo)的變化部分,基于平面掃描線模型的計(jì)算方法,能夠識(shí)別時(shí)空目標(biāo)變化的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)[3],但不是針對(duì)邊界不一致的情況;②顧及不一致性的時(shí)空目標(biāo)位置修訂法,通過捕捉節(jié)點(diǎn)[7-9]、構(gòu)建緩沖區(qū)[10]等方法修改目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或邊界的絕對(duì)位置,一方面會(huì)導(dǎo)致空間目標(biāo)定位精度損失[11]、捕捉結(jié)果混淆[7],另一方面參與計(jì)算的目標(biāo)位置改變可能造成求差計(jì)算產(chǎn)生更多偽增量;③基于形狀度量法進(jìn)行過濾,以“面積較小、形狀狹長(zhǎng)”作為偽增量的形狀特征,采用面積、周長(zhǎng)并衍生出各種參數(shù)[7,12-13]對(duì)求差結(jié)果進(jìn)行過濾,然而,對(duì)于一些形狀特殊的地物,如河流自身呈狹長(zhǎng)狀態(tài),“碎小”和“狹長(zhǎng)”并不能很好地區(qū)分真增量、偽增量。圖1(a)中,虛線、實(shí)線分別表示t1、t2時(shí)刻的河流目標(biāo)快照,求差結(jié)果包含5個(gè)圖元,圖1(b)中,分別采用“面積”、“扁率”(面積與周長(zhǎng)比)兩參數(shù)衡量其形狀特征如圖1(c),經(jīng)驗(yàn)證,面積值大的不一定是真增量,如5號(hào)圖元是由于目標(biāo)的邊界小幅度偏移產(chǎn)生的偽增量;形態(tài)狹長(zhǎng)的也不一定是偽增量,如4號(hào)圖元雖然扁率較小,卻是河道延長(zhǎng)造成的真增量,呈“狹長(zhǎng)”形狀是河流要素的地理形狀特征造成的?？梢?對(duì)于像河流這樣地物特征呈“狹長(zhǎng)”狀態(tài)的地理要素,采用形狀度量法并不能完全過濾掉偽增量、且有可能造成真增量被過濾,不能保證提取增量的準(zhǔn)確度和精度。

圖1 基于形狀度量法識(shí)別偽增量Fig．1 Identify spurious increments using shape metrics

分析知,形狀度量法僅能識(shí)別狹長(zhǎng)多邊形,但是無法區(qū)分究竟沿哪一方向呈現(xiàn)狹長(zhǎng)狀態(tài)。上述4號(hào)圖元放大如圖1(d),雖然從β方向上看呈狹長(zhǎng)狀態(tài),但從時(shí)空目標(biāo)邊界的相對(duì)位置來看,即在α方向上偏離較大,不屬于狹長(zhǎng)形狀,該圖元當(dāng)屬于真增量。究其本質(zhì),形狀度量法只對(duì)求差結(jié)果的形狀粗略地進(jìn)行定量分析,而割裂了時(shí)空目標(biāo)邊界之間的相對(duì)位置關(guān)系,從而不能區(qū)分偽增量圖元究竟在哪個(gè)方向上呈狹長(zhǎng)狀態(tài)、也不能對(duì)該特定方向上的狹長(zhǎng)程度量化描述。其中,決定狹長(zhǎng)多邊形是否屬于偽增量的特定方向即是時(shí)空目標(biāo)邊界不一致的方向,目前較少探討時(shí)空目標(biāo)的邊界不一致性對(duì)增量識(shí)別的影響及其與真?zhèn)卧隽康呐袛嚓P(guān)系。筆者曾采用拓?fù)淞炕╗14]解決這一問題,方法簡(jiǎn)便易操作,但該方法僅對(duì)時(shí)空目標(biāo)邊界中的一條邊界構(gòu)建緩沖區(qū),而忽略了另一條邊界也是造成不一致性的原因之一,識(shí)別增量的精度有待提高。

