基于粗糙集理论的道路网分布与地图初始比例尺关系研究.doc

： 学位论文作者：学位论文使用授权声明 是城市架构的主要部分。本文提出首先提取道路网节点数据，基于节点建立首先建立道路网空间分布与地图初始比例尺关系决策表，然后对决策表进行离散化和属性约简处理，最后对约简后的决策表抽取决策规则。为了使得到的规则具有更大的覆盖度，剔除了覆盖度小于的决策规则，对于没有覆盖到的道路网空间分布指数区间，采用近邻规则算法对规则进行完善。利用抽取得到的决策规则建立智能初始比例尺地图模型，该模型可以实现道路网空间分布驱动下的地图初始比例尺的自动输出，减少用户的缩放操作，有效改善了地图阅读效率。和 地图，范围为郑州市城区及郊区。实验中以道路网浏览为主要目的，基于用户 个不同位置的初始比例尺选取数据抽取初始比例尺规则，然后将该规则植入系统，主动为用户提供初始比例尺，并让用户进行满意度评价。实验结果表明智能初始比例尺地图模型可以根据道路网的空间分布自适应地、动态地调整地图显示比例尺，显著减少了地图缩放操作次数，地图的易读性得到明显改善。关键词：初始比例尺，电子地图，粗糙集，空间分布，道路网 琣 雃緐 齞畉瑀珼 畔低秤刖霾弑怼技蚝秃恕霾吖嬖蚣捌湫餍浴粗糙集理论在械挠谩小结不同的邻近模型贒峭牧诮汀 小结结论展望 选题的目的和意义系规则。青海囊搿图甀同一比例尺下不同位置的显示效果对比 为研究区域的面积。以上两种方法都是基于度量关系对空间目标分布特征进行的评价，二者在使用中都具有一定的局限性：密度法的计算是通过对空间中全体目标进行的统计计算，这并不能满足人们认知局部空间目标及其相互关系的需求。最近邻指数法中当研究的点集数量较大时，寻找空间最邻近点付出的时间代价较大；同时确定三种空间分布类型的界定标准比较困难，有些文献中的界定标准出现计学中需要进一步研究的问题。 地图比例尺的概念吾地图比例尺与地图负载量的关系电子地图显示的交互性和动态性，使电子地图的比例尺可以在同一屏幕上不同区域采用不同的比例尺进行显示，而不同的比例尺显示的地理信息的详细程度不同，这样就可以满足用户无论是宏观还是微观，从不同的方位、不同视角分析和认知特定空间的地理信息的需求。尤其是在导航电子地图应用中，受导航终端屏幕显示尺寸和分辨率的限制，屏幕空间上能容纳的空间地理信息是有限的，为了给用户提供合理比例尺的地图，需要解决各级显示尺度下电子地图显示要素负载量的问题，需要从地图负载量的角度研究地图的显示比例尺。 如尸縁筰负载量和比例尺之间的关系规律，建立比例尺随负载量变化的折线图，并对其进行曲线拟合，可以找者的关系曲线，从而可以指导地图比例尺的设置。该研究成果对电子地图的显示效果的优化具有一定的指导作用，但目前该研究成果的应用主要是基于制图者的经验，需要人工手动调整地图要素的显示级别，并不能实现电子地图显示比例尺与负载量的自动调节。基于邻近关系的比例尺研究方法针对移动地图比例尺的表达问题，闫超德，赵仁亮，陈军等曾经提出了基于 邻近关系的地图自适应比例尺研究方法齎图表达空间目标的邻近利用提取的道路网节点数据建立基于节点的三角网，然后基于空间邻果进行评价。 捶植贾甘，实现对道路网的空间分布特征评价。第二章研究思路及粗糙集基本理论。主要介绍了本文的研究思路及粗糙集第四章道路网空间分布与地图初始比例尺关系研究。基于粗糙集理论，首先建立了道路网分布与地图初始比例尺的关系的决策表，然后对决策表进行离散化处理及属性约简，最后抽取二者关系的决策规则。利用抽取的决策规则建立智能初始比例尺地图模型并将该模型应用到智能初始比例尺地图阅读中去。第五章实验及分析。介绍了实验系统的核心算法，地图初始比例尺智能显示模块的设计与开发实现。最后利用郑州市道路网的数据进行实验，并对实验中规则的匹配结果进行分析，以及对成果的应用效果进行测试。第六章结论。对研究取得的成果进行了总结，并对成果推广应用及下一步研究进行了展望。 本文研究思路测及分图研究思路 剔除留下满足用户需求的规则。下面对粗糙集研究问题中相关理论进行介绍。粗糙集基本理论有瑀蕐，。息系统就是决策表。 