地理立体视频数据分析与模型设计

针对当前GIS中视频数据管理的功能较单一、检索方法单调的现状,通过分析、整合空间数据、视频数据,设计了一个地理立体视频数据模型(GeoSVDM),它包括视频、空间几何、专题属性、语义标注以及线性参照等要素,基于面向对象方法,抽象了视频帧及其位置、视域、视频片段及其轨迹等组件对象及其逻辑关系,并应用UML定义了模型结构。该模型通过建立视频对象与地理实体间的空间位置参照及语义参照关系,支持可视化、检索以及量测等多个应用功能,实现了地理立体视频对象数据组织与检索表达。试验表明,GeoSVDM具有功能丰富、集成化以及松耦合、灵活可扩展等优点,适合于地理立体视频的管理,并为GIS中应用可定位媒体提供了基础数据模型。     

三维场景中无人机地理视频数据的集成方法

建立无人机地理视频数据描述模型的核心要素包括描述无人机位置和姿态的空间数据、与空间数据对应的视频数据以及描述地理视频基本信息的元数据。对空间数据扩充时间线性参照,使其对应指定的视频帧或视频片段,通过空间数据、时间线性参照解算视频帧地理位置,将视频数据与空间数据集成,实现地理视频的查询、更新、三维渲染以及视频帧定位。以乌鲁木齐市白鸟湖新区为试验区,通过采集视频数据,同时结合OSG图形引擎设计了三维无人机视频GIS系统。系统测试表明,该文提出的无人机视频与三维GIS集成方法是可行的,且技术实现简单。应用分析表明,将无人机视频与三维GIS集成可提高视频影像判读效率,有利于获取更多空间属性信息,在城市安全、灾害监测等领域具有重要应用价值。     

基于视频的地理场景增强表达研究

视频具有表达直观、信息丰富、动态实时等特点,将其与GIS有机集成形成地理视频(GeoVideo),可更加形象的表达地理空间.该文利用视频分割技术将视频分割为具有不同摄像机运动状态的视频片段,针对摄像机运动的视频片段,采用摄像机跟踪(Camera Tracking)技术求算视频帧对应的摄像机内外参数,并基于地理视频数据模型,采用KML/XML描述视频帧、摄像机位置、摄像机姿态等之间的时空映射关系.最后,设计了原型系统,在网络环境中聚合地理信息服务、视频流媒体服务与KML文档服务等,实现了视频与三维地理场景的交互与融合.实验表明,基于该地理视频数据模型,利用视频数据可实现对地理场景的增强表达,使用户能更形象的认知地理空间.     

基于地理空间语义网络的多媒体电子地图系统

多媒体与数据库技术、电子地图系统空前发展,已使得它们之间相互结合更加紧密,出现了在电子地图系统、地理信息系统( GIS)应用多媒体技术表达地理穿梭间信息的趋势.针对地理空间知识和空间关系及人类认知特点,设计建立了基于地理空间语义网络和多媒体表达的电子地图系统,探讨了系统的组成、结构和功能,并对应用实例作了简要介绍.     

基于地理空间概念的地理元数据组织管理研究

数据共享一直是大型GIS应用的瓶颈问题。为了能给用户提供一个统一的地理空间的概念和地理数据访问方式,该文从地理元数据在共享平台中的重要作用入手,分析了地理空间的时空特性、绝对空间和相对空间、多尺度特征,探讨了共享平台设计的关键技术：空间数学基础,多级格网的Morton编码,元数据的多维数据模型组织,地理数据评价模型。在技术实现上采和分布式数据库系统的模式结构,并分析了地理数据注册、更新和查询方式。     

一种完全基于标准的Wab GIS实现框架

目前Web GIS技术的实现面临许多问题和挑战,其中,异构数据的交互性与客户端显示地图的图形质量问题比较突出。在数据的交互性方面,客户端往往只能与自己的服务器通讯,不能实时访问不同格式的分布式数据;在图形质量方面,现今的WebGIS多数使用栅格图像,不能任意缩放且不灵活。因此GIS行业的国际标准与规范是业界共识的解决问题的方案。笔者参考相关文献,结合开发实践,描述一种基于GML、WFS、SVG规范的Web GIS实现框架。1 Web GIS实现框架 用于实现该框架的核心技术之一的GML是OGC的抽象规范,是一个基于XML的地理特征编码标准,用于对地理信息进行建模、传输和存储;网络要素服务规范WFS是OGC的实现规范,它是作为一种数据访问机制提出的,用于异构数据基于GML要素层的获取,实现数据的互操作性;SVG作为W3C组织正式推荐的图像格式,是一种基于XML的开放的矢量图形描述语言。SVG元素指示如何绘制图像的一些指令,阅读器解释这些指令,并在指定设备上显示SVG图像。 GML+SVG+WFS框架使用标准的数据模型描述地理要素的一致性和语法,使来自不同数据源的数据可以不经过异构转换而实现共享。它采用GML进行数据编码和定义地理要素的联系,在元素层定义元数据,生成GML文件,允许在要素层方便地查询。在GML中使用XLinA来链     

GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模

在综合分析3D地质数据模型的基础上.提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和G0(:AD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型.ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联.实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持.     

