四川盆地油气勘探三维地理信息系统与应用

本文在三维可视化系统构建流程和数据组织管理模式分析的基础上,以ArcSDE作为空间数据引擎,利用Oracle 10g建立四川盆地油气勘探海量空间数据库,基于三维可视化软件平台Skyline TerraDeveloper设计、开发了全球三维模型的四川盆地油气勘探三维地理信息系统。同时集成基础地理数据、区域地质数据、油气勘探空间数据、多尺度遥感影像、勘探数据库,这不仅提供了强大的油气勘探基础数据管理、三维地形建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的设计、分析平台。     

地理空间数据来源本体及其在数据关联中的应用

数据来源是数据可靠性评价的重要参考因素,是地理空间数据本体的重要研究内容。本文针对来源这一重要的地理空间数据研究对象,系统地分析了地理空间数据来源的涵义,建立了地理空间数据来源本体模型,在此基础上,提出了地理空间数据来源本体的概念体系和来源本体概念间关系及其属性的形式化表达方法,并构建出地理空间数据来源本体。最后,以“科技基础性工作专项”项目数据资料为例,基于来源本体库,利用RDF从来源角度实现数据的语义关联,通过web前端框架D3.js技术实现数据与其来源信息的可视化。结果表明,基于来源本体的数据关联可以有效解决数据来源信息描述不规范的问题以及能够支持地学数据语义检索、智能推荐等应用,为促进地学数据共享和数据关联应用提供了一种新方法和新思路。     

基于Hadoop的地理国情监测高性能计算分析研究

随着常态化地理国情监测在我国的全面开展,地理国情时空数据规模不断增大,使得对地理国情数据综合分析和信息挖掘的要求越来越高。本文针对传统空间数据存储和分析平台存在的性能瓶颈问题,提出了一种基于Hadoop的地理国情高性能计算框架,论述了通过服务封装实现分布式并行计算能力与成熟平台地理空间分析能力的无缝聚合实现最优化地理国情分析计算的理念,并以地理国情地表覆盖面积统计为例,探讨了分布式计算技术在地理国情海量数据分析方面的适用性。结果表明,随着数据量的增加,分布式计算集群的性能优势逐渐凸显,比传统集中式空间数据库更适合于海量数据的分析计算,而集群的良好横向拓展性,也为大规模地理国情空间数据分析提供了可行解决方案,研究结果将为进一步构建开放性地理国情分析服务平台奠定基础。     

物联网空间数据仓库框架体系及关键技术分析

文章基于物联网技术的技术特征及其与地理信息契合的分析,将物联网技术引入到空间数据仓库系统的构建之中,给出了物联网空间数据仓库系统的体系结构。对物联网空间数据仓库系统的数据源、数据处理层、数据存储层及应用分析层进行详细的设计,并进一步从识别与传感技术、关系数据管理技术与非关系数据管理技术的融合、数据智能挖掘与可视化、异构网络与接口互联四个方面探讨了物联网空间数据仓库系统的若干关键技术问题。     

多维动态地理空间框架数据的构建

地理基础框架数据是数字化地理空间基础框架的重要组成部分。迄今为止 ,人们一直是按照平面图或铺盖数据模型 ,将具有鲜明的多维、动态特征的现实空间世界抽象为二维、静态目标 ,生产、提供和使用二维 (或 2 .5维 )的地理基础框架数据。该地理基础框架数据在表达或反映三维实体及其时空变化方面有着很大的局限性 ,不能满足国家信息化的应用需求。本文就数字化地理空间基础框架的狭义和广义概念、国内外地理空间框架数据的发展过程、地理空间框架数据的三维、多尺度、时态和动态问题进行了初步的分析 ,并提出了构建多维、动态地理空间框架数据的建议 ,加强对多维动态空间数据模型的理论研究 ,开展多维动态地理空间框架数据的建设工程 ,开拓多维动态地理空间框架数据的应用领域。     

