机场环境威胁态势信息在语义空间的统一建模及其导航应用

面向飞行器导航需求,针对传统空地环境警告信息繁杂导致情境意识薄弱和决策时间长等瓶颈问题,建立了机场环境威胁态势信息在语义空间的统一表示模型,提出了对多源、多尺度、多种分布类型的机场空地环境信息在语义空间的统一建模与动态更新方法,实现了从实时接入的动态观测数据中深度搜索威胁态势信息,并达到信息快速组织与检索的目的。从林芝机场的数据建模和实验结果表明,该方法能精准、高效的建立面向飞行器导航应用的动态机场环境威胁态势图。     

多模态时空大数据可视分析方法综述

时空大数据可视分析是近年国际大数据分析与数据可视化领域研究的热点前沿,也是全空间信息系统的核心研究内容之一。本文针对时空大数据多源、多粒度、多模态和时空复杂关联的特点,按照描述性、解释性和探索性3个层次分类归纳了现有时空大数据可视分析方法,论述了时空大数据可视分析中多模态特征筛选、新型人机交互分析以及探索性可视推理等技术难点和主要发展动态。研究表明,以数据可视化为主的描述性可视分析研究相对成熟,以可视环境下交互式挖掘分析实现问题诊断为主的解释性可视分析已成为当前大数据分析的焦点,而面向复杂问题协同决策的探索性可视分析方法则是大数据分析有待突破的重要发展方向。     

面向多维时空位置数据的动态加权聚类模型

针对传统聚类算法在处理时空位置数据挖掘时面临的多维聚类问题,提出了动态加权聚类模型。该模型叠加利用经典k-均值和基于密度的DBSCAN聚类算法,通过计算最大轮廓系数确定合适的簇数目,按照划分初始簇类、识别和剔除噪声点、修正聚类簇中心点位置坐标3个步骤实现对大体量多维时空位置数据的聚类分析,提出了动态权重系数计算公式,优化了基于密度的DBSCAN聚类算法中相似度函数,并在Python3.7环境下以网络签到数据集实例仿真验算了该模型算法。实验结果表明,相较单一的传统聚类算法,该模型能综合利用多维非位置属性对时空位置数据点聚类,更合理界定聚类簇的归属数据点,对提升时空位置数据集聚类簇中数据点的聚类效果明显。     

基于ＧｅｏＳｃｅｎｅ的时空数据多维动态可视化方法———以湖北新冠疫情数据为例

为了克服传统ＧＩＳ因忽略空间数据时间特征,而不能有效描述展示事物动态变化过程的不足,提出基于 ＧｅｏＳｃｅｎｅ的时空数据多维动态可视化方法。文中以湖北新冠疫情时空数据为例,首先阐述该方法通过地理数据库 （ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ）将时空数据“管”起来的单、双字段模型;继而描述了利用地图、场景、属性表及统计图使数据“展”出来 的４种可视化形式;最后分析凭借时间滑块、动画视频让数据“动”起来的两种实施策略。研究表明该方法具有可视 化手段多样、二三维融合联动、易于发布共享、无需复杂的编程实现等优点。该研究可为解决同类可视化应用问题 提供实用的技术参考和灵活的方法选择。     

基于时态数据库技术的导航信息空间关系局部动态更新方法

针对目前导航电子地图生产中导航地图数据生产周期长的问题,提出了一种基于导航数据生命周期状态维护触发器的导航地图数据生产时空动态更新模型。首先基于时空数据库技术构建了导航地图数据生产时空数据模型,构建了导航数据生命周期状态维护触发器,将导航数据空间关系分为一级几何拓扑和二级逻辑拓扑。利用触发器,使得导航数据的任何变更（几何和逻辑）得到有效记录,保证了增量包的有效导出。     

基于多视图协同的时空数据可视分析方法

针对时空数据可视分析中存在的问题,提出了由可视分析模型(VAM)和交互协同模型(ICM)组成的多视图协同可视分析模型,将可视分析过程划分为数据变换、数据分析、可视映射和可视绘制4个过程;以可视分析过程中的参数作为协同主题,利用观察者模式,实现关联视图在交互过程中的协同一致;设计了Web环境下,基于"图数协同"和"图图协同"交互模式的多视图协同可视分析架构;构建了犯罪时空数据可视分析原型系统,并利用系统分析了福州市扒窃案的时空分布规律,对涉案价值较高的扒窃案进行了犯罪模式分析。     

