球面剖分模型的架构与编码分析

基于大量学者的研究成果,本文较系统地探讨了球面剖分模型的架构特点与编码方式。首先,论述了已有多种球面剖分模型的组成与特点,包括经纬度格网模型、正多面体格网模型和自适应格网模型等三类,通过对比其剖分效率、边界变形、复杂程度等方面明确了不同球面剖分模型之间的优势与不足。在此基础上,从编码方式和面片编码邻域查找等角度总结分析了多种常用球面剖分编码模型,包括QTM、SQT、LEE等,以从中发现适合特定应用的优化编码模型,为实现基于球面剖分模型的数据组织与管理提供参考依据。     

基于球面离散格网的遥感数据剖分编目模型研究

针对目前各个遥感数据的编目多样,缺乏全球统一的遥感数据编目体系的现状,本文基于球面剖分模型,参考并借鉴成熟的文献信息编目的相关理论,系统构建了全新的全球遥感数据剖分编目模型,以期更有效地组织、存储和管理大范围多尺度的遥感数据。首先,介绍了文献数据的编目理论和球面剖分格网的基本框架,然后探讨了基于全球剖分格网的遥感数据面片编目方法,其中包括描述著录方法和标引著录方法,最后设计了遥感剖分编目数据的管理框架和编目服务器的组织方法。研究表明,基于球面离散格网的遥感数据剖分编目模型为实现遥感数据的全球化、层次化和规范化管理提供了坚实的理论基础。     

地球空间网格编码技术分析

地球空间网格是将地球空间区域剖分成不同尺度单元的空间参考系统。网格编码利用地理空间位置的结构化索引表达技术，将代码分配给地球空间网格系统的每个网格单元，实现网格位置的统一标识。对照统一规则递归剖分形成的多层次、多分辨率全球的地球空间网格系统编码的要求，本文在分析当前地球空间索引标识技术方法的基础上，探讨地球空间网格编码方案，以实现地球空间网格单元的统一标识，并可通过代码描述网格单元空间位置，反映网格单元间的空间关系。     

全球剖分的地理格网化区位标志

针对多元、多尺度地理国情监测数据的统一空间化组织关联问题,该文基于2n一维整型数组地理坐标的全球剖分参考格网及区位标志模型,提出了一种具有全球通用性与唯一性的地理格网化区位标识方法。通过该标志方法,能够对不同类型、不同尺度的地理国情监测数据进行一致性剖分聚合及区位标志,有利于提高同一区域内各类地理国情监测数据的整合与综合应用服务效率,同时为开展以地球剖分格网为空间统计单元的地理国情监测数据的统一空间组织关联提供了一种有效解决思路。     

球面地理网格剖分方案分析

为了便于空间数据描述、分析和比较,提出了直接在地球参考椭球面上构建全球地理网格的剖分模式,并逐渐成为地理网格剖分模型的重要发展方向。介绍了全球球面网格剖分的特点和发展现状,分析了当前球面网格剖分方法的分类;并在理想地理网格剖分标准的基础上,探讨了将其作为统一空间参考系的空间位置描述、空间数据集成和空间分析的全球球面网格剖分规则与方案,以及剖分所形成网格单元的位置描述方法。     

一种有效的多尺度时间段剖分方法与整数编码计算

围绕现有时间段编码存在的问题与现状,提出了一种时间段剖分编码方法:多尺度时间段的整数编码(multi-scale time segment integer coding,MTSIC)。该方法通过整数间形成的树状结构和大小排序,体现了不同尺度时间段间的先后、包含/被包含、相交等时间关系,最终实现了对多种尺度时间的统一整数编码化处理。在此基础上,还研究了MTSIC的时间关系的计算方法,用以支持基于时间段剖分的高效计算与查询,并初步探讨了MTSIC的应用方法与前景。试验表明,MTSIC的实现方便可靠,与传统方法转换便捷,在查询计算等方面具有很高的效率     

基于地图分幅拓展的全球剖分模型及其地址编码研究

针对现有诸多全球剖分模型与已有空间数据的存储结构严重不匹配现象,为了更有效地管理、组织和利用海量空间数据,设计基于地图分幅拓展的全球剖分模型.该模型以地图分幅划分方式为基础利用经纬度间隔对全球进行层次性割分,较高效地实现对现有空间数据直接存储和索引的目的.在分析该全球剖分模型的特性后,给出其剖分面片的层次结构,并在该结构的基础上利用Hilbert曲线设计剖分面片的层次性地址编码方式,建立模型的地址编码空问.罩论研究和试验表明,该剖分模型能够更有效地表达和管理多分辨率的全球空间数据.     

