基于加权Voronoi图的城市经济区划分方法探讨

在分析目前划分城市经济区的方法的基础上，考虑到加权Voronoi图几何性质的独特性、在空间分割上的合理性以及计算机自动生成的可行性，试图将其应用于城市体系研究．通过深入分析城市断裂点理论的性质，并应用加权Voronoi图对其扩展，发现了包括传统断裂点在内的城市吸引范围的理论上的准确边界，提出了“断裂弧”的概念．通过构建两种不同形式的加权Voronoi图，提出了确定区域中心城市和划分城市经济区的新方法，并以河南省为例进行了实证分析．     

加权Voronoi区域面积的计算方法

加权Voronoi图是Voronoi图定义的扩展.加权Voronoi区域的面积是加权Voronoi图的一个重要的物理属性.给出了加权Voronoi区域面积的计算方法,即对给定的母点坐标和权重,先求出各Voronoi区域边界上相邻两顶点间的Voronoi边的属性数据,并将每个闭合边界上的属性数据存放在一个循环链表中,最后根据各个循环链表中的数据,计算出各加权Voronoi区域的面积.     

基于加权Voronoi图的四川主要城市空间影响范围分析

城市作为一个社会、经济和物质实体,对周围区域有着吸引和辐射影响,城市空间影响范围反映了一个城市的综合实力,是城市综合实力在地理空间上的体现。对城市空间影响范围的分析与划分,有利于明确城市间空间相互作用的状况,对研究城市的合理布局,促进区域社会主义市场经济的发展有重要的意义。通过选取反映城市综合实力的13项指标,经主成分分析后得到四川省21个城市的综合实力得分值作为权重,采用加权Voronoi图划分得到四川省主要城市的空间影响范围图。研究结果表明,利用加权Voronoi图能够较为真实地反映出四川省主要城市的空间影响范围,为城市规划和区域经济发展提供引导与决策服务。     

基于断裂点理论和网络加权Voronoi图分析的北京市商业中心辐射域研究

城市断裂点理论作为城市地理学经典理论,与Voronoi图结合将是划分城市商业中心空间势力范围的一种有效工具.尝试对北京市主要商业中心的辐射范围进行了划分,实现了基于道路网络分析的网络Voronoi图和网络加权Voronoi图的构建.对道路系统更新前后构建的网络Voronoi图比较分析,表明构建网络加权Voronoi图是模拟商业中心辐射域的一种有效方法.将断裂点理论与网络加权Voronoi面域图结合,模拟出北京市主城区道路系统更新前后商业中心不同的辐射域空间格局变化,并提取了辐射域覆盖面积、覆盖人口、路网长度、路网密度等信息.实验结果表明:网络加权Voronoi面域图在模拟商业中心辐射域时更加接近地理实际;道路系统更新升级对于商业中心辐射空间格局变化影响明显;商业中心自身规模影响其辐射域的扩张趋势.     

传感器网络中基于加权Voronoi图的能量均衡数据采集算法

基于乘法加权Voronoi图在稀疏无线传感器网络中设计了一条优化的数据采集路径.在这个优化路径中,移动采集节点访问一个虚拟Voronoi图的节点子集进行数据收集.这个Voronoi图节点子集是通过精心设计的迭代过程生成的,在给定通信半径内,能够覆盖所有的传感器节点,同时考虑了传感器节点的能量均衡消耗.连接Voronoi节点子集形成的优化路径缩短了数据采集路径的长度,从而缩短了数据采集时延.通过调整虚拟Voronoi图的覆盖系数,可实现满足不同要求的综合考虑时延与能量消耗的折中方案.     

基于空间改进型Voronoi图的路径规划研究

三维空间路径规划在某些特殊情况下必不可少，如无人机为了降低敌雷达的探测概率，利用山谷或其他特殊地形飞行.在原有基于平面Voronoi图的路径规划基础上，将Voronoi图的概念进行了推广，提出了“空间改进型Voronoi图”的概念.研究了不同威胁体下“空间改进型Voronoi图”构图的一些基本原则，包括不同威胁体下“空间改进型Voronoi图”作图法，以及突发威胁体下空间局部路径重规划区域原则和空间局部最优路径选择原则等.仿真结果表明整个模型构架的基本思路可行.     

