亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于組件GIS的海岸線分形計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2015-02-18 10:02:36李崇巍宋宜全
        關(guān)鍵詞:分維海岸線分形

        周 江,李崇巍,宋宜全

        (天津師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,天津300387)

        隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,組件式GIS已成為GIS軟件技術(shù)的主流趨勢(shì)之一,廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、資源利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)和林業(yè)管理等諸多方面[1-5].組件式GIS是將GIS模塊劃分為多個(gè)控件,與Visual Basic、Visual C++等程序開發(fā)語(yǔ)言無(wú)縫鏈接,能夠快速提高軟件開發(fā)效率和質(zhì)量.SuperMap Objects是北京超圖地理信息技術(shù)有限公司基于ActiveX/COM技術(shù)開發(fā)的大型、全組件式GIS開發(fā)平臺(tái),具有易于開發(fā)、獨(dú)立分發(fā)運(yùn)行、高度可伸縮性、內(nèi)嵌大型空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎以及面向?qū)ο笈c面向拓?fù)湎嘟Y(jié)合等特點(diǎn),成為眾多系統(tǒng)開發(fā)人員的重要選擇[6-9].

        自1967年被美國(guó)科學(xué)家Mandelbrot提出后[10],分形理論在很多學(xué)科領(lǐng)域中得到應(yīng)用[11-13].近年來(lái),該理論被廣泛應(yīng)用于研究中國(guó)海岸線性質(zhì)[14-18],其中部分學(xué)者應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)海岸線實(shí)現(xiàn)分形圖像模擬和分維計(jì)算.海岸線性質(zhì)研究包括形態(tài)模擬、分維以及長(zhǎng)度等方面,目前大多研究只側(cè)重其中之一進(jìn)行分析,尚顯不夠全面和深入.因此,開發(fā)基于組件GIS的分形計(jì)算系統(tǒng)可以高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)海岸線分形性質(zhì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析.

        本研究簡(jiǎn)要介紹了分形插值方法,并對(duì)海岸線分形計(jì)算系統(tǒng)集成方式、數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)進(jìn)行探討,選擇Visual Basic作為開發(fā)環(huán)境,通過對(duì)SuperMap Objects組件進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)海岸線分形計(jì)算系統(tǒng),近而實(shí)現(xiàn)圖形圖像輸入輸出、空間查詢和分析以及海岸線分形圖像模擬、分維和長(zhǎng)度計(jì)算等功能,并通過實(shí)例驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性.

        1 海岸線分形性質(zhì)研究方法

        基于Mandelbrot早期提出的一種對(duì)統(tǒng)計(jì)性分形維數(shù)的估計(jì)公式[10],測(cè)量海岸線分維的常用計(jì)算方法為:

        式(1)中:L為海岸線分形長(zhǎng)度;r為測(cè)量標(biāo)尺長(zhǎng)度;D為維數(shù);N為待定常數(shù).該計(jì)算方法的不足之處在于計(jì)算效率低,依賴于度量選取,導(dǎo)致精度也難于保證[14].

        Barnsley基于迭代函數(shù)理論提出分形插值函數(shù),并給出求解分形插值函數(shù)以及該函數(shù)圖像維數(shù)的算法[19-20].該方法可以精確計(jì)算仿射性分形的分形維數(shù),不依賴度量尺度,計(jì)算精度相對(duì)較高,非常適用于海岸線圖像擬合和分維計(jì)算.

        不同比例尺地圖上海岸線分形長(zhǎng)度計(jì)算遵循以下關(guān)系[21]:

        式(2)中:M1和M2為地圖比例尺,LM1和LM2為相應(yīng)分形的曲線長(zhǎng)度,D為分形曲線的分維.

        2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2.1 軟件平臺(tái)選擇

        SuperMap Objects主要由 SuperMap.ocx、Super-Layout.ocx、SuperWorkspManage.ocx、SuperLegend.ocx、SuperGridView.ocx、SmxLockInfo.ocx、SuperTopo.ocx、Super3D.ocx和SmxAssistant.dll等多個(gè)組件庫(kù)組成.SuperMap Objects具有強(qiáng)大的圖形顯示、瀏覽、編輯和可視化功能,提供地理數(shù)據(jù)的空間查詢和分析方法,支持多種常用開發(fā)語(yǔ)言,支持多種數(shù)據(jù)格式和存儲(chǔ)管理海量空間數(shù)據(jù).系統(tǒng)以可視化開發(fā)工具VB為開發(fā)平臺(tái),將SuperMapObjects組件與分形計(jì)算模型結(jié)合,應(yīng)用SuperMap Objects組件實(shí)現(xiàn)地圖的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能,利用VB程序語(yǔ)言完成分形計(jì)算功能.將SuperMap Objects組件、分形計(jì)算模型和其他專業(yè)組件嵌入到應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部真正的無(wú)縫高效集成,集成方式如圖1所示.