为【】：、等频率分配算法 知识约简在约简和核这两个基本概念上完成。騋是桓鼍栽技颍硎疚猂可能有多个约 算基础，被包含在所有约简之中，并且可以直接计算。其次，在知识约简时，核可以解释为是不能消除的知识特征部分的集合。如果，则称，为邢喽杂赒可省略的槐匾5，决策规则的覆盖度定义如式： 意集合尸所包含的元素的个数，称为集合的基数或势。 基于邻近的道路网空间分布评价模型 基于邻近的道路网空问分布评价模型基于度量关系的邻近模型适合空间目标分布相对均匀的情况，不适合空间目标分布不均匀的情况，因为在不均匀的情况下，在某一参数确定的邻近区域内可能会出现空间点太过密集、或太过稀疏而没有点的情形，这种情况下，由于地理要素空间分布的不均衡与不确定性使得采用这种方法度量邻近关系太过于简单。赩图的邻近模型应，当两个空间实体所属的子区域具有公共边时，它们是空间邻近的，即可以图的每个子区域有且仅有一个数据元； 基于邻近的道路网空间分布评价模型图的每个子区域到其相应离散点的欧式距离最近；离散点的距离最近且相等。诮切渭篢皀佗伲瑃琓为全体点集鄄斓 基于邻近的道路网空间分布评价模型琭琭瑃瑃。图中蓝色三角形区域。邻近的道路网控制节点所组成，这种邻近区域可以在一定程度上反映用户当前最关心的区域和范围。图邻近三角、邻近对象集及邻近区域基于三角网的道路网空间分布的评价道路网节点数目。疉戳诮诘愀鍪，A诮诘愎钩傻亩啾咝味杂氖档孛婊。 基于邻近的道路网空间分布评价模型。一，茹哮图道路网空间分布指数评价路线图道路网分布指数变化曲线 基于邻近的道路网空间分布评价模型及适用情况，通过分析比较，基于三角网的邻近模型可以更好地表达空间目标邻近关系，因此本文采用该模型来描述道路网牢问分布的特征。为了评价道路网空间分布特征，文中提出了道路网空间分布指数的概念，并计算了郑州市一条贯穿东西的道路上道路网分布指数，计算结果显示道路的空间分布指数可以表达道路网空间分布局部特征，且与人们的认知特征是相一致的。 道路网空间分布与地图初始比例尺关系研究地图比例尺的驱动因素影响着地图的最佳显示比例尺，以地图负载量作为驱动因素的研究成果对于优化电子地图的显示效果具有一定的指导作用，但是由于研究成果的应用主要是基于制图者的经验，需要人工调整要素的显示级别，而不能达到电子地图显示比例尺的自动调整。基于邻近关系的地图比例尺研究方法则更加符合人们的认知习惯，本文在邻近关系研究的基础上，提出基于粗糙集理论的道路网的空间分布与地图初始比例尺的研究方法，希望通过挖掘道路网空间分布与地图比例尺之间的关系，建立一种基于二者关系的智能初始比例尺地图模型，实现道路网空间分布驱动下的地图初始比例尺自动输出，减少用户的缩放操作，改善地图的阅读效率。图道路网空间分布与初始比例尺关系研究基本原理第三，选取不同的地图用户，以地图道路网浏览为目的，分别针对不同密 度的道路网进行地图浏览，并由用户设定一个最满意比例尺，同时记录下用户当前位置、该位置对应的道路空间分布指数以及设定比例尺。虳为属性子集，分别被 道路网空间分布与地图初始比例尺关系研究例尺关系决策表的示例。道路网空间分布与地图初始比例尺关系决策规则抽取流程表示如图所图道路网分布与地图初始比例尺关系规则抽取流程 道路网空间分布与地图初始比例尺关系研究规则具有不同的结论；部分，但规则的结论不相同，针对这种情况的解决方法有投票表决方式和对象近邻规则的计算过程： 策规则为求解方案。端点区间的决策规则为求解方案。询与这两个相邻区间的距离，与查询相邻的前一规则之间距离的计算公式为式查询与相邻的后一区间之间的距离计算公式为式：脚：敢怀竱 道路网空间分布与地图初始比例尺关系研究本章介绍了道路网空间分布与初始比例尺关系的研究方法，主要包括二者关系决策表的建立、决策表的离散化、属性的约简、规则的抽取以及规则的补充与完善，最后提出以抽取的道路网空间分布与初始比例尺关系决策规则为依据建立智能初始比例尺地图模型，并可以将该模型应用到智能初始比例尺地图的阅读中去，实现地图初始比例尺的自动输出，改善地图的阅读效率。 