Voronoi图的扩展、生成及其应用于界定城市空间影响范围

在总结国内外文献的基础上，提出了常规Voronoi图的两种扩展形式，即线的加权Voronoi图和面的加权Voronoi图，并在地理信息系统软件Are/Info的支持下，实现了基于栅格方法的若干类Voronoi图的自动构建，这种方法可以处理任意图形的线状和面状发生元情形。以界定河南省城市空间影响范围为例，尝试了发生元为离散点集的常规Voronoi图和国权Voronoi图应用于界定城市空间影响范围的试验研究。     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖算法研究

网络覆盖技术决定了无线传感器网络对物理世界和目标区域的监测能力.对于给定的被监测区域,如何达到最大的覆盖率,提高布撒方的防御能力,是覆盖控制中必须考虑的问题.Voronoi图具有良好的邻近性、邻接性、最大圆、快速划分区域和增删节点的特性.本文提出了一种基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖算法,来定位覆盖漏洞区域,将未被覆盖的Voronoi图顶点加入到监测点中以提高被监测区域的覆盖率,并且研究了不同感知半径下传感器节点数量和覆盖率的关系.仿真结果表明,基于Voronoi图的覆盖算法有效的提高了网络覆盖率,从35.41％提高到了100.02％,且网络覆盖率随着传感器节点的感知半径的增大而提高.该算法容易实现,复杂度低,实验结果验证了算法的正确性.     

基于Voronoi图的开封市域城镇影响范围和等级体系研究

在充分理解Voronoi图性质的基础上,以乡镇为基本单元,运用Voronoi图对开封市域内95个城镇空间影响范围进行划分,并依据各个城镇的属性数据,运用自下而上搜索局部属性最大值点的方法,寻找各个级别的区域中心城镇,从而得出18个一级局部中心、6个二级局部中心、2个三级局部中心和开封这一最高中心的等级体系.     

关于加权Voronoi图离散构造法的正确性研究

针对加权Voronoi图离散构造法的正确性问题,系统研究了Voronoi图的原始定义和性质,并对照加权Voronoi图的逐点扫描算法,发现离散构造法是一个粗略的算法,在生成具有多个离散区域的加权Voronoi图时,该算法不正确;通过实验也证实了离散构造法的错误。通过分析离散构造法的算法,发现其扩展终止条件有错误,提出了相应的改进算法,保证了算法结果的正确性。     

基于Delaunay三角网的三维Voronoi单胞体积计算

根据Voronoi单胞的定义,在已知Voronoi单胞顶点的前提下,利用Delaunay三角网将Voronoi单胞划分成若干四面体,通过求解四面体的体积得到Voronoi单胞的体积,最后应用算例验证了该方法的可行性。     

基于Voronoi图的空间区域划分算法

考虑到空间划分的复杂性,将有限维分布不均匀的空间划分为均匀的空间是一个很复杂的过程.针对Voronoi图诸多性质中的最近邻特性,提出利用Voronoi图划分空间区域,定义了一个单位覆盖空间,运用点替换规则和迭代法划分空间,并将分块区域内的点集标记颜色,位于同一分块内的点有相同的特性,从而把平面或维空间划分为有周期性或准...     

Voronoi图混合栅格算法改进研究

针对分区加权Voronoi图混合栅格算法中重叠区域处理问题,系统研究了分区加权Voronoi图模拟生长法和逐点扫描法的原始定义和性质,发现混合栅格算法在重叠区域处理上不够精细,从而改进了混合栅格算法中关于重叠区域内点的生成元隶属判定问题。同时,提出了用于扇区填充和重叠区域处理的特定算法。通过实验证明了改进算法在效率上优于原算法。     

具有结果多样性的近似子图查询算法

针对大型图中的各种top-k近似子图查询算法存在的顶点重叠度高、无法满足多样性匹配结果输出等问题,提出具有最大顶点覆盖集的多样性近似子图查询算法.该算法建立基于近邻关系和基于区域划分的双重索引,并为相互关系紧密的同标号顶点建立簇索引.在图查询过程中,利用近邻特征为查询图中的每个顶点快速筛选出满足局部匹配要求的候选顶点集,并从不同区域找到多个满足要求的近似匹配子图,避免了查询结果间的高重复率.同时,基于区域和同标号近邻簇的划分,优先查找属于不同划分或不同簇顶点的匹配,减少了不同区域划分间的交互,提高了查询的效率.在大量数据集上的实验结果验证了该算法在查询效率和结果多样性等方面的有效性.     