地理时空大数据协同计算技术

大数据时代,地理时空数据的迅猛增长给应用理念、技术框架和服务形式带来挑战。本文在阐述地理时空大数据概念的基础上,首先分析了地理时空大数据计算面临的挑战,从数据协同、技术协同、服务协同和生产协同4个层次阐述了地理时空大数据协同计算方法;然后,根据平台化服务的需求设计了地理时空大数据协同计算框架,从遥感数据综合预处理、地理时空数据的组织与管理、地理时空大数据高效计算、地理时空大数据可视化4个方面论述了地理时空大数据协同计算实现的关键技术;最后,以遥感大数据综合处理系统作为案例说明了地理时空大数据协同计算与服务的实现方法,并对地理时空大数据的应用模式进行了展望。     

空间数据库电子接图表的设计与实现

目前,我国已建立多种基础空间数据库,但现有空间数据库管理系统中,地图制作、标准地图管理等仍需要采用标准分幅来满足统一管理的需要。如何更有效地管理海量分幅空间数据,并实现对其快速检索成了多尺度基础空间数据库建设亟需解决的问题之一。本文分析了电子接图表,实现了空间数据接图表的可视化,集成了现有的空间数据库管理与数据库可视化操作的功能;依据空间数据不同的比例尺类型、要素类型、几何类型,自动计算标准分幅编号、绘制分幅边界;提供空间数据库海量数据检索技术方法与参数传递方案、基于数据存储的逻辑结构设计数据检索方案,并总结出空间数据优化存储策略与高效管理方法。应用案例表明,空间数据库电子接图表能够提高分幅空间数据的可视化管理与检索效率,对涉及大规模空间数据库可视化管理和检索应用需求,有很好的理论和实际应用价值。     

面向多源地理空间数据的知识图谱构建

知识图谱广泛应用于人工智能领域,基于此融合多源地理空间数据并表示地理事物的语义和时空信息,实现“数据—知识”的转换成为人们关注的热点。但现有通用知识图谱的空间知识覆盖度低且存在错误,同时基于维基百科构建的地理知识图谱存在空间关系、中文属性和坐标信息等属性缺失问题。因此本文以地理空间数据和百度百科数据的特征分析为基础,提出了以地理空间数据提取地理实体为主,百度百科补充属性信息为辅的知识图谱构建方式。① 基于GeoSparql设计模式层的地理实体、要素、几何形状和空间关系的逻辑关系;② 通过地理实体提取、实体链接和属性信息填充,在数据层实现空间知识融合;③ 结合关系型数据库和图数据库,设计空间知识存储方式;④ 在实体和关系2个方面定量分析知识图谱的构建规模。结果表明,本文构建的知识图谱中地理实体覆盖度和链接百科成功率相对较高,扩充了地理实体的概念描述信息,并将地理坐标的覆盖率提高到100%,对地理数据到地理知识的拓展具有重要意义。     

Google Earth Engine在农业管理中的研究现状与展望

农业作为中国国民经济的战略性产业,在粮食生产和可持续发展目标方面起着举足轻重的作用。为了满足农业管理中大空间尺度、长时间序列遥感数据的存储、组织和处理,节省用户计算资源,提高农业生产管理专题的时效性和普适性,地理空间数据处理云平台备受关注。谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）作为一款集数据获取、数据运算、模型建立、精度验证以及可视化分析于一体的地理空间分析开源智能云平台,极大地扩展了农业领域研究的广度和深度,为精准农业领域的发展带来了新的机遇。本文从GEE平台、农业应用数据、作物种植支撑管理和农田管理工具等角度出发,分析了基于GEE平台的农业管理研究最新研究进展,以“平台-数据-农业管理-工具”为大框架,强调了多源协同的有效数据信息支撑农业监测管理决策的制定,高效易扩展的农田种植管理和作物生长监测工具可以辅助提高农业生产效率,农情数据信息和农业管理工具在全球背景下共同促进农业可持续发展。文章对GEE在农业应用数据支撑、农业监测管理和农田管理工具等方面的研究现状进行分析总结,突出了GEE云平台相比于传统的桌面端地理空间数据处理平台分别在数据、工具和应用3个方面给...     

