地理空间可视分析及其研究方向综述

介绍了可视分析的概念和内涵,分析了可视分析与可视化、地理空间可视分析等概念的关系。研究了地理空间可视分析的概念和内涵,在此基础上提出了地理空间可视分析的5个重要研究方向:面向可视分析的地理空间数据转换;多维地理空间数据的深层可视化表达和分析;地理空间可视分析推理;地理空间数据的协同可视分析和决策;地理空间数据可视分析工具的设计和评估。     

丝绸之路经济带的地理空间认知框架研究

针对现有的丝绸之路经济带研究主要集中在人文角度的描述、统计和分析,缺少形象的空间思维手段和对经济带战略全局的整体把控的现状,该文在分析丝绸之路经济带地理特点的基础上,提出了丝绸之路经济带地理空间认知框架,认为丝绸之路经济带的地理空间认知是从概念空间、数据空间到信息空间、知识空间,最后形成智慧空间的认知深化过程,并重点研究了专家认知和用户认知两个关键环节。在此框架下,该文结合丝绸之路经济带的地理特点和测绘地理信息行业的技术现状从地理概念、地理数据、专家认知和用户认知四个方面分析了丝绸之路经济带的主要认知内容。研究表明,用户地理空间认知的深化程度依赖于前期的专家认知成果,专家在认知过程中必须时刻围绕用户的地理空间认知需求,专家认知和用户认知是地理空间认知有机统一的两个核心环节,不可割裂或偏废;直观的地理概念、准确的地理数据、丰富的专家经验和便捷的分析工具是科学认知丝绸之路经济带的技术保障,可以为区域经济合作战略的实施提供更多的地理智慧。     

八方向模糊不均匀划分及参考点位误差所致不确定性分析

方向概念的模糊性和空间数据固有的不确定性导致了方向关系的复杂性,在空间关系描述和推理研究中需要考虑空间数据的不确定性和方向概念的模糊性。在四方向模型中各方向片是等角划分;在八方向模型中4个主要方向片各占60°,4个次要方向片各占30°。利用区间二型模糊集理论建立了顾及参考点点位误差的八方向模糊不均匀划分模型,基于区间二型模糊集讨论了方向主隶属度成员函数和隶属度的不确定性。对比分析了八方向模糊不均匀划分模型与锥形模型的区别,讨论了具有点位误差的参考点与线和多边形的方向关系计算过程,通过两个实例分析了该模型的特点和点与多边形方向关系的确定方法。     

空间方向关系基础性问题研究

空间方向关系是GIS的重要理论问题，但目前关于它的研究尚处于很不系统的阶段。相关文献大部分专注于空间方向关系的形式化描述模型研究，而忽视了对概念等基础性理论的剖析，本文阐述了研究空间方向关系的意义，空间方向关系的参考框架、性质、特点及分类体系等重要问题，以促进其他相关研究工作的开展。     

观测有效性的度量方法

基于Hilbert空间理论 ,通过对观测方程的系数阵实施格拉姆_施密特 (Gram_Schmidt,G_S)正交化过程 ,分析观测的两个特性 ,从一个新的角度论证了参数估计的必要观测问题 ,以及多余观测与必要观测的关系 ;用欧氏范数‖·‖2 和Frobenius‖·‖ F 范数作为基本度量工具对观测提供参数估计的信息量进行度量分析 ,研究观测的有效性和参数估计的可靠性。采用观测空间分析方法研究了测绘学科中必要观测、多余观测等基本概念 ;提出了观测信息量、观测有效性的概念和相应的度量方法 ;从观测的空间结构出发分析参数估计系统的可靠性 ,从一个侧面扩展和丰富了测绘学中的可靠性理论 ;丰富了研究测绘学中一些基本问题的分析方法 ,也为信息学中的数据挖掘问题提供了一种分析思路     

基于元拓扑关系的线面空间关系集成表达模型

空间关系的研究在空间冲突检测、制图综合、空间查询和分析等方面都有着重要的应用。对空间关系进行细化、集成描述,以解决生产与工程实践中的问题,已经成为空间关系的一个重要研究方向。本文分析了目前线面空间关系集成表达方法的不足,通过对线面简单拓扑关系的分析和类型划分,提出了元拓扑关系的概念;研究了元拓扑关系的方位、方向和元拓扑关系之间的连接方式,并提出了线面复合关系的集成表达模型;提出了空间关系集成表达模型的评价指标,并利用该指标对本文提出的模型特点进行了分析。     

