数学形态学与元胞自动机相结合的土地利用制图综合方法研究

论文摘要

制图综合是地图制图中的核心问题。随着GIS应用的逐步推广,制图综合的应用需求日益广泛。土地利用现状图是土地管理、规划和服务社会的重要图件,随着社会经济飞速发展,经济建设对土地利用现状图的快速生产愈加迫切,并对土地利用制图综合的方法、效率和精度提出了更高的要求。本文在分析数学形态学与元胞自动机分别应用于土地利用制图综合理论与技术方法的基础上,提出结合两者的优点,建立基于数学形态学与元胞自动机的土地利用制图综合方案；并在深入分析、研究方案构建中若干关键问题的基础上,运用ArcGIS与ENVI/IDL一体化集成技术,设计并实现了基于该方案的计算机自动综合。研究以县域尺度的土地利用现状图作为试验数据,分析论述了各种指标的计算方法和方案中各项参数的选择方法,验证了本方案的可行性；并通过ArcGIS软件的制图综合方案的对比试验,从定量化衡量、图形显示效果和制图综合效率等方面对本文提出的方案进行了综合评价。试验结果表明,本文所提出的土地利用制图综合自动化方案无论在图形化显示方面,还是数据统计方面均具有较好的综合效果,从而较好的解决了栅格数据分析处理过程中的实现难题,为土地利用制图综合研究提供了一种新的思路和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的与内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究的创新点
• 1.5 论文组织
• 第二章 土地利用制图综合的基本理论与方法
• 2.1 制图综合概述
• 2.1.1 制图综合
• 2.1.2 制图综合的基本方法
• 2.1.3 制图综合的分类与发展趋势
• 2.2 土地利用制图综合概述
• 2.2.1 土地利用制图综合
• 2.2.2 土地利用制图综合的原则与要求
• 2.3 数学形态学的基本理论与方法
• 2.3.1 数学形态学
• 2.3.2 数学形态学基本运算
• 2.3.3 数学形态学应用
• 2.4 元胞自动机的基本理论与方法
• 2.4.1 元胞自动机
• 2.4.2 元胞自动机的构成
• 2.4.3 元胞自动机的分类
• 2.4.4 元胞自动机应用与地理元胞自动机概念
• 2.5 离散面群与连续面群
• 第三章 数学形态学与元胞自动机相结合的土地利用制图综合方案
• 3.1 土地利用制图综合方案的提出
• 3.1.1 土地利用制图综合方案设想
• 3.1.2 原始数据分析与准备
• 3.1.3 数学形态学运算
• 3.1.4 全图元胞自动机演化
• 3.1.5 小图斑融合
• 3.1.6 制图综合结果输出与效果分析
• 3.1.7 数学形态学与元胞自动机相结合的土地利用制图综合方案构建
• 3.2 数学形态学对土地利用数据的预处理
• 3.2.1 数据预处理
• 3.2.2 数学形态学用于土地利用制图综合的优缺点
• 3.3 土地利用制图综合的元胞自动机运算
• 3.3.1 众数滤波（Majority Filter）
• 3.3.2 空间邻近与语义邻近的元胞表达方法
• 3.3.3 平稳型元胞自动机模型
• 3.3.4 元胞自动机用于土地利用制图综合的优缺点
• 3.4 土地利用制图综合方案建立中的关键问题
• 3.4.1 栅格大小
• 3.4.2 邻域
• 3.4.3 演化时间
• 3.4.4 元胞演化规则
• 3.4.5 冲突处理原则
• 第四章 试验与结果分析
• 4.1 试验条件及准备
• 4.1.1 试验样区
• 4.1.2 试验条件
• 4.2 原始数据分析
• 4.2.1 凤县土地利用特点分析
• 4.2.2 计算地类斑块指数并确定形态学运算的地类
• 4.2.3 矢量→栅格数据转换
• 4.3 试验参数的确定
• 4.3.1 图层冲突处理原则的选择
• 4.3.2 数学形态学结构元与迭代次数
• 4.3.3 全图元胞运算邻居和演化时间
• 4.3.4 小图斑融合元胞运算邻居、演化时间和最小上图面积
• 4.3.5 凤县土地利用制图综合适宜参数组
• 4.4 试验关键技术与程序源码
• 4.4.1 分地类数学形态学膨胀与腐蚀运算
• 4.4.2 全图元胞运算
• 4.4.3 小图斑融合运算
• 4.4.4 试验程序界面
• 4.5 试验结果与分析
• 4.5.1 试验结果
• 4.5.2 试验结果分析
• 4.6 ArcGIS软件制图综合对比试验
• 4.6.1 试验方法及流程图
• 4.6.2 试验结果
• 4.7 试验总结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附图