地理空间信息服务体系探索与实践

从地理信息的需求和地理信息服务的现状出发,探讨了网络环境下地理信息服务体系结构框架,详细介绍了网络化基础地理空间数据分布式生产与管理、地理空间数据网络分发与服务和基于位置的地理信息网络化服务的组成、结构和功能。初步建立了数字化、网络化和一体化的地理空间信息收集、处理、存储、管理、分发和应用的体系。     

面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题, 本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并行效率保持在0.7以上。     

地理知识云GeoKSCloud:动因、设计开发与应用

有效地发现和利用分布存储、运行的各类空间数据、空间决策分析模型和知识发现算法,已成为当前空间信息处理、知识发现与共享领域最具挑战性的前沿课题之一。首先,本文论述了空间信息处理、知识发现的关键问题、发展现状和趋势。然后,描述了地理知识云的概念特征,提出了地理知识云(GeoKSCloud)的具体实现。该平台构造了可伸缩的空间数据和知识服务存储、运行环境;平台从业务功能上划分为数据聚合中心、知识服务中心、地学问题求解中心、平台控制中心和知识云门户等5大核心模块。其为地学问题求解全过程提供了空间数据集成,知识服务发布、注册、搜索、发现、组合等功能,以及地学问题智能推理和结果可视化表达等工具。本文对海量空间数据云存储与管理、知识云服务管理与组合、地学问题智能求解等平台关键技术进行了论述。最后,本文以历史地震影响场分析为例,分析了平台各组件在问题求解中的交互过程,实例表明,该平台可实现多节点、跨平台、异构地理知识服务的协同式计算,有效地降低地学问题求解的成本和复杂度。     

基于ACE的海量三维空间数据通信研究

三维可视化已成GIS发展的潮流,这必然会导致空间数据量的激增,通过集群系统和并行数据库系统可以很方便地解决海量数据的存储管理问题。但是,在海量环境下,一般数据库管理系统提供的查询接口,仍然难以满足实时三维场景可视化的速度需求。因此研究C/S模式下海量三维空间数据的高效调度成为三维GIS发展亟须突破的难点。在数据库服务器端和客户端之间加上应用服务器端,提供数据缓存、预调度等功能,减少服务器端磁盘I/O所带来的时间消耗,可以明显加速数据调度。本文系统分析了这种客户端/应用服务器端/数据服务器端模式下三维空间数据通信的难点和主要设计挑战,并针对三维GIS的数据访问特征,设计了一套能满足三维GIS实时调度的通信应用层协议。以ACE中前摄器框架为基础,结合线程池技术提出分层策略,搭建了海量三维空间数据的通信架构,它是一种面向对象的构架,可以方便地进行功能的定制和扩展。     

基于云计算的位置服务平台建设研究

云计算作为一种革命性的计算模型在很多行业都成为重要的技术趋势。将云计算应用于空间地理信息领域所形成的空间云计算也逐渐成为整个空间地理信息行业的主流技术。位置服务利用当今高速发展的互联网和多样化的移动终端向用户提供基于位置的信息和娱乐服务。空间信息数据是位置服务平台的重要组成部分,本文首先介绍云计算相关概念,根据对目前位置服务平台存在的问题的剖析提出了基于云计算的位置服务平台建设的思路和平台架构,最后分析了该平台的特点和所形成的产业链。     

一个可定位视频对象的地理空间表达框架

可定位视频是包含位置信息的视频,它的地理空间表达是集成视频与GIS的关键问题。针对视频添加位置标签空间语义单一的不足,设计了一个可定位视频的地理空间表达框架。该框架包括视频帧与视频片段2个层次,在扩展OGC空间数据库几何要素标准基础上,分别定义了3类共7种对象描述可定位视频的空间信息。（1）视频位置（点）,描述视频帧及视频片段拍摄位置及相机姿态;（2）视频轨迹（线）,描述视频片段拍摄轨迹;（3）视频平面视域（面）与立体视域（体）,分别描述视频帧及视频片段拍摄场景二维与三维空间范围。该框架包含了主要空间对象类型,空间表达范围较为完备,同时支持视频帧、视频片段等不同层次数据,在不改变现有数据结构基础上,实现视频数据与GIS松散耦合与有机集成。本文讨论了视频对象空间数据获取方法,定义了逻辑模型,并以可视化与检索为例进行应用分析。结果表明,该框架扩展了现有空间数据标准,易于实现,在地理可视化、视频检索及分析挖掘方面具有应用价值。     