一种通用的角平分线网络构造算法

运用Voronoi图构造骨架是一种描述图形形状信息的方法。在平面Voronoi图中，由于有优顶点的存在，出现了Voronoi边为曲线的情况，而角平分线网络图为线性图，可近似替代Voronoi图。由此提出了一种通用的角平分线网络构造算法，它可直接从图形边界出发构造角平分线网络图，并适用于任意图形。     

基于Voronoi图的无线Mesh网络网关部署算法

将Voronoi图应用于无线Mesh网络网关部署问题中,提出了基于Voronoi图的无线Mesh网络网关部署算法.算法首先根据已知AP(access point)位置对网络拓扑图进行Voronoi划分,使得每个终端与其最邻近的AP属于同一区域;然后提取每个Voronoi区域与相邻区域的交点作为备选网关位置,依次计算以每个备选网关作为根节点的网络最小生成树;最后将生成树权值最小、跳数最少的输出作为部署结果.NS2仿真结果表明,在经过Voronoi划分的较小规模网络场景下,所提出算法的丢包率、转发包数量等性能均优于最小权值算法和随机算法.     

基于多细节路网Voronoi层次模型的最优路径算法

随着城市交通的日渐拥堵,最优路径算法已然成为众多研究学者共同关注的话题。本文在分析了线Voronoi图相关特性的基础上,构建了基于路段的Voronoi图层及其相对应的Voronoi多细节层次模型。在此基础上,结合空间层次推理的思想,本文进一步设计了一种基于线Voronoi图的最优路径算法,该算法首先利用起止点所在的Voronoi区域查找路径的主干部分,在找到的路径中,如果相应小区域内对应的道路不连通,则获取相关区域内的次级路网数据及其对应的Voronoi数据,继续计算最优路径,直到形成一个连通路段的集合。在此基础上,计算由起止点连接路径主干部分的分支路径。实验证明,该算法不仅符合人们对出行线路规划时的思维过程,还能有效地缩短车辆的出行时间,为人们的出行提供可靠、快捷的诱导策略。     

基于加权Voronoi图的安徽省城市影响范围及经济区域划分

确定中心城市的影响范围对城市规划与城市经济区划具有重要意义.通过选取反应城市影响范围的综合指标体系,运用主成份分析及数据变换的方法,确定了安徽省地级中心城市的强度,将城市断裂点理论与加权Voronoi图相结合,实现了对各中心城市空间影响范围的界定和生成.依据安徽省政府提出的"两带三片"区划理论,结合划分的城市影响范围,将17个城市的不同影响区域进行合并,确定了安徽省五个大区的具体覆盖区域.     

基于林火风险的高压输电线路无人机巡检路径规划

跨越林区的高压输电线路建设存在诱发森林火灾的风险,因此必须重视高压输电线路的巡检工作。目前,以防范林区火灾风险为目的开展的无人机巡检路径规划的相关研究较少,且已有研究未针对电网系统的运维安全,也未考虑各火灾风险因素间的相互影响。因此,该文提出一种基于网络分析法(analytic network process, ANP)和遗传算法(genetic algorithm, GA)的森林电网无人机巡检路径规划方法。首先结合历史数据和实地调研,识别出影响森林火灾风险的典型因素,并对所在线路及周边林区开展火灾风险评估,划分出高火险区域;再将这些高火险区域设置为巡检节点,基于GA规划出最短的无人机巡检路径。此外,提出一种基于最大偏转角约束的路径优化方法,对路径中不满足最大偏转角约束的节点进行了优化。该文以中国安徽省某重要输电通道线路3542#—3547#为应用对象,评估得出了线路周边存在10处高火险区域,规划出长度为5 391.72 m的无人机巡检路径,再利用最大偏转角约束的方法进行路径优化,优化后的路径总长为5 401.36 m,仅比原路径增长了0.179%。该文提出的无人机巡检路径规划方法以火...     

基于Voronoi图的无人机航路改进规划

针对传统B样条插值法在无人机航线优化路径中的不足,基于Voronoi图提出一种新的快速优化航路算法.首先根据最短路径算法在Voronoi图中生成初始路径,然后在路程时长和权重大小最优的情形下,采用该优化算法对路径中构成不可飞夹角的各节点进行更新和替换,生成一条最优路径.该算法解决了因初始路径不合理导致无人机不可飞的情形,同时保证了航路中威胁代价和燃油代价的最优.实验结果表明,该算法满足航路规划的有效性和合理性.