        圖1 組件式系統(tǒng)集成Fig.1 System integration of component

        2.2 數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

        SuperMap Objects通過數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù),1個(gè)數(shù)據(jù)源通常包括多個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)集,而數(shù)據(jù)集主要分為非空間數(shù)據(jù)集、矢量數(shù)據(jù)集和柵格數(shù)據(jù)集三大類.非空間數(shù)據(jù)集屬于純屬性數(shù)據(jù)集,無(wú)幾何對(duì)象;矢量數(shù)據(jù)集用于存儲(chǔ)點(diǎn)、線、面、文本和三維點(diǎn)等數(shù)據(jù);柵格數(shù)據(jù)集用于存儲(chǔ)影像類和格網(wǎng)等數(shù)據(jù).通常數(shù)據(jù)集可通過地圖窗口顯示為圖層.系統(tǒng)采用SuperMap Objects的SDB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式,SDB屬于雙文件圖庫(kù)結(jié)構(gòu),可以存放多個(gè)數(shù)據(jù)集,即將海岸線控制點(diǎn)存儲(chǔ)至點(diǎn)數(shù)據(jù)集,將模擬生成的分形曲線存儲(chǔ)至線數(shù)據(jù)集.

        2.3 結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

        基于國(guó)產(chǎn)超圖GIS軟件SuperMap Objects組件開發(fā)平臺(tái),與可視化軟件開發(fā)環(huán)境Visual Basic集成開發(fā)分形計(jì)算系統(tǒng),計(jì)算系統(tǒng)由4個(gè)主要功能模塊組成,包括輸入處理模塊、地圖處理模塊、分形計(jì)算模塊和輸出打印模塊,如圖2所示.

        圖2 分形計(jì)算系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Function structure image of the fractal calculation system

        (1)輸入處理模塊主要包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入子模塊和圖像轉(zhuǎn)換子模塊.數(shù)據(jù)導(dǎo)入子模塊主要實(shí)現(xiàn)海岸線地圖圖像的輸入:掃描已有影像圖后,將其矢量化并存儲(chǔ);對(duì)于已有數(shù)據(jù)文件(如Mapinfo、AutoCad、ArcView和Arc/Info等文件)矢量圖形,通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出工具來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入.圖像轉(zhuǎn)換子模塊支持各種通用投影方式與不同投影坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換,通過影像配準(zhǔn)功能實(shí)現(xiàn)輸入圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,使圖形圖像處于真實(shí)的地理位置,從而獲得精確的海岸線控制點(diǎn)坐標(biāo).

        (2)地圖處理模塊主要包括圖形編輯子模塊和圖文查詢子模塊.圖形編輯子模塊主要實(shí)現(xiàn)地圖可視化功能,具有圖形生成、瀏覽、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大和縮小,圖層添加、刪除、控制顯示以及活動(dòng)層設(shè)置等功能,可以完成將模擬生成的分形圖與原海岸線地圖進(jìn)行疊加顯示,實(shí)現(xiàn)模擬分形圖與原圖像的比較分析.圖文查詢子模塊具有屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的雙向查詢功能,通過鼠標(biāo)選擇地圖中各種圖形元素得到數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù),當(dāng)給定條件后能夠迅速查詢到相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù),查詢結(jié)果可以存儲(chǔ)和輸出.

        (3)分形計(jì)算模塊主要包括圖像模擬子模塊、分維計(jì)算子模塊和長(zhǎng)度歸算子模塊.圖像模擬子模塊主要通過調(diào)用分形插值函數(shù)計(jì)算生成最佳的模擬圖像;分維計(jì)算子模塊主要根據(jù)分形插值函數(shù)計(jì)算海岸線分維值;長(zhǎng)度歸算子模塊根據(jù)式(2)將不同比例尺地圖上海岸線的分形長(zhǎng)度歸算出其實(shí)際距離.

        (4)輸出打印模塊主要包括圖形輸出子模塊和表格輸出子模塊.圖形輸出子模塊可以將模擬生成的圖形圖像分別以矢量和柵格標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)出,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、輸出和打印;而表格輸出子模塊可以將分維計(jì)算值和海岸線長(zhǎng)度數(shù)據(jù)等以表格形式存儲(chǔ)、輸出和打印.

        3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

        基于以上分析,開發(fā)實(shí)現(xiàn)的分形計(jì)算系統(tǒng)主要界面如圖3所示.