“多维动态GIS空间数据处理关键技术”通过验收

由国家基础地理信息中心、清华大学和武汉大学合作承担 ,陈军教授主持完成的国家自然科学基金重点项目“多维动态GIS空间数据处理关键技术”研究 ,近日通过国家自然科学基金委员会信息科学部组织的验收。该项目包括多维动态GIS的基本概念 ,时空数据模型与建模方法 ,3D空间数据模型与建模方法 ,动态空间关系生成与操作 ,空间关系的集成化表示与推理 ,球面动态数据建模、生成、索引 ,基于Web的空间数据处理 ,大规模地表模型的实时动态显示 ,三维城市景观可视化技术以及三维数据获取等 ,并在多个方面有创新 ,这一成果为我国构建新一代数字…     

时空数据的可视化表达研究

多维动态数据的可视化表达是地图与GIS学科面临的一个重要问题,按照时空地物的几何类型结合专题地图的各种表示方法相对系统地论述了时空数据的可视化表达方法。应用快照式和增量式两种可视化方法可视化动态地形图数据,两种方法相比,增量式具有更大的优点。     

大学生活动时空模型的建立

针对大学生的动态时空分布表示和可视化查询,建立了一个在GIS环境下面向行为的时空数据模型。该模型能够分别基于学生、时间和位置进行查询。以华中师范大学为例,将基于模型的原型系统在ArcGIS软件平台上予以实现和检验。结果显示,该模型的构建是极具利用价值的。     

多维动态GIS的空间数据建模、处理与分析

首先分析了在多维空间模型与建模、动态处理与数据集成管理、时空分析与可视化等方面存在的问题和关键技术 ,然后介绍了国际学术界近几年来的研究动态 ,继而介绍在国家自然科学基金支持下我国学者在此领域的研究进展 ,并重点介绍国家自然科学基金跨学部重点项目“多维动态空间数据处理若干关键技术问题”的目标和任务。     

基于任务过程的战场环境对象时空数据组织模型

军事信息系统始终以面向任务为核心,战场环境数据模型也是围绕作战任务来建立的。针对目前基于任务的战场环境信息系统研究尚不完善,现有的GIS时空数据模型还不能完全满足战场环境时空分析的需要。在对目前几种经典的时空数据模型分析的基础上,以基于对象的数据模型为理论基础,以过程驱动方法为建模机制,设计了适合战场环境领域的时空数据组织模型结构,实现了对复杂环境对象的可操作性。通过模型在战场环境分析系统中的应用,证明了其任务过程和地理空间数据的可对象化描述、组织、存储和查询功能。     

顾及地面POS信息的空地一体城市三维实景重建

实景三维模型为数字孪生提供了统一的数字空间底座。在城市场景中,贴近地面及在空中视角下被遮挡的地物是实景三维重建的难点。针对城市复杂空间环境和无人机飞行局限的问题,本文基于倾斜摄影与空地一体融合建模的基础理论,考虑POS信息对空地一体空三融合的影响,提出了一种顾及地面POS信息的城市实景三维重建方法,并使用此方法对佛山市历史文化街区进行了精细化建模。试验表明,与常规方法相比,该方法的模型效果好、效率高,对实景三维产品的生产与空间数据多尺度表达具有重要意义,可为数字孪生应用提供更精细的地理场景表现形式。     

虚拟地理环境时空建模及其作战计划推演应用

制定科学、合理、完备的作战计划是赢得现代战争的关键,作战计划推演可辅助指挥员查找作战计划潜在的冲突与矛盾、优化作战方案。虚拟地理环境可为作战计划推演提供时空描述机制、环境分析模型和态势可视化环境。本文首先设计了面向作战计划推演的虚拟战场环境空间剖分与编码方法和战场环境时空数据组织模型;然后提出基于推演事件的作战计划表达方法,设计了基于推演事件的作战计划时空冲突检测和动态演播方法;最后在防空作战推演中进行了典型应用,验证了方法的可行性。     

