地形可视性分析与应用

第一部分 地形可视性分析理论与方法

第1章 地形可视性分析概述

1.1 概念与内涵

1.2 分类与特点

1.2.1 点分析

1.2.2 路径分析

1.2.3 区域分析

1.2.4 可视性面分析

1.3 典型应用

1.3.1 观察点设置问题

1.3.2 路径规划问题

第2章 地形建模基础

2.1 数字高程模型DEM

2.1.1 DEM的生成途径

2.1.2 建立DEM表面的插值方法

2.2 等高线模型

2.3 格网模型

2.3.1 不规则三角形格网TIN模型

2.3.2 规则格网RSG模型

2.4 地形模型的高程校正

第3章 可视性分析基础

3.1 视线

3.2 视线计算

3.3 视域

3.4 视域算法

3.4.1 无复用逐点计算法

3.4.2 复用向内最近点法

3.4.3 复用向外逐点计算法

3.5 视域算法比较分析

3.5.1 视域算法的效率比较与分析

3.5.2 视域算法的准确度比较与分析

第4章 地形可视性与无线电波传播

4.1 传播模型概述

4.2 Longley-Rice传播模型

4.2.1 基本参数

4.2.2 额外参数

4.2.3 传输损耗计算

4.2.4 无线电地平线以内的损耗

4.2.5 衍射衰减Ad

4.2.6 散射衰减As

4.3 实测计算实例

4.3.1 地理位置部署

4.3.2 节点间可视性分析

4.3.3 节点间路径衰减计算

4.4 可视度与可通性的定性关系

第二部分 地形可视性分析应用——观察点设置问题

第5章 观察点设置问题概述

5.1 问题的数学建模

5.2 现有解决方法概述与比较分析

5.2.1 基于TIN的解决方法

5.2.2 基于RSG的解决方法

5.3 观察点设置问题解决新思路

第6章 基于隶属云理论的云模拟退火算法——CSA

6.1 隶属云理论

6.1.1 云理论基本概念

6.1.2 X条件云发生器

6.1.3 Y条件云发生器

6.2 云模拟退火算法——CSA

6.2.1 CSA算法流程

6.2.2 CSA的温度生成过程

6.2.3 CSA的状态接受过程

6.3 CSA算法收敛性分析

6.4 典型函数优化应用结果与分析

6.5 CSA算法应用观察点设置问题的结果与分析

第7章 适于观察点设置问题的改进模拟退火算法——ISA

7.1 问题相关的退温函数设计

7.2 基于Y云发生器的改进温度产生过程

7.3 基于X云发生器的改进状态生成过程

7.4 改进模拟退火算法——ISA

7.4.1 ISA算法的流程

7.4.2 ISA算法的状态接受过程

7.5 ISA算法应用于观察点设置问题的结果与分析

第8章 基于离散余弦变换的地形数据内插方法——DCTI

8.1 地形的离散余弦变换

8.2 DCTI方法描述

8.2.1 基于DCT的地形降分辨率内插方法

8.2.2 基于DcT的地形升分辨率内插方法

8.2.3 基于DCT的地形混合分辨率内插方法

8.3 DCTI方法性能的理论分析与比较

8.3.1 DCTI方法对地形高程均值的影响分析

8.3.2 DCTI方法与基于小波变换的地形内插方法的分析比较

8.4 DCTI方法性能的实验分析与比较

8.4.1 地形降分辨率内插实验结果与分析

8.4.2 地形升分辨率内插实验结果

8.4.3 地形混合分辨率内插实验结果

8.5 五种典型内插方法对于视域计算影响的比较分析

第9章 观察点设置问题的多分辨率处理方法——MRP

9.1 地形数据分辨率对问题解决的影响

9.2 基于ISA和DCTI的多分辨率处理方法——MRP

9.3 MRP方法的实验结果与分析

9.3.1 实验地形样本数据

9.3.2 实验方法与结果分析

9.4 使用MRP方法解决通信基站设置问题

第三部分 地形可视性分析应用——路径规划问题

第10章 基于可视性的路径规划问题建模

10.1 视域与反向视域

10.2 最小可视覆盖

10.3 平均视距最大路径问题建模

10.4 可视覆盖最小最短路径问题建模

10.5 平均视距最小问题建模

第11章 平均视距最大路径规划

11.1 平均视距最大路径的基本性质

11.2 混合进化算法

11.2.1 参数调整

11.2.2 局部搜索

11.2.3 Memetic算法

11.3 平均视距最大路径的进化搜索算法

11.3.1 染色体结构与种群初始化

11.3.2 进化算子

11.3.3 变异算子的动态调整

11.3.4 局部搜索

11.3.5 算法描述

11.4 实验结果与分析

11.4.1 变异方式选择概率动态调整

11.4.2 与模拟退火算法的比较

第12章 平均视距最小路径规划

12.1 单目标问题的多目标化

12.2 基于多目标化的平均视距最小路径规划方法

12.2.1 选择机制

12.2.2 Archive

12.2.3 自适应调整变异算子

12.2.4 算法描述

12.3 实验结果

第13章 可视覆盖最小最短路径规划

13.1 多权最短路径问题概述

13.2 多目标进化算法

13.2.1 概述

13.2.2 多目标Memetic算法

13.2.3 多目标优化性能评估方法

13.2.4 超体积在搜索算法中的应用

13.3 基于混合进化算法的可视覆盖最小最短路径

13.3.1 局部搜索方法

13.3.2 Archive

13.3.3 算法描述

13.3.4 实验结果

13.4 基于超体积的可视覆盖最小最短路径进化算法

13.4.1 参考点的选择

13.4.2 超体积贡献

13.4.3 选择与种群更新

13.4.4 算法描述

13.4.5 与其他方法比较

13.4.6 实验结果

参考文献

地形可视性分析是运用计算几何原理和计算机图形学技术解决地形上观察点集合和目标点集合之间的可视性问题，是地理空间分析的一个重要组成部分。《地形可视性分析与应用》从地形可视性分析的基础理论和方法出发，结合“观察点设置”和“路径规划”两类该领域的典型应用，详细介绍了地形可视性分析在实际应用过程中的问题建模、算法设计和结果分析等关键环节的方法与技术，并辅以大量实验结果作为支撑。
　　《地形可视性分析与应用》可作为地理信息系统和计算机应用技术相关专业硕士、博士研究生的教学参考书，也可以供地形可视性分析领域相关科研工作者和工程技术人员参考。