警用空间大数据区位标识方法及其应用

警用空间大数据为警务工作的开展提供了丰富的决策依据,但也带来了一些挑战,如大数据整合复杂、多尺度信息关联困难、区位标识不唯一等,不利于警务改革的深入发展。本文提出了基于区域的位置标识方法来解决存在的问题,方法基于剖分网格设计了警用空间大数据的区位编码方法,并以户籍的区位标识为例进行说明,最后对其应用进行了展望,从而为警用空间大数据的有效组织和高效应用等提供了一种新的解决思路。     

基于全球剖分网格的空间数据编码方法

针对不同平台的空间数据编码规则各不相同、互不一致,导致关联检索困难的问题,提出了一种基于GeoSOT全球剖分网格的空间数据编码方法,探讨了其特点与优势,分析了编码生成效率和基于此编码的空间数据检索效率。试验结果表明:基于GeoSOT全球剖分网格的空间数据编码算法耗时短、效率高;与传统的基于经纬度和R-树的空间数据检索相比,基于GeoSOT编码的检索在关系型数据库中效率提高显著,且查询的空间范围越小,效果越明显。     

地球剖分网格理论在影像处理中的应用

针对大区域遥感影像处理中数据组织和应用方面的技术难题,该文采用GeoSOT剖分网格体系理论的数据组织方法,建立影像型地理空间数据逻辑剖分与编码,同时提出了基于网格模板的影像按需快速拼接技术,依托空间剖分网格高精度的空间关系,直接从遥感影像中抽取所需的剖分面片进行几何拼图,实现了大区域遥感影像数据的快速组织和拼接,提高了数据浏览等应用的效率。在数据共享上,考虑到异构网络环境下数据实时共享的应用要求,设计了有限带宽条件下的智能传输策略。依托空间剖分网格天然的"多尺度、小面片"的特点,设计灵活的传输策略,在有限带宽网络条件下,以面片为单位,实现用户关心区域的目标信息的快速传输分发,改善数据传输效率和用户体验。     

位置主导的空时记录体系架构设计

针对传统空间数据记录体系在全球尺度空间数据管理中存在的弊端,如数据图幅范围缺乏大范围或全球统一标准管理、数据跨图幅接边处理复杂等问题,本文构建了一套以空间位置记录为核心、时间为属性、计算机集群为存储模式的空时记录体系。在剖析了传统空间数据记录模式基础上,探讨了空时记录体系的内涵与优势,并基于全球剖分模型及其编码(GeoID编码)着重设计了空时记录体系架构和结构功能,为全球海量空间数据的管理与组织提供了技术参考。     

基于正八面体的四孔六边形球面格网编码及索引

将正八面体上下相邻的两个三角形面片合并成一个四分体,建立二维坐标系,在此基础上采用六边形格网单元的层次编码方案,分析了不同位置格网单元的编码特征,提出了一种“孔4双轴查找算法”,实现了相应的邻接单元及父、子单元查找,并进行了相关实验及对比分析。结果表明,该算法和传统的Vince算法相比较,邻接单元查找速度提高了约900倍,父单元和子单元的查找速度均提高了约120倍。     