Representing Complex Geographic Phenomena in GIS

Conventionally, spatial data models have been designed according to object- or field-based conceptualizations of reality. Conceptualization of complex geographic phenomena that have both object- and field-like properties, such as wildfire and precipitation, has not yet been incorporated into GIS data models. To this end, a new conceptual framework is proposed in this research for organizing data about such complex geographic phenomena in a GIS as a hierarchy of events, processes, and states. In this framework, discrete objects are used to show how events and processes progress in space and time, and fields are used to model how states of geographic themes vary in a space-time frame. Precipitation is used to demonstrate the construction and application of the proposed framework with digital precipitation data from April 15 to May 22, 1998, for the state of Oklahoma, U.S.A. With the proposed framework, two sets of algorithms have been developed. One set automatically assembles precipitation events and processes from the data and stores the precipitation data in the hierarchy of events, processes, and states, so that attributes about events, processes, and states are readily available for information query. The other set of algorithms computes information about the spatio-temporal behavior and interaction of events and processes. The proposed approach greatly enhances support for complex spatio-temporal queries on the behavior and relationships of events and processes.     

一种基于对象和快照的混合地表覆盖时空数据存储模型

时空数据模型是数据库和时空数据分析研究热点之一。由于时空数据变化类型多、分析计算复杂及应用范围广,一种观点认为建立通用的时空数据模型具有高度复杂性。本文针对地表覆盖变化时空数据建库和时空分析应用需求,提出了基于对象和快照的混合时空数据模型。该模型用面向对象描述地表覆盖的斑块对象时空过程,组织管理斑块对象时空事件和空间、属性信息,同时用快照描述地表覆盖整体时空分布,组织管理栅格快照,两者通过基于时间和空间位置的逻辑关联关系形成混合模型。模型在表达对象自身变化的时空事件类型基础上,增加了不同分类对象之间互相转变的时空事件表达。该模型既可以用于对地表覆盖历史观测数据组织存储建库,又可以用于支持时空统计分析、时空演变模拟和时空数据挖掘。通过对黑龙江地区地表覆盖时空数据建库、查询检索、整体格局演变分析和斑块变化时空过程检索与表达的试验,验证了模型的有效性。     

基于深度学习的人群活动流量时空预测模型

传统的时空预测方法缺乏对复杂时空非线性关系的描述,且难以顾及空间多尺度特征对于预测结果的影响。针对这一问题,本文提出了一种融合空间多尺度特征的时空网络模型(MST-Net),将流量预测的回归问题转换为具有时空特性的判别模型。首先,通过并联卷积提取空间多尺度特征;然后,通过引入注意力机制的门控循环单元提取时间特征;最后,利用全连接层得到预测结果。本文将该模型用于人群活动流量的预测,分别在两组真实的社交媒体签到数据集上进行试验。试验结果表明:本文采用的卷积层连接方式和特征融合方法,相比于单层卷积层提取空间特征、其他连接方式和融合方法以及传统的时空预测模型,在均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)两个预测结果评价指标上均有不同程度的提高,说明本文方法具有较高的预测精度,能够较好地拟合时空问题的非线性关系,实现人群活动流量的预测。     

基于基态修正模型的人口普查时空数据库的设计和实现

本文分析了建设人口普查时空数据库的意义,介绍了时空数据模型的研究情况,并重点分析了基态修正模型及其扩展模型,在指出其不足的基础上提出一种新的基态修正模型的扩展模型。结合人口普查数据时空变化的特点,提出了人口普查时空数据库的建库方案,并给出实例。     

一种基于特征-语义的时空数据组织方法

在全面研究时空数据模型理论及构建方法的基础上,本文采用面向特征的数据模型构建方法结合时空语义思想,并引入无缝时空理念,探讨了一种基于特征的无缝时空数据模型构建方法。该模型将地理时空过程特征抽象为特征对象、特征事件、特征过程,不仅能够实现地理实体的空间数据组织及复杂拓扑分析,而且,通过描述特征事件、特征过程及其相互关系实现时空语义表达,进而实现海量信息存储以及高层次时空分析,也为通用性时空数据模型的构建提供了一种新思路。     

基于事件的疫情应急时空数据模型

针对疫情应急系统在时空数据逻辑性方面的高要求及已有时空数据模型在该方面的不足,本文以事件产生为触发、事件发展为驱动,进行面向对象的时空数据建模研究:建立了城市疫情应急相关时空数据的概念模型、静态结构模型和时态行为模型;并设计Geodatabase实例和组件模型,实现对时空数据模型的面向对象的组织、管理和操作。通过在眉山市疫情监测应急系统中的成功应用表明,基于事件对多关联复杂空间对象群进行的联动操作,实现了时空数据的逻辑耦合。