針對(duì)這一問題,本文首先分析了快照數(shù)據(jù)增量識(shí)別中,產(chǎn)生時(shí)空目標(biāo)邊界不一致性的原因,并研究了它對(duì)增量識(shí)別的影響;其次,采用距離參數(shù)對(duì)這種不一致性進(jìn)行度量計(jì)算,并基于更新規(guī)范對(duì)量化的結(jié)果進(jìn)行判斷,從而區(qū)分出真增量、偽增量;進(jìn)一步將此方法應(yīng)用到1∶5萬地理數(shù)據(jù)的增量識(shí)別試驗(yàn)中,驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。

2 時(shí)空邊界不一致性及其對(duì)增量識(shí)別的影響

以往對(duì)空間數(shù)據(jù)不一致性的研究主要針對(duì)同一時(shí)刻的快照數(shù)據(jù),如單一數(shù)據(jù)庫(kù)中鄰接或相交目標(biāo)之間的不一致性[15-16]、多源數(shù)據(jù)庫(kù)中的同名地物之間的不一致性[17-18],而沒有從時(shí)間尺度上考慮同名地物間的邊界不一致問題,也沒有研究這種不一致性對(duì)增量識(shí)別的影響。

時(shí)空目標(biāo)的邊界不一致性是指在多期快照數(shù)據(jù)的疊加對(duì)比中,由于不同時(shí)期數(shù)據(jù)生產(chǎn)中的測(cè)量誤差,造成時(shí)空目標(biāo)的邊界發(fā)生了幾何位置的偏差。將不同時(shí)期的快照數(shù)據(jù)按垂直時(shí)間軸分布,設(shè)某一目標(biāo)在t1、t2時(shí)刻的幾何圖形分別為O(t1)、O(t2),如圖2(a)所示。設(shè)兩時(shí)刻的容限誤差分別為e1、e2,則對(duì)于O(t1)、O(t2)邊界線上的任意點(diǎn)p(t1)、p(t2),其坐標(biāo)位置分別在((p(t1)．x±e1),(p(t1)．y±e1))、((p(t2)．x±e2),(p(t2)．y±e2))范圍內(nèi)波動(dòng),將時(shí)空目標(biāo)垂直投影到同一時(shí)間軸,時(shí)空邊界間的相對(duì)位置存在某一范圍e3的偏離,當(dāng)e3比較小,如圖2(a)中5處的兩條邊界,這種由時(shí)空邊界不一致性產(chǎn)生的相對(duì)位置偏離不屬于真正的數(shù)據(jù)變化。

一般來說,矢量數(shù)據(jù)的增量識(shí)別可通過疊置求差計(jì)算獲取,將時(shí)空目標(biāo)O(t1)、O(t2)的求差結(jié)果稱為差圖元,記為Diff。然而時(shí)空邊界的不一致性會(huì)混淆增量的判別結(jié)果,如圖2(b)中包含5個(gè)差圖元,直觀上,很難區(qū)分哪些差圖元是不一致性造成的偽增量,哪些差圖元是地物變化造成的真增量。

可見,時(shí)空邊界的不一致性是造成快照數(shù)據(jù)增量識(shí)別中產(chǎn)生偽增量的根本原因之一,因而,有必要研究顧及時(shí)空邊界不一致性情況下的增量識(shí)別計(jì)算方法。

圖2 時(shí)空目標(biāo)的邊界不一致性及對(duì)增量識(shí)別的影響Fig．2 Inconsistency of spatio-temporal boundaries and its influences on increments recognition

3 增量識(shí)別計(jì)算

本文將增量識(shí)別計(jì)算分為兩個(gè)步驟。

一是對(duì)時(shí)空目標(biāo)的邊界不一致性進(jìn)行量化,本文采用時(shí)空邊界的偏離距離這一參數(shù)。首先,給出了時(shí)空邊界距離的定義;其次,根據(jù)第2節(jié)分析知,不一致性導(dǎo)致的偏離程度與時(shí)空目標(biāo)的容限誤差相關(guān),由此根據(jù)方差-協(xié)方差傳播定律計(jì)算得到時(shí)空邊界的距離值、誤差偏離范圍。

二是對(duì)量化結(jié)果進(jìn)行判斷。首先,基于新版快照數(shù)據(jù)的更新規(guī)范,得到數(shù)據(jù)更新的臨界值δ0;其次,構(gòu)建時(shí)空邊界距離與臨界值δ0間的關(guān)系,從而區(qū)分真增量、偽增量。