基于自适应采样粒度模型的空间方向关系模糊描述方法

针对空间方向关系具有不确定性的特点以及现有的方向关系表达方法的局限性,结合模糊理论分析方向隶属函数的基本特征,建立基于非线性隶属函数的8方向模糊描述参考框架。分析空间目标间的距离、尺寸、形状等因素对方向关系的影响,提出空间目标的自适应采样粒度模型。在保证空间方向关系一致性的前提下,对空间对象进行采样处理生成合适大小的点集。在8方向模糊描述参考框架下,统计点集之间的8个方向模糊矩阵,得到空间对象之间在各方向概念上的隶属程度,实现空间方向关系的细节模糊描述。通过实例分析验证该模糊描述方法的可行性和有效性。     

空间决策支持的技术框架

从问题决策的角度提出了空间决策的概念和特点,分析了空间决策支持在不同决策阶段的作用,划分了空间决策支持系统的任务层次,构建了空间决策支持的方法体系,提出了需要研究解决的关键技术,为空间决策支持技术的深入研究提供了一个较为完整的技术框架。     

虚拟地理环境认知与表达研究初步

分析了地理学的地理环境与当前地理信息技术中的地理空间两者概念之间的差异,探讨了地图与地理信息系统空间认知的发展及特点,初步研究了虚拟地理环境认知与表达的对象、特征与主要内容。从基于虚拟地理环境的地理认知和基于地理认知的虚拟地理环境表达两个层面分析了虚拟地理环境的认知与表达;指出虚拟地理环境的认知与表达研究不仅需要进一步发展地理空间认知理论和方法,还需要拓展对地理过程及人类行为的认知与表达理论和方法研究;并着重探讨了地理过程的表达和人类行为的模拟,指出当前虚拟地理环境认知与表达研究的关键内容。     

美国地理空间情报(GEOINT)未来重点研究方向

介绍了美国地理空间情报(GEOINT)和第二代地理空间情报(GEOINT2)的基本情况,列举了美国国家地理空间情报局(NGA)目前面临的挑战,对GEOINT未来5个重点研究方向进行了述评,主要包括:实现可提供持续服务的任务规划、处理、开发利用和分发(TPED),缩短生成地理空间情报的时间,提升综合利用多元数据的能力,提高地理空间情报的互操作能力,强化地理空间数据多级安全保护。通过对GEOINT未来重点研究方向的分析,可以加深对美国GEOINT及GEOINT2概念的认识,对NGA下一步研究的总体情况,GEOINT2的未来发展趋势有所了解。     

贝叶斯网络下的GIS空间数据不确定性管理模型

通过分析GIS空间数据各种不确定性模型,提出了基于贝叶斯网络的GIS空间数据误差分析模型,论述了贝叶斯网络的基础理论及贝叶斯网络建模方法,为使用GIS空间数据库的用户提供了更可靠、更快捷的分析方法。     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

地理国情监测可靠性分析

可靠性是地理国情监测最重要的理论问题之一。本文依据空间数据可靠性基础理论,研究地理国情监测可靠性。回顾与分析了可靠性理论,定义了地理国情监测数据可靠性的范畴;提出了地理国情监测可靠性研究框架以及相应的可靠性评估内容、指标以及流程;介绍了理论成果应用于第一次全国地理国情普查数据成果总体可靠性评估;最后展望了地理空间数据可靠性的未来发展方向。     

基于高分辨率影像的道路交通可达性分析

基于完善的交通规划理论和模型,以某市为例,借助RS技术的空间数据获取能力和GIS技术的空间分析能力,综合考虑最短出行距离、最短出行时间以及网络节点人口密度3个因素,研究分析某市的道路交通可达性,并对现有的道路交通网络进行评价,为未来城市道路交通规划以及城市建设提供科学可靠的参考依据。     

基于模糊信息优化理论的平面相似变换建模技术研究

运用模糊信息优化理论(信息扩散估计)导出各项模型精度估算指标.利用近似t-检验构造模型精度判研依据,以判断模型的可靠性.以小东江坐标系统变换为实例,演示、验证了建模技术的可操作性.     