        圖3 分形計(jì)算系統(tǒng)界面Fig.3 Interface of the fractal calculation system

        3.1 輸入處理實(shí)現(xiàn)

        SuperMap Objects提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出工具數(shù)據(jù)泵對(duì)象(soDataPump)將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)文件,形成SuperMap統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)系統(tǒng),顯示為地圖的各圖層文件.以將ArcView的shp文件轉(zhuǎn)入到工作空間為例,部分關(guān)鍵代碼如下:

        3.2 圖像配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)

        將海岸線影像圖或矢量圖形文件轉(zhuǎn)入后,可應(yīng)用由SuperMap Objects提供的配準(zhǔn)功能實(shí)現(xiàn)其真實(shí)的地理坐標(biāo)定位.柵格數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)采用重采樣(Rectify)方法,矢量數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(Transform)方法.當(dāng)柵格數(shù)據(jù)集objDtRaster、數(shù)據(jù)源objDS和控制點(diǎn)已確定時(shí),可以使用重采樣方法實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)集objDtRaster的線性配準(zhǔn),部分關(guān)鍵代碼如下:

        3.3 地圖處理實(shí)現(xiàn)

        將SuperMap Objects核心組件調(diào)入到VB工具箱后,可極為便利地開發(fā)實(shí)現(xiàn)地圖處理功能,其中空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢是地圖處理的主要特色之一.SuperMap Objects的查詢模式可分為圖查屬性和屬性查圖.

        (1)圖查屬性:在地圖窗口中選擇空間對(duì)象后,激發(fā)SuperMap_GeometrySelected事件,使用soSelection方法,部分關(guān)鍵代碼如下:

        (2)屬性查圖:通過對(duì)記錄集對(duì)象soRecordset進(jìn)行操作,使用soSelection方法,基于SQL查詢方式使?jié)M足查詢條件的空間對(duì)象呈高亮顯示,部分關(guān)鍵代碼如下:

        3.4 分形計(jì)算實(shí)現(xiàn)

        分形計(jì)算首先針對(duì)地圖海岸線選擇控制點(diǎn),生成數(shù)據(jù)集Datapoints后,對(duì)垂直因子di附初始值,使di絕對(duì)值之和等于1;然后在分形插值函數(shù)中選擇不同的迭代次數(shù),計(jì)算生成相應(yīng)的隨機(jī)插值點(diǎn)值和分維值D,結(jié)果可存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)Point.mdb;最后模擬生成海岸線分形圖像,并對(duì)其真實(shí)長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)際歸算,分形計(jì)算的界面如圖4所示.

        圖4 分形計(jì)算界面Fig.4 Interface of the fractal calculation

        以1∶50000天津市地圖為例輸入處理后,基于隨機(jī)算法和分形計(jì)算程序模塊對(duì)天津市海岸線進(jìn)行處理,可以快速生成模擬分形圖像,模擬結(jié)果如圖5所示.同時(shí)計(jì)算出天津市海岸線分維值為1.04,實(shí)際長(zhǎng)度為179.65km,此結(jié)果與徐進(jìn)勇等[18]得到的天津市2008年海岸線分維值1.06和長(zhǎng)度178.81km的結(jié)果比較符合.

        圖5 天津市海岸線分形模擬圖像Fig.5 Fractal simulation image of Tianjin coastline

        4 結(jié)語(yǔ)

        通過對(duì)分形插值函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,詳細(xì)探討海岸線分形計(jì)算系統(tǒng)集成方式、數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì),選擇Visual Basic為開發(fā)環(huán)境,結(jié)合SuperMap Objects組件開發(fā)實(shí)現(xiàn)分形計(jì)算系統(tǒng),近而實(shí)現(xiàn)圖形圖像輸入輸出、空間查詢分析以及海岸線分形圖像模擬、分維和長(zhǎng)度計(jì)算等功能.經(jīng)過對(duì)天津市海岸線分形計(jì)算的實(shí)際驗(yàn)證證明,系統(tǒng)運(yùn)算效率較高,計(jì)算簡(jiǎn)便,可以精確且快速地得到海岸線的模擬圖像、分維值和長(zhǎng)度,為海岸線分形性質(zhì)的研究提供幫助.

        [1] 白亞茹,陸鑫.基于ArcObjects組件的GIS應(yīng)用軟件開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)工程,2009,35(14):66-68.

        [2]況代智.基于MO的城市公交查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].測(cè)繪科學(xué),2009,34(4):210-211.

        [3] 張仁貢,程夏蕾.全國(guó)水能資源區(qū)劃評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),2013,32(5):70-76.

        [4] 王爽,王晴,斯藹,等.基于GIS的天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2012,35(3):206-209.

        [5] 王佳,易正暉,馮仲科.利用組件GIS和構(gòu)件技術(shù)建立林業(yè)GIS系統(tǒng)[J].測(cè)繪科學(xué),2011,36(5):141-143.

        [6] 侯春華,李富平.基于SuperMap平臺(tái)組件式開發(fā)尾礦資源管理系統(tǒng)[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2011(1):13-17.