點(diǎn)目標(biāo)的判斷較簡(jiǎn)單,本文不作考慮;從本質(zhì)上來看,線、面目標(biāo)都以邊界線進(jìn)行計(jì)算,本文以較復(fù)雜的面目標(biāo)為例,解決面狀目標(biāo)的增量識(shí)別問題。

3．1 時(shí)空邊界不一致性的距離度量

圖3 差圖元的時(shí)空邊界Fig．3 Temporal-spatio boundaries of difference element

設(shè)差圖元Diffi的時(shí)空邊界l(t1)i、l(t2)i對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)序列分別為〈p(t1)1,p(t1)2,…,p(t1)n〉,〈p(t2)1,p(t2)2,…,p(t2)m〉,則其時(shí)空邊界的距離為式中,D p t(1)k,l t(2)i

()表示節(jié)點(diǎn)-邊界距離,即邊界l(t1)i中的某一節(jié)點(diǎn)p t(1)k與邊界l(t2)i的距離,其定義如圖4,表示以點(diǎn)P(t1)k為圓心且與邊界l(t2)i相切的最小圓半徑。

圖4 節(jié)點(diǎn)-邊界距離Fig．4 Distance of point-boundary

對(duì)于上述時(shí)空邊界l(t1)i、l(t2)i,共需要計(jì)算n＋m＋2個(gè)節(jié)點(diǎn)-邊界距離,其中,由于首尾節(jié)點(diǎn)是交點(diǎn),即P(t1)0＝P(t2)0且P(t1)n＝P(t2)m,在交點(diǎn)處的距離為0。以下給出其中其他除首尾端點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn)-邊界距離計(jì)算及誤差估計(jì)。

設(shè)l(t1)i的某一節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)p(x0,y0),l(t2)i中與p對(duì)應(yīng)著節(jié)點(diǎn)-邊界距離的線段記為l(t2)min、l(t2)min兩端點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x1,y1)、(x2,y2),根據(jù)解析幾何原理,得到節(jié)點(diǎn)p與邊界l(t2)i的節(jié)點(diǎn)-邊界距離為

式(2)和式(6)分別為節(jié)點(diǎn)-邊界距離的計(jì)算和誤差估計(jì)公式。設(shè)點(diǎn)p與l(t2)i的節(jié)點(diǎn)-邊界距離最大、最小值分別為Dmax、Dmin,該點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)-邊界距離在Dmin～Dmax間波動(dòng)。其中

計(jì)算差圖元Diffi的所有節(jié)點(diǎn)-邊界距離及誤差,由式(1)得到其時(shí)空邊界的距離最小值dmin、最大值dmax分別為

由此,將該差圖元的時(shí)空邊界不一致性量化為,其時(shí)空邊界的距離偏離幅度為(dmin～dmax)。

3．2 基于更新臨界值的真?zhèn)卧隽颗袛?/p>

對(duì)不一致性進(jìn)行量化后,需要對(duì)其結(jié)果進(jìn)行判斷,以區(qū)分哪些差圖元是真增量、哪些差圖元是偽增量。

在探討判斷的依據(jù)這一問題時(shí),從數(shù)據(jù)的更新規(guī)范中得到了啟示。認(rèn)為只有在新版數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范中規(guī)定了需要更新的那些目標(biāo),在疊加求差結(jié)果中才表現(xiàn)為真正的增量,而在更新規(guī)范中不需要更新的目標(biāo),卻體現(xiàn)在求差結(jié)果中,這種情況下產(chǎn)生的差圖元可認(rèn)為是偽增量。即實(shí)際更新工程中,根據(jù)不同的數(shù)據(jù)源、不同的尺度、不同的地物目標(biāo)以及不同的應(yīng)用,會(huì)存在這樣一個(gè)指導(dǎo)性的更新臨界值。以1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫(kù)為例,從2006年啟動(dòng)第一次更新工程,在綜合判調(diào)和縮編更新生產(chǎn)實(shí)踐中,通過不斷地試用和完善,規(guī)定了需要更新的各種要素的特點(diǎn):如水系要素中的河流、渠道、湖泊、水庫(kù)等,當(dāng)岸線變化偏移圖上大于1 mm,或整體上變化明顯時(shí),原則上應(yīng)予更新;街區(qū)式居民地實(shí)地范圍變化距離圖上大于0．5 mm需要更新;道路局部改線長(zhǎng)度圖上大于5 mm,與原路距離圖上大于1 mm的應(yīng)更新。