图系统总体设计图系统功能包括基本地图操作、数据采集、规则抽取和模型评价四部分。其中基本地图操作主要包括添加数据、地图全图、地图缩放、地图漫游；数据采集功能主要包括查看邻近多边形、自由采集、连续采集；规则抽取功能包括决策表的导入、决策表的离散化、属性约简、规则抽取及规则完善；模型评价主要包括粗糙集规则读入、自由评价和连续评价。系统具体的功能设计如图。 土土由图系统功能设计图也称为蚣。是有微软公司开发的，一种致力于敏捷软件开发、快速应用开发、平台无关系和网络甆框架、和芄辉诵性赪、蚐等平台 上。使用琹 。一。址，裔墼铲系统实现主界面上方是基本地图操作工具，左侧上方是数据采集模块，下方是模型 数据采集功能具体实现过程：例尺记录到一个文本文件中。并根据输入的粗糙集规则模型计算出合适的显示比例尺。 氨 氨 软件。具体步骤为：传算法所示。进行属性约简和规则提取，主要参数选取如表 如果规则的置信度和覆盖率相同，采用对象跟踪法最终确定其决策属性；表道路网分布与地图初始比例尺关系决策规则 !猒一!猒一一氨。决策规则决策规则道路网分布指数，俊浚地图比例尺分母道路网分布指数【琽返赝急壤叻帜道路网分布指数地图比例尺分母道路网分布指数地图比例尺分母道路网分布指数，俊縚赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数，俊縚赝急壤叻帜 氨 氨决策规则道路网分布指数】一赝急壤叻帜道路网分布指数啵地图比例尺分母道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊恳地图比例尺分母道路网分布指数】赝急壤叻帜浮道路网分布指数俊恳地图比例尺分母道路网分布指数叮地图比例尺分母决策规则道路网分布指数尽】地图比例尺分母分母道路网分布指数綩，俊浚地图比例尺分母道路网分布指数，】：赝急壤叻帜道路网分布指数，】赝急壤叻帜道路网分布指数，禵赝急壤叻帜道路网分布指数，俊縚赝急壤叻帜道路网分布指数，】赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数】赝急壤叻帜 氨一一一一一!猯!猒一决策规则俊赝急壤叻帜决策规则道路网分布指数緇道路网分布指数】返赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊縚赝急壤叻帜道路网分布指数，縚赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊赝急壤叻帜道路网分布指数俊地图比例尺分母 氨籣猒猒一决策规则道路网分布指数尽地图比例尺分母道路网分布指数，赝急壤叻帜巧弘道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，地图比例尺分母决策规则兰堕翌坌变塑茎：喝椭幺新竺竺： 氨道路网分布指数綩，地图比例尺分母道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数綩，】赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜道路网分布指数，俊赝急壤叻帜 氨决策规则决策规则道路网分布指数尽地图比例尺分母道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数地图比例尺分母道路网分布指数，赝急壤叻帜道路网分布指数，赝急壤叻帜 氨子评价规则： 佳的地图显示比例尺；判断，从而影响对最佳显示比例尺的采集。但是实验结果中仍然有的位置被评价为良好以上，的位置为合格，表明道路网的空间分布明显影响地图的初始比例尺选择，依据二者关系的决策规则建立的智能初始地图比例尺测试系统能够根据道路网的空间分布特征以及用户的需求自适应地、动态地分配合适的比例尺，减少了用户的平移以及缩放操作，提高地图的阅读效率。本章介绍了实验系统的设计、系统数据的组织、系统的实现过程以及利用实验系统实现了地图初始比例尺的智能显示，通过郑州市电子地图道路网