影像解译中的深度学习可解释性分析方法

深度学习的迅速发展极大地推进了多种图像解译任务的精度提升,然而深度学习网络模型的“黑箱”性质让使用者难以理解其决策机理,这不仅不利于模型结构优化和安全增强等,还会极大地增加训练调参成本。对此,本文围绕影像智能解译任务,对深度学习可解释性国内外研究进展进行了综合评述与对比分析。首先,将当前可解释性分析方法分为激活值最大化分析法、代理模型分析方法、归因分析法、扰动分析法、类激活图分析法及样例分析法等6类方法,并对方法的原理、侧重点及优缺点进行了回顾。其次,对8种衡量各类分析方法所提供解释的可靠性的评估指标进行了回顾,并梳理了当前公开可用的可解释性开源算法库。在当前开源算法库的基础上,以遥感影像智能解译任务中的可解释性分析为例,验证了当前深度学习可解释性方法对遥感影像的适用性;试验结果表明当前可解释性方法在遥感解译中还存在一定的局限性。最后,总结了现有基于自然影像的可解释性算法在遥感影像解译分析中存在的问题,并展望了设计面向遥感影像特性的可解释性分析方法的发展前景,旨在为相关研究者提供参考,推动面向遥感影像解译的可解释性方法研究,从而为深度学习技术在遥感影像解译任务中的应用提供可靠的理论支持与算法设计指导。     

Interface Design for Geographic Visualization: Tools for Representing Reliability

Digital "softcopy" maps are becoming the norm—replacing static paper maps in applications from wayfinding to scientific research. As a result, the design of interface tools that allow users to manipulate map parameters effectively and efficiently is likely to become as fundamental to cartography as the design of maps themselves. This article presents some principles for the design of interfaces to geo-referenced data. These principles are summarized in a hierarchical approach to interface design with conceptual, operational, and implementational levels. This hierarchical approach leads designers from questions about the goals of the system and the users of that system to the creation of tools to accomplish those goals and interface controls that allow effective interaction with the tools. The article goes on to describe the application of these principles to a prototype geographic visualization system designed for exploration of spatial data sets and visualization of reliability of both data and data abstractions associated with environmental change. The prototype involves a synthesis of concepts and methods derived from cartography, scientific visualization, and exploratory data analysis into a system for exploratory spatial data analysis and spatial decision support.     

空间数据多服务器群集及高性能实现策略

针对当前海量空间数据网络化管理的特殊要求,分析了改善新一代地理信息系统(GIS)整体性能所需要解决的问题,剖析并引入了群集技术,充分发挥群集技术在高性能运算和高可靠性多服务器架构等方面的技术优势,优化设计了GIS群集多PC服务器体系架构,并结合空间索引分区等常规海量空间数据库管理策略,开发了一套实用化的高效空间定位、多缓冲策略等基于群集的多服务器海量空间数据管理技术。Oracle真正应用群集(RAC)数据库系统在图库管理中的应用,验证了群集空间数据多服务器管理平台的整体性能优越性。     

浅谈面向对象的数字地质图数据模型

通过对数字地质图数据模型研究现状的分析,从不同侧面指出现有空间数据模型的不足以及面向对象的空间数据模型的优势,并结合前人的研究成果,吸收面向对象的思想和方法,利用统一建模语言UML,从制图学的角度出发,设计了面向对象的数字地质图数据模型。研究表明,该模型打破了关系模型范式的限制,更加合理地将空间数据和属性数据有效地融合在一起,能为地质图的高效存储、管理、分析、应用、可视化表达提供一种科学合理、可靠、可操作性强的机制和模式。     

基于OCCI和MapX的GIS应用系统的开发

在Oracle Spatial中一体化存储GIS数据的模式下探求一种高效的访问和操作海量空间数据的GIS应用系统的开发方法成为研究的热点。本文基于OCCI和OTT定义了更加简洁、健壮和可靠的类模块用于访问空间数据,而利用MapX对空间数据进行可视化处理,同时,又给出了通过OCCI调用Spatial空间算子增强GIS系统空间操作能力的方法,充分地结合了OCCI、MapX和Spatial三者的优势来开发GIS应用系统。