以此作為判斷依據(jù),針對(duì)某尺度下的某一數(shù)據(jù)庫(kù),更新規(guī)范中對(duì)不同地物要素類型的規(guī)定,設(shè)定某種地物要素類型的更新臨界值為δ0,也就是說,數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)空邊界距離超出δ0的目標(biāo),是在更新工程中必須被更新的目標(biāo),是地物要素本身發(fā)生了變化,產(chǎn)生真增量;反之,時(shí)空邊界距離小于δ0的部分無需被更新,可認(rèn)為是邊界不一致性造成的偽增量。

上節(jié)計(jì)算得到的時(shí)空邊界距離是一個(gè)范圍值,筆者認(rèn)為當(dāng)時(shí)空邊界距離的最小值超過更新臨界值時(shí),則該圖元必定是真正的增量;當(dāng)更新臨界值超過時(shí)空邊界距離的最大值時(shí),則該圖元必定是偽增量;若更新臨界值處于時(shí)空邊界的最小值、最小值之間,則該差圖元有可能是真增量,也有可能是偽增量,必須結(jié)合其他資料進(jìn)行人工判斷才能確定。增量識(shí)別的判斷函數(shù)f如下

3．3 算 例

以圖3中的1號(hào)差圖元為例,對(duì)其時(shí)空邊界的不一致性進(jìn)行距離度量和判斷。設(shè)其時(shí)空邊界l(t1)、l(t2)的節(jié)點(diǎn)分別編號(hào)為101—115、201—205,如圖5。兩期數(shù)據(jù)的平面位置中誤差均設(shè)為25 m, 表1給出這些時(shí)空邊界的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和精度信息。

圖5 1號(hào)差圖元Fig．5 Difference element number 1

表1 1號(hào)差圖元中時(shí)空目標(biāo)邊界的點(diǎn)坐標(biāo)及精度Tab．1 Coordinates and accuracy of points of spatiotemporal boundaries in Diff1

設(shè)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)Pt0,另一條邊界中距離Pt0點(diǎn)最近的線段端點(diǎn)為Pt1、Pt2,根據(jù)式(2)、式(6)分別計(jì)算l(t1)中15個(gè)節(jié)點(diǎn)與l(t2)、l(t2)中5個(gè)節(jié)點(diǎn)與l(t1)的節(jié)點(diǎn)-邊界距離D及誤差估計(jì)σD,由式(7)得到每一節(jié)點(diǎn)-邊界距離的最小值dmin、最大值dmax,計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 時(shí)空目標(biāo)邊界不一致性的距離度量計(jì)算Tab．2 Distance metric calculation of the inconsistency between spatio-temporal boundaries

根據(jù)式(8)知,基于距離對(duì)該差圖元的時(shí)空邊界不一致性進(jìn)行量化,結(jié)果為dmin是67．12 m,最大值dmax為134．48 m。

設(shè)該數(shù)據(jù)的更新臨界值為實(shí)地距離50 m,由式(9)進(jìn)行判斷,50 m＜67．12 m＜134．48 m,則該差圖元必定是真增量。

經(jīng)計(jì)算,圖1中的4號(hào)差圖元為真增量而其他均是偽增量,篇幅有限,未列出計(jì)算過程。

4 試驗(yàn)與分析

4．1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及步驟

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用同一地區(qū)的兩期1∶5萬基礎(chǔ)地理水系數(shù)據(jù)。2006年,該地區(qū)共存在45條常年河,占地11．64 km2,如圖6(a)左圖,由于水系支流較細(xì),為圖像表達(dá)清晰,對(duì)虛線框中局部數(shù)據(jù)的支流做了緩沖區(qū)放大處理,顯示效果如圖6(a)右圖,但在實(shí)際計(jì)算時(shí)仍采用原始數(shù)據(jù)。2011年包含常年河42條,占地12．26 km2,對(duì)應(yīng)的局部放大效果如圖6(b)所示。