基于GeoSOT-3D的空间对象快速可视化与实验分析

地球空间信息剖分组织,在全球海量、多源、多分辨率数据组织与管理方面表现出了极大的优越性。但全球尺度的空间数据往往数据量大、内容丰富,进行对象表达时需处理的数据量,远远超出计算机硬件的处理能力。鉴此,本文在GeoSOT-3D地球空间剖分框架下,借鉴已有三维快速可视化技术,并顾及GeoSOT-3D自身的全球多尺度划分、无缝无叠、二进制一维整形编码等特性,将现有三维快速可视化方法与GeoSOT-3D剖分框架特性相结合,提出了八叉树索引的空间对象裁剪和消隐策略,实现了GeoSOT-3D框架下空间对象的快速剖分表达。同时,以空间电磁场的表达为例,开发了试验系统,并对结果进行了分析,解决了GeoSOT-3D空间对象表达效率低下的问题。     

倾斜摄影三维建模技术在不动产登记中的应用

2016年,不动产统一登记正式实施,不动产要素数据和属性的复杂性对空间地理信息提出了更高的要求。传统二维地理信息数据仅仅是平面的数据,无法实现对三维空间管理的需要。倾斜摄影测量是近年来发展十分迅速的一项高新测绘技术,能够以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景,获取高分辨率的数字地面模型、逼真的真正射影像和精细的真三维城市模型等测量产品,其中,精细化的三维模型作为城市地理空间框架的重要新型数据,为城市规划、建设、管理和信息化提供三维空间环境,更能反映真实的现实世界,目前已在许多行业得到应用。将该模型应用于不动产统一登记,对于实施三维不动产登记管理,提高不动产空间管理的能力具有重要意义。     

基于规则的中文地址要素解析方法

在日常生产与生活中,地址是最常见的使用自然语言描述地理位置的参考系统之一。地址地理编码技术被认为是大量业务数据的GIS实现可视化定位和空间分析的桥梁,在房地产管理、土地管理、城市规划、公安、邮政、税收、电讯和公共卫生等领域中具有十分重要的应用前景。地址要素解析是中文地址编码的核心技术之一。它是将自然语言描述的地址拆分为在某一限定区域内,可以指定某一地理范围的地址要素的过程。实际上,这个过程可以被看作是一种特定的中文分词任务。由于语言和文化的原因,中文地址描述采用连续的字符串,而且普遍存在不规范现象。目前,采用的地址解析方法在较大程度上受限于词典的更新维护和规则的不完备问题。本文以大规模地名词典和地址数据库为数据源,通过系统分析地址要素的构词特征和句法模式,构建了各类地址要素的特征字库,提出了中文地址的数字表达方法,设计了RBAI中文地址要素解析算法,开发了相应的原型系统。实验结果准确率达到92%以上,处理效率达2800条/秒。这表明该方法符合大规模数据处理的应用需求,具有重要的推广应用价值。     

分布式环境下矢栅一体化数据组织模型设计

随着地理信息技术与计算机网络技术的结合和发展,基于全球框架的地理信息服务对海量数据管理的要求越来越高,传统的单中心的关系数据库的管理模式已经不能满足要求。分布式文件系统、半结构化数据库和关系数据库技术优势互补,为海量数据高效管理提供了新的技术思路。本文提出了分布式环境下空间数据一体化存储管理架构,设计了矢量和栅格数据的数据逻辑组织和物理存储模型,通过统一的分层+分块的数据划分规则,实现了矢、栅数据分布式环境下的一体化管理。在该模型中,利用关系数据库和半结构化数据库的特点,对空间索引和实体数据分开管理,有效地提高了数据处理和访问效率。实验表明,该模型具有更高的数据管理能力,可为分布式环境下数据服务中心构建提供一个有效的解决方案。