全球遥感数据剖分组织的GeoSOT网格应用

针对目前不同部门按自身行业特点采用不同数据网格的问题,为了寻求更适合与现有测绘数据组织体系兼容的遥感数据组织网格,本文分析了Worldwind、Google Earth、Google Maps、Bing Maps、天地图、GeoSOT网格和国家地形图图幅等数据网格,理论证明了GeoSOT网格与国家地形图图幅和其他网格具有很好的同构性,有利于与传统测绘数据的继承,适合作为全球遥感数据统一组织与管理网格。同时,在不改变现有数据组织体系的前提下,提出了基于GeoSOT全球遥感数据“虚拟一张网”的数据组织模型和数据整合方法。最后通过试验证明,基于GeoSOT遥感影像“虚拟一张网”的数据组织可有效提高遥感数据整合效率。     

基于线性四叉树的全球离散格网索引

将四元三角剖分的三角形格网组织成四叉树剖分的菱形块格网,以菱形块单元来进行数据的组织索引,通过线性四叉树成熟的Morton编码作为关键字来标识查找菱形块,并在此基础上经过改进来索引三角形格网、进行邻域搜索。     

地球剖分网格的地形量化模型

针对目前地形量化方法中,量化承载网格层级受限,且量化数据组织管理复杂的问题,提出了一种基于地球剖分网格的四边形网格的地形量化模型。该模型以GeoSOT地球剖分网格为支撑,通过GeoSOT网格编码实现了多层地形量化数据的关联、检索,为矢量数据和规则格网数据的量化处理、组织与存储以及量化数据聚合问题提供了方法。     

网络环境下全球影像的高效传输与调度策略

本文针对网络环境下实现全球影像数据的快速可视化所涉及的数据组织和传输调度策略等关键技术进行了探讨。在计算机屏幕分辨率限制的基础上,对全球数据的分块方法进行了优化,并提出了智能控制的多线程网络传输技术和多级缓存的数据流机制,最后通过实验表明,该技术方案是切实可行的,能够平稳快速地对全球范围内TB级影像数据进行浏览,满足了C/S模式下大规模影像数据实时漫游的要求。     

Geo-located Twitter as proxy for global mobility patterns

Pervasive presence of location-sharing services made it possible for researchers to gain an unprecedented access to the direct records of human activity in space and time. This article analyses geo-located Twitter messages in order to uncover global patterns of human mobility. Based on a dataset of almost a billion tweets recorded in 2012, we estimate the volume of international travelers by country of residence. Mobility profiles of different nations were examined based on such characteristics as mobility rate, radius of gyration, diversity of destinations, and inflow–outflow balance. Temporal patterns disclose the universally valid seasons of increased international mobility and the particular character of international travels of different nations. Our analysis of the community structure of the Twitter mobility network reveals spatially cohesive regions that follow the regional division of the world. We validate our result using global tourism statistics and mobility models provided by other authors and argue that Twitter is exceptionally useful for understanding and quantifying global mobility patterns.     

Digital Earth in support of global change research

Abstract

The Digital Earth concept as originally proposed by former US Vice president Al Gore is now well established and widely adopted internationally. Similarly, many researchers world-wide are studying the causes, effects and impacts of Global Change. The authors commence by describing a five-step approach to the development of Digital Earth technologies. This is followed by a detailed account of Digital Earth research and developments in China. The authors then present the research results of Global Change studies carried out in China, based on the Digital Earth approach. These research results are based on a classification of global change regions. This covers the following global change situations:

Forest and grassland fires in Northern China, temperate region desertification and dust storms, underground coal fires, deforestation and carbon sequestration, protection and utilisation of wetlands, Avian Influenza and the spread of diseases, Tibet Plateau uplift and sub-tropical monsoon climate region, and sea-level rise. The research results show that the environment does not behave in a way easily understood by the traditional disciplinary approach. Although man is clearly a contributing factor to certain Global Change aspects, such as underground coal fires, desertification, land use changes etc., many of the aspects of Global Change are naturally occurring phenomena which have been changing over centuries, and will continue to do so, no matter what actions we undertake to reverse these processes. Hence, in their conclusions, the authors propose that the communities involved in Digital Earth modelling and in Global Change research co-operate closer to overcome the limitations inherent in the current ‘conventional’ scientific approach, where scientists have very much stayed within their respective scientific boundaries. Such an integrated approach will enable us to build the next level of scientific infrastructure required to understand and predict naturally occurring environmental changes, as well as that of coupled human–environmental systems.