面向车辆监控的LBS地图可视化技术研究

为解决LBS技术中组件式地理信息服务在车辆监控应用中研发成本和应用门槛较高的问题,基于第三方地图服务,研究分别从数据层、中间处理层与用户交互层出发,实现坐标系统转换、空间数据筛选与图形叠加等监控数据地图可视化关键技术,将数据层中不同源空间数据筛选转换成用户层中图形可视化交互信息。研究实现实时位置追踪与车辆行驶轨迹等基础功能,验证了监控数据地图可视化技术的可行性;并测试空间数据筛选技术的有效性,数据筛选率最高为30%。     

递归算法在改进基态修正时空数据模型多级历史回溯中的应用

在对基态修正时空数据模型研究现状和存在问题分析的基础上,以单个GIS空间对象的全生命周期管理为主线,解决其多级历史回溯过程中的效率和展现问题.提出一种改进基态修正时空数据模型的表述方式,并设计双向递归算法,实现空间数据在频繁变化下历史关系的高效检索.使用GIS时态播放器,以动画形式描述变更过程,直观展示空间对象的历史演变关系.最后,以地籍管理中的宗地变更为典型实例,建立应用系统,实现了宗地数据历史关系的有效管理.     

时空行为数据的GIS分析方法

基于时间地理学的概念模型,建立时空路径分析的GIS数据模型,并通过GIS三维可视化工具,实现了个体时空路径的三维可视化.运用2007年北京城市居民日常活动调查数据,对所提出的数据模型和方法进行实验.结果表明,时空行为数据的GIS分析方法有效地集成了GIS的空间分析和三维可视化功能,为人类时空行为数据的直观表现和分析提供了有效的技术手段.最后,讨论和展望了时空行为数据GIS分析方法的研究方向.     

多源地理大数据支撑下的地理事件建模与分析

地理事件作为描述地理过程的基本单元,逐渐成为地理信息科学（GIS）核心研究内容。由于受人类活动数据获取限制,GIS对地理事件的建模和分析主要关注事件所引起的地理空间要素变化及要素之间的相互影响与作用机制。然而,近年来随着基于位置服务数据（LBS）爆炸式的增长和人类活动大数据定量刻画手段的快速发展,地理事件对人类活动的影响以及公众对地理事件的网络参与度都引起了多个领域的广泛关注,对地理事件的时空认知、建模方法和分析框架提出了巨大的挑战。对此,本文首先深入分析了大数据时代地理事件的概念与分类体系;其次,基于地理事件的时空语义给出了基于图模型的事件数据建模,建立了事件本体及其次生或级联事件的“节点—边”表达结构,开展了事件自身时空演化及其前“因”后“果”的形式化描述;第三,从时空数据分析与挖掘的角度,给出了大数据时代地理事件建模与分析的整体框架,拟突破传统“地理实体空间”事件探测与分析方法的局限性,融合“虚拟空间”事件发现与传播模拟思路,实现多源地理大数据支撑下的面向地理事件的人类活动多尺度时空响应与区域差异分析;最后,本文以城市暴雨事件为例诠释了本文所提出的地理事件建模与分析方法,从城市和城市内部两个尺度进行了暴雨事件与人类活动的一致性响应及区域差异分析,得到了明确的结论,验证了前文分析框架的可行性与实用性。     

Spatiotemporal data model for network time geographic analysis in the era of big data

There has been a resurgence of interest in time geography studies due to emerging spatiotemporal big data in urban environments. However, the rapid increase in the volume, diversity, and intensity of spatiotemporal data poses a significant challenge with respect to the representation and computation of time geographic entities and relations in road networks. To address this challenge, a spatiotemporal data model is proposed in this article. The proposed spatiotemporal data model is based on a compressed linear reference (CLR) technique to transform network time geographic entities in three-dimensional (3D) (x, y, t) space to two-dimensional (2D) CLR space. Using the proposed spatiotemporal data model, network time geographic entities can be stored and managed in classical spatial databases. Efficient spatial operations and index structures can be directly utilized to implement spatiotemporal operations and queries for network time geographic entities in CLR space. To validate the proposed spatiotemporal data model, a prototype system is developed using existing 2D GIS techniques. A case study is performed using large-scale datasets of space-time paths and prisms. The case study indicates that the proposed spatiotemporal data model is effective and efficient for storing, managing, and querying large-scale datasets of network time geographic entities.     

