测绘学报2024,Vol.53Issue(1) :146-157.DOI:10.11947/j.AGCS.2024.20230005

知识引导的碎片化栅格地形图比例尺智能识别

Knowledge-guided intelligent recognition of the scale for fragmented raster topographic maps

任加新 刘万增 陈军 张蓝 陶远 朱秀丽 赵婷婷 李然 翟曦 王海清 周晓光 侯东阳 王勇
测绘学报2024,Vol.53Issue(1) :146-157.DOI:10.11947/j.AGCS.2024.20230005
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知识引导的碎片化栅格地形图比例尺智能识别

Knowledge-guided intelligent recognition of the scale for fragmented raster topographic maps

任加新 1刘万增 2陈军 3张蓝 4陶远 4朱秀丽 2赵婷婷 2李然 2翟曦 2王海清 2周晓光 5侯东阳 5王勇6
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作者信息

  • 1. 中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083;国家基础地理信息中心,北京 100830;自然资源部时空信息与智能服务重点实验室,北京 100830
  • 2. 国家基础地理信息中心,北京 100830;自然资源部时空信息与智能服务重点实验室,北京 100830;湖北珞珈实验室,湖北武汉 430079
  • 3. 国家基础地理信息中心,北京 100830;自然资源部时空信息与智能服务重点实验室,北京 100830
  • 4. 国家基础地理信息中心,北京 100830;自然资源部时空信息与智能服务重点实验室,北京 100830;中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116
  • 5. 中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083
  • 6. 中国测绘科学研究院,北京 100830
  • 折叠

摘要

比例尺是确定地形图秘密等级的重要依据.本文针对碎片化栅格地形图比例尺判定的难题,通过凝练地图尺度特征先验知识,引导构建专家知识图像金字塔数据集(EKIPD),然后使用深度卷积神经网络算法进行建模,构建以知识为引导,以数据为驱动,以算法为核心的知识、数据与深度卷积神经网络耦合的混合智能模型.统计EKIPD中不同尺寸碎片化地形图的样本分布得到最优识别尺寸(ORS),然后以ORS为步长对待识别地形图进行切分;对每个子图分别使用模型进行预测,集成子图的预测结果得到碎片化栅格地形图的比例尺.经过试验验证,本文方法的识别精度在97%左右,证明了本文方法的有效性.

Abstract

Determining the topographic map scale is a critical basis for assessing the degree of confidentiality of topographic maps.In this study,we propose a solution to the challenge of estimating the scale of fragmented raster topographic maps by leveraging a priori knowledge of scale-related features,constructing an expert knowledge image pyramid dataset(EKIPD)un-der guided expert knowledge,and applying deep convolutional neural network algorithms to create a hybrid intelligent model that synergistically combines knowledge,data,and algorithm.The EKIPD dataset captures a representative sample distribu-tion of fragmented topographic maps of varying sizes,which enables us to statistically determine the optimal recognition size(ORS)for sub-map recognition.The ORS then serves as a stepping threshold to partition the topographic maps into recogniza-ble sub-maps.Each sub-map is independently processed through the model to obtain individual predictions,which are subse-quently integrated to infer the map scale.Experimental validation shows that this method achieves an accuracy of approximate-ly 97%,demonstrating its efficacy.

关键词

智能化测绘/专家知识/混合智能/栅格地形图/比例尺识别/深度卷积神经网络

Key words

intelligentized surveying and mapping/expert knowledge/hybrid intelligence/raster topographic map/scale rec-ognition/deep convolutional neural network

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基金项目

国家自然科学基金重大项目(42394062)

国家重点研发计划(2022YFB3904205)

湖北珞珈实验室开放基金资助项目(220100037)

出版年

2024
测绘学报
中国测绘学会

测绘学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.602
ISSN:1001-1595
被引量3
参考文献量29
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