基于模拟退火算法的地图点状要素注记配置研究

论文题目: 基于模拟退火算法的地图点状要素注记配置研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 地图制图学与地理信息工程

作者: 杜维

导师: 艾廷华

关键词: 自动注记配置,组合优化,模拟退火算法,质量评价模型

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 地图注记配置的自动化是地图制图自动化的一个重要环节,也是地图制图和GIS研究领域的热点与难点问题。地图是用小空间(地图图面)描述大空间(制图实地范围)的表达工具。这种空间的急剧缩小引起了地图要素的强烈竞争,注记既要避免相互冲突和对地理要素的相互压盖,又要达到表达清晰、美观等制图规则要求。研究表明,寻找地图的最优注记是一个NP难度问题。 本文以点状居民地要素的注记自动配置为研究对象,对此问题进行了全面系统的分析,并深入研究了地名注记问题的规则、表达模型、质量评价模型、算法及编程实现等各个方面,并基于模拟退火算法提出了一套完整的解决方案。论文的主要内容包括: 1.注记知识的系统总结 对现有的地图注记基础知识进行了系统的总结和概括,其中包括地图注记的功能、分类、要素、配置规则以及评价准则等。 2.整体最优解理论及模拟退火算法的应用 研究了注记问题的整体最优解理论,将注记问题看成是空间竞争的组合优化问题,提出了使用模拟退火算法这种全局搜索方法来求取点状要素注记配置问题的整体最优解方案。 3.注记表达模型的建立及过程实施 提出了描述点状要素自动注记配置的6元组表达模型,即:待注记要素、注记属性、注记位置、注记规则、质量评价函数以及优化算法。并将注记配置过程划分为候选位置产生、位置评价、位置选择3个关键部分分别进行实施。 4.注记质量评价模型的建立 提出了一个顾及压盖、冲突、位置优先性、要素—注记关联性4方面的地图点状要素注记质量评价模型,对应的给出了PointOver、LabelOver、PosPref、PosAsso 4个评价子函数,并联合这些子函数建立了一个质量评价总函数。 5.Voronoi图的运用 利用Voronoi图可以反映空间事物邻近性的特性,对地图平面进行Voronoi多边形剖分,并计算每个Voronoi多边形对应注记的“自由度”,以决定是否对其进行“预注记”以及如何划分“注记相关组”。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 概论

1.2 地图注记自动配置的研究现状

1.2.1 注记配置的总体研究

1.2.2 点状要素注记配置方法的研究

1.2.3 注记配置质量评定的研究

1.2.4 实验系统的研制

1.3 本文的研究内容及论文组织

1.3.1 研究内容及目的

1.3.2 论文组织

第二章 地图注记的基本知识

2.1 地图注记的功能

2.2 地图注记的分类

2.2.1 按功能特点分类

2.2.2 按要素类型分类

2.3 地图注记的要素

2.3.1 地图注记外观要素

2.3.2 地图注记布局要素

2.4 地图注记的评价准则

第三章 模拟退火算法

3.1 模拟退火算法简介

3.2 模拟退火算法流程

3.2.1 状态产生函数

3.2.2 状态接受函数

3.2.3 温度更新函数

3.2.4 内循环终止准则

3.2.5 外循环终止准则

3.3 模拟退火算法的应用

第四章 点状要素注记配置问题分析

4.1 注记配置的表达模型

4.1.1 注记配置规则

4.1.2 质量评价模型

4.2 注记配置的过程

4.2.1 位置产生

4.2.2 位置评价

4.2.3 位置选取

第五章 SA在点状要素注记配置中的应用

5.1 位置产生函数

5.2 位置评价函数

5.2.1 压盖评价函数

5.2.2 冲突评价函数

5.2.3 位置优先性评价函数

5.2.4 位置关联性评价函数

5.2.5 综合评价函数

5.3 位置接受函数

5.4 SA算法的参数控制问题

5.5 相关因素的表达

5.5.1 注记的表达

5.5.2 点要素的表达

5.5.3 注记位置的计算

5.6 SA算法改进一

5.6.1 注记配置的复杂性

5.6.2 基于Voronoi图的注记预配置

5.6.3 局部优化

5.7 SA算法改进二

5.7.1 自由度的引入

5.7.2 空间划分

5.7.3 局部回溯

第六章 实验、结论及总体展望

6.1 实验说明

6.1.1 实验环境

6.1.2 实验数据

6.1.3 注记配置顺序

6.2 实验评价

6.2.1 质量评价函数

6.2.2 模拟退火算法

6.2.3 算法改进评价

6.2.4 注记配置结果评价

6.3 结论

第七章 结束语

参考文献

致谢

发布时间: 2006-03-27

参考文献

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