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针对平面散乱点集空间划分问题,提出了一种基于栅格统计的自适应空间划分算法。以栅格场为辅助手段为散乱点集建立空间索引,即判断各点与栅格的归属关系;统计各个栅格内包含点的数量;以栅格为基本统计单元对空间进行划分。划分过程中借助了二叉树结构,同时引入迭代次数作为划分终止的参数。该方法可灵活地将点集划分为数据量相对均衡的若干组,且各组的空间范围较合理。实验与分析表明,该算法具有较高的计算效率,也不需占用太多额外的存储空间。
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第
37
卷第
7
期
2012
年
7
月
武汉大学学报·信息科学版
Geomatics
and
Information
Science
of
Wuhan University
Vo
l. 37
No.7
July
2012
文章编号
:1671-8860(2012)07-0770-05
文献标志码
:A
一种平面散乱点集的自适应空间划分算法
王结臣
1
张辉
l
吴文周
1
王豹
1
cl
南京大学地理信息科学系.南京市汉口路
25
号,
210093)
摘
要:针对平面散乱点集空间划分问题,提出了一种基于栅格统计的自适应空间划分算法。以栅格场为辅
助手段为散乱点集建立空间索引,即判断各点与栅格的归属关系;统计各个栅格内包含点的数量;以栅格为基
本统计羊元对空间进行划分。划分过程中借助了二叉树结构,同时引入迭代次数作为划分终止的参数。该方
法可灵活地将点集划分为数据量相对均衡的若干组,且各组的空间范围较合理。实验与分析表明,该算法具
有较高的计算效率,也不需占用太多额外的存储空间。
关键词:散乱点集;自适应划分;算法;地理信息系统
中图法分类号
:P208
平面散乱点集是
GIS
应用与
GIS
空间分析
中常见的处理对象,如凸包生成、狄罗尼三角网构
建、泰森多边形生成、空间数据内插、基于离散点
建立
DEM
等。由于新型空间信息获取技术的发
展,点集规模越来越大,很多空间分析方法的处理
效率不能满足应用需求。为了提高空间数据处理
效率,一些空间分析算法中采用对点集进行空间
划分或分治处理的策略,如构建
Delaunay
三角
网、
Voronoi
多边形、最小凸包等[1-8
J
。近年来,随
着并行计算技术的发展,一些应用分组或分治策
略的算法,由于它们较容易采用并行计算中的"数
据分组"策略,因此,有一部分算法很容易实现并
行化,如
Delaunay
三角网并行构建算法、
Voronoi
图并行生成算法、平面散乱点集凸包并行算法
等
[7-13J
。由此可见,点集空间划分是空间数据处
理过程中的共用、常用过程,探索实用、有效的划
分方法;同时,空间数据划分方法与策略也是并行
空间数据库设计的关键
[1
口,具有一定的应用
价值。
对散乱点集的空间划分,目前专门研究其划
分方法的成果相对较少,更多地体现在具体的空
间数据分析与处理问题中。
Lee
和
Schachter
提
出了单向划分的方法,按照点集的
X
值进行单向
排序、分割,方法实现简单,但容易形成狭长条
带
[1
飞
Katajainen
和
Koppinen
按照四叉树方式
收稿日期:
2012-04-28
。
对点集进行空间划分,划分子块的形状较整齐,但
四叉树叶子节点内的点分布不均匀
t161;
胡金星等
采用了如下方法:按照先
X
方向、后
Y
方向的顺
序进行点集的排序,并进行精细分割,如此反复进
行,保证了点分布的均匀性,但反复排序降低了算
法的时间效率
[1
飞为了更自由地划分空间,且划
分后各子块内点的数量较一致、划分后形态较优,
同时考虑到算法的执行效率,本文设计了一种基
于栅格统计和二叉树的自适应空间划分方法,以
期更好地应用于类似的空间分析算法中。
1
算法原理
点集自适应空间划分就是根据原始散乱点集
的规模和空间分布特征将点集灵活地划分为若干
子集,各子集内点的数量应大致相同,且各子集的
空间形态较优。参考相关空间分析算法和其他划
分方法中的自适应划分思路,同时考虑到栅格辅
助的方法能有效地提高空间数据分析效率,借鉴
文献[1
8]
中把栅格作为空间数据索引、快速检索
空间数据的思路,本文设计的方法如下。
图
1
为平面空间的散乱点集,为对散乱点集
建立空间索引,需建立辅助栅格场,首先把全图划
分为
MXN
的栅格,再对点集进行遍历,计算每
个点所属栅格的行列号,并统计每个栅格内的点
项目来源:江苏高校优势学科建设工程资助项目;国家基础科学人才培养基金能力提高资助项目
(]0830518)
。
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weixin_38627769
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