圖6 更新前后的常年河Fig．6 Rivers before and after updating

增量識(shí)別的步驟如下:首先,以2011年數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)2006年數(shù)據(jù)進(jìn)行格式及投影轉(zhuǎn)換;其次,根據(jù)名稱、位置等信息對(duì)兩期數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的時(shí)空目標(biāo)進(jìn)行匹配;對(duì)時(shí)空目標(biāo)進(jìn)行求差計(jì)算,同時(shí)標(biāo)注差圖元中的兩條時(shí)空邊界線;按照3．1節(jié)對(duì)每個(gè)差圖元的時(shí)空邊界不一致性進(jìn)行距離量化計(jì)算,其中,兩期快照數(shù)據(jù)的平面位置中誤差均為25 m;根據(jù)3．2節(jié)判斷該差圖元是真增量還是偽增量,根據(jù)1∶5萬數(shù)據(jù)庫(kù)水系要素更新規(guī)范,設(shè)定更新臨界值為圖上1 mm,對(duì)應(yīng)的實(shí)地偏移距離為50 m;通過人工判斷那些無法自動(dòng)判斷的差圖元,最后將偽增量從差圖元中剔除,得到結(jié)果如圖7(a)。

4．2 結(jié)果比較與分析

為了驗(yàn)證本文方法的有效性,將試驗(yàn)結(jié)果與直接求差(如圖7(b))、求差后形狀過濾(如圖7(c))兩種方法的提取結(jié)果進(jìn)行比較分析。

經(jīng)對(duì)比,較直接求差結(jié)果,本文方法可識(shí)別出“沿時(shí)空邊界線方向上的狹長(zhǎng)條帶”,如圖7(b)中2號(hào)圖元時(shí)空邊界距離的最大值dmax為34 m,小于更新臨界值;也可識(shí)別出局部擺動(dòng)的小碎片,如3號(hào)圖元。1∶5萬數(shù)據(jù)庫(kù)更新工程規(guī)定水體圖上面積小于2 mm2但有重要意義的不得舍去,本文設(shè)置面積過濾的閾值為5000 m2,并設(shè)定扁率過濾經(jīng)驗(yàn)值為10,對(duì)求差結(jié)果進(jìn)行面積過濾、狹長(zhǎng)多邊形過濾,結(jié)果如圖7(c),將4號(hào)圖元判為偽增量剔除。與圖7(a)比較,采用本文方法計(jì)算4號(hào)圖元時(shí)空邊界的距離最小值dmin為892 m,遠(yuǎn)大于更新臨界值50 m,雖然也呈現(xiàn)狹長(zhǎng)形狀,但并非沿時(shí)空邊界不一致性方向的狹長(zhǎng)帶條,在客觀世界中表示河流下游干涸,反映了較為重要的變化信息,不應(yīng)舍去,屬于真正增量被過度過濾。

圖7 3種增量識(shí)別方法的結(jié)果Fig．7 Changes recognition results with three different methods

對(duì)上述3種方法提取的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3。本文方法識(shí)別了143個(gè)增量圖元,面積3．0 km2,另外有6個(gè)圖元的時(shí)空邊界距離的最大值和最小值處于更新臨界值之間,需要人工確認(rèn),自動(dòng)識(shí)別的正確率達(dá)到95．8%。直接求差法識(shí)別了764個(gè)增量圖元,面積4．2 km2,其中包括627個(gè)偽增量,占所有圖元個(gè)數(shù)的82．07%,而面積1．18 km2,只占了27．83%,可以進(jìn)一步確認(rèn)這些偽增量是大量面積狹小的小碎片或狹長(zhǎng)條帶。對(duì)求差結(jié)果采用形狀度量法進(jìn)行過濾,剔除了613個(gè)圖元,識(shí)別出151個(gè)增量圖元,剔除的圖元中有43個(gè)屬于過度過濾的真增量,識(shí)別結(jié)果中尚有57個(gè)偽增量,正確率為68．61%,對(duì)這種既存在過度過濾又存在偽增量的情況,本文將正確率定義為實(shí)際上正確的識(shí)別結(jié)果與理論上正確的識(shí)別結(jié)果之比,計(jì)算方法為