        [7] 王敏,張博雅,楊永國(guó).基于SuperMap的校園導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測(cè),2010,5:65-68.

        [8] 易正暉,王佳,馮仲科,等.基于SuperMap林業(yè)地理信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪科學(xué),2011,36(2):187-188.

        [9] 朱小菲,劉濤,喬佩利.基于SuperMap Object平臺(tái)的物流配送輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息,2011,9(4):13-15.

        [10]MANDELBROT B B.How long is the coast of Britain?Statistical selfsimilarity and fractional dimension[J].Science,1967,156(3775):636-638.

        [11]秦耀辰,劉凱.分形理論在地理學(xué)中的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J].地理科學(xué)進(jìn)展,2003,22(4):426-436.

        [12]魏龍,劉其,張鵬高.基于分形理論的滑動(dòng)摩擦表面接觸力學(xué)模型[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2012,17:106-113.

        [13]劉耀民,劉中良,黃玲艷.分形理論結(jié)合相變動(dòng)力學(xué)的冷表面結(jié)霜過程模擬[J].物理學(xué)報(bào),2010,59(11):7991-7997.

        [14]陸娟,王建,石麗.基于GIS和分形理論的海岸線模擬方法研究[J].中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào),2003,8(6):692-696.

        [15]朱曉華,蔡運(yùn)龍.中國(guó)海岸線分維及其性質(zhì)研究[J].海洋科學(xué)進(jìn)展,2004,22(2):156-162.

        [16]陳正華,毛志華,陳建裕.利用4期衛(wèi)星資料監(jiān)測(cè)1986—2009年浙江省大陸海岸線變遷[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用,2011,26(1):68-73.

        [17]劉勇,黃海軍,嚴(yán)立文.不同空間尺度下石臼陀島海岸線提取的遙感應(yīng)用研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用,2013,28(1):144-149.

        [18]徐進(jìn)勇,張?jiān)鱿?,趙曉麗,等.2000—2012年中國(guó)北方海岸線時(shí)空變化分析[J].地理學(xué)報(bào),2013,68(5):651-660.

        [19]BARNSLEY M F.Fractal functions and interpolation[J].Constructive Approximation,1986,2(2):303-329.

        [20]BARNSLEY M F.Fractals Everywhere[M].Orlando:Academic Press,1988.

        [21]肯尼思·法爾科內(nèi).分形幾何——數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].沈陽(yáng):東北工學(xué)院出版社,1991.

        猜你喜歡
        分維海岸線分形
        木質(zhì)材料視覺感觀語(yǔ)義分維量化評(píng)價(jià)研究
        包裝工程(2023年16期)2023-08-25 11:36:32
        感受分形
        改進(jìn)的投影覆蓋方法對(duì)遼河河道粗糙床面分維量化研究
        分形之美
        徒步拍攝英國(guó)海岸線
        分形空間上廣義凸函數(shù)的新Simpson型不等式及應(yīng)用
        徒步拍攝英國(guó)海岸線
        徒步拍攝英國(guó)海岸線
        徒步拍攝英國(guó)海岸線
        基于分形滲流模型的導(dǎo)電瀝青混凝土的分維計(jì)算
        麻豆精品传媒一二三区| 亚洲av日韩精品久久久久久久 | 少妇人妻中文字幕hd| 亚洲a∨无码一区二区三区| 粗壮挺进人妻水蜜桃成熟漫画| 久久久久久人妻一区二区三区| 免费av片在线观看网站| 国产成人77亚洲精品www| 亚洲日韩精品欧美一区二区一| 久久精品无码鲁网中文电影| 亚洲mv国产精品mv日本mv| 九九精品国产99精品| 富婆叫鸭一区二区三区 | 有坂深雪中文字幕亚洲中文| 久久精品国产亚洲超碰av| 日本一区二区在线播放| 东北妇女xx做爰视频| 亚洲天堂资源网| 国产日韩三级| 国产性感午夜天堂av| 国产人妻熟女高跟丝袜| 在线播放真实国产乱子伦 | 91网站在线看| av网站一区二区三区| 极品美女调教喷水网站| 狠狠躁日日躁夜夜躁2022麻豆| av永久天堂一区二区三区| 日韩欧美亚洲综合久久影院d3 | 男女av免费视频网站| 无码无套少妇毛多18p | 少妇无码太爽了不卡视频在线看| 亚洲色偷偷综合亚洲av伊人| 纯肉无遮挡H肉动漫在线观看国产| 性色av一区二区三区四区久久 | 国产精品久久久久久人妻无| 国产免费av片无码永久免费| 亚洲av日韩av不卡在线观看| 亚洲成人免费无码| 在线不卡中文字幕福利| 亚洲精品一区二在线观看| 美女下蹲露大唇无遮挡|