虚拟地理环境的多维数据模型与地理过程表达

该文通过剖析虚拟地理环境所表达的地球表层空间与其在计算机空间的映射之间的关系,定义了一维、二维、三维及多维虚拟地理环境;指出虚拟地理环境与传统地图、GIS的区别及联系。阐述近年来虚拟地理环境研究对地理学乃至地球科学研究方法和手段的影响以及对地理科学思维方式和重点研究领域的影响。     

基于过程时空数据模型的城市地籍信息组织方法

以文献①中提出的基于过程的面向对象时空数据模型(POOSDM)为理论基础,将其应用于城市地籍信息管理系统中,以验证该模型的实践可行性。POOSDM是从时空语义建模的角度反映空间对象的演变过程,以及在这个过程中产生的事件因果联系,并且通过过程语义和面向对象思想的结合解决了时空动态数据的组织、存储和查询问题。通过分析城市地籍信息的时空变化特点,研究以POOSDM为基础的地籍地理实体对象化描述过程、相关定义和对象构建方法,探索城市地籍综合信息的组织方法和演变过程,为城市地籍时空数据管理提供新思路。     

Multicriteria generalization (MCG): a decision-making framework for formalizing multiscale environmental data reduction

Environmental simulation models need automated geographic data reduction methods to optimize the use of high-resolution data in complex environmental models. Advanced map generalization methods have been developed for multiscale geographic data representation. In the case of map generalization, positional, geometric and topological constraints are focused on to improve map legibility and communication of geographic semantics. In the context of environmental modelling, in addition to the spatial criteria, domain criteria and constraints also need to be considered. Currently, due to the absence of domain-specific generalization methods, modellers resort to ad hoc methods of manual digitization or use cartographic methods available in off-the-shelf software. Such manual methods are not feasible solutions when large data sets are to be processed, thus limiting modellers to the single-scale representations. Automated map generalization methods can rarely be used with confidence because simplified data sets may violate domain semantics and may also result in suboptimal model performance. For best modelling results, it is necessary to prioritize domain criteria and constraints during data generalization. Modellers should also be able to automate the generalization techniques and explore the trade-off between model efficiency and model simulation quality for alternative versions of input geographic data at different geographic scales. Based on our long-term research with experts in the analytic element method of groundwater modelling, we developed the multicriteria generalization (MCG) framework as a constraint-based approach to automated geographic data reduction. The MCG framework is based on the spatial multicriteria decision-making paradigm since multiscale data modelling is too complex to be fully automated and should be driven by modellers at each stage. Apart from a detailed discussion of the theoretical aspects of the MCG framework, we discuss two groundwater data modelling experiments that demonstrate how MCG is not just a framework for automated data reduction, but an approach for systematically exploring model performance at multiple geographic scales. Experimental results clearly indicate the benefits of MCG-based data reduction and encourage us to continue expanding the scope of and implement MCG for multiple application domains.     

利用场模型拓扑表达GIS中的地理目标

该文阐述为了实现在GIS中描述自然界里带有模糊不确定性的地理目标 ,扩充GIS的模糊查询功能 ,首先基于集合论思想探讨了确定性地理目标的代数解析表达与其拓扑表达 ,指出了确定性点、线、面之间拓扑表达的构成机理 ;然后 ,基于场模型建立了模糊地理目标的空间表达 ,分析了模糊地理目标的位置不确定性 ,进而建立了模糊地理目标的拓扑表达模型 ,即点集拓扑内部、边界和外部。分析表明 ,公认的Egenhofer模型是该文模型在地理目标不带有误差或不确定性情况下的特例。最后 ,与Clementini(1996 )提出的模型做了比较分析 ,表明了该文模型的合理性。     

海量栅格地理数据的组织与调度

针对目前海量栅格地理数据量大、结构复杂且难于管理与维护的现状,通过分析传统金字塔模型中瓦片的划分及编码方式,提出多金字塔混合组织模型,即在一个主体金字塔中,可任意包含多个子金字塔,各子金字塔模型相互独立且可部署在不同主机,从而便于数据独立制作与管理。分析子金字塔的标识及其瓦片编码,在数据组织的基础上,讨论栅格数据在显示过程中位于不同数据组织模型及不同操作下的具体调度方式。