通過對(duì)比可知,本文方法識(shí)別的增量有更可靠的準(zhǔn)確度,進(jìn)而提高了空間變化分析的準(zhǔn)確性。

經(jīng)分析,當(dāng)時(shí)空目標(biāo)邊界存在較長(zhǎng)的偏移,此時(shí)的偽增量表現(xiàn)為“狹長(zhǎng)條帶”,當(dāng)目標(biāo)邊界局部相互交織產(chǎn)生的偽增量表現(xiàn)為“細(xì)短碎片”,因此,從本質(zhì)上看,本文方法識(shí)別的也是狹長(zhǎng)多邊形,然而與形狀度量法不同的是,其研究對(duì)象是時(shí)空邊界,從而限定了偽增量不是任意方向呈狹長(zhǎng)形態(tài),而是沿時(shí)空邊界線不一致性的方向上呈狹長(zhǎng)條帶,實(shí)質(zhì)上是一種定性判斷,這是能夠進(jìn)一步精確區(qū)分偽增量的優(yōu)勢(shì)所在。

表3 試驗(yàn)結(jié)果分析Tab．3 Experimental results and analysis

5 結(jié) 論

本文針對(duì)快照數(shù)據(jù)增量識(shí)別中時(shí)空邊界不一致性帶來的偽增量識(shí)別難題,對(duì)時(shí)空邊界的不一致性進(jìn)行了距離量化計(jì)算,并基于更新臨界值對(duì)量化結(jié)果進(jìn)行了比較判斷。試驗(yàn)表明,這種方法既能有效識(shí)別由邊界不一致造成的偽增量,又不至于剔除本身呈狹長(zhǎng)形狀的地物要素,比形狀度量等現(xiàn)有方法更合理,有效提高了識(shí)別增量的準(zhǔn)確度,為空間變化分析、增量發(fā)布、增量更新等提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持,有較廣泛的應(yīng)用價(jià)值。值得強(qiáng)調(diào)的是,這種增量識(shí)別方法只適用于快照數(shù)據(jù)符合成果規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的情況。

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(責(zé)任編輯:叢樹平)

Increments Recognition and Calculation Considering the Inconsistency of Spatio-temporal Boundaries

LIN Yan1,CHEN Jun2,ZHAO Renliang2,LI Jiatian3,LIU Wanzeng2
1．Policing Information Technology College,People's Public Security University of China,Beijing 100038,China; 2．National Geomatics Center of China,Beijing 100830,China;3．Faculty of Land Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China

The current methods cannot distinct the spurious increments appeared as slivers caused by spatio-temporal boundaries,and the true increments caused by the slivers entities．Aiming to solve this problem,a new method of increments recognition and calculation is proposed．Firstly,distance between spatio-temporal boundaries is used to quantified the inconsistency of spatio-temporal boundaries,and then the distance is compared with the updating threshold to distinguish the spurious increments and the true increments．Finally,the method is applied to the incements recognition of spatial database at the scale of 1∶50 000．The experimental result shows the proposed is valid．

increments recognition;spurious increments;spatio-temporal boundaries;inconsistency

LIN Yan(1982—),female,PhD,lecturer, majors in spatio-temporal modeling,policing geographic information technology．

P208

A

1001-1595(2014)04-0411-08

2012-10-22

林艷(1982—),女,博士,講師,研究方向?yàn)闀r(shí)空建模、警務(wù)地理信息技術(shù)研究與應(yīng)用。

E-mail:linyan20＠163．com

LIN Yan,CHEN Jun,ZHAO Renliang,et al．Increments Recognition and Calculation Considering the Inconsistency of Spatiotemporal Boundaries[J]．Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2014,43(4):411-418．(林艷,陳軍,趙仁亮,等．顧及時(shí)空目標(biāo)邊界不一致性的增量識(shí)別計(jì)算[J]．測(cè)繪學(xué)報(bào),2014,43(4):411-418．)

10．13485/j．cnki．11-2089．2014．0061

國(guó)家自然科學(xué)基金(41301416;41161061)

修回日期:2013-08-27