时空轨迹分类研究进展

时空轨迹分类旨在为一条轨迹预测类别。时空轨迹分类在城市规划、个性化用户推荐等方面具有重要应用价值,其过程主要包括轨迹数据预处理、特征提取、建立分类器3个阶段。本文综述了近年来时空轨迹分类的研究进展,首先对时空轨迹分类的过程进行概述;然后将时空轨迹分类算法按特征提取的方式分为基于运动特征的轨迹分类算法、基于分类规则的轨迹分类算法和基于图像信号分析的轨迹分类算法3类,分别论述了这些算法的基本思想和优缺点;之后对现有的轨迹分类算法从数据来源、分类器、特征提取方式等方面进行对比分析;最后讨论现有的时空轨迹分类算法面临的挑战。     

GIS空间分析技术在地理数据处理中的应用研究

地理空间数据GIS的处理中,空间分析是其分析、模拟、预测和调控过程的基础理论和技术。空间分析大量时空模型的建立与应用是地学分析区域性或全球性地理问题的重要手段,是新的挑战和机遇。作者从空间分析的定义及空间分析的应用研究出发,认为现代地理学的应用离不开空间分析的支撑;另外空间分析日趋成为自然地理学深化研究、应用的重要技术途径。地学数据GIS的分析处理,须与有空间特征的时空模型、数据挖掘、可视化技术整合,以及关注多维信息空间要素关联性的多元应用。     

地学数据集成及空间决策支持的方法与应用

空间数据分析技术的严重滞后出现了“信息爆炸”的现象。因此,由于地学数据多源性的特点,如何集成量纲不一,形式多样,既有定量数据,又有定性的文字描述,经验性和知识性的地学数据并使之帮助决策成为当前亟待研究的课题之一。本文讨论两个空间数据集成和决策支持方法:模糊证据权重和加权逻辑回归方法。与传统地学数据集成和空间决策支持方法如判别分析和其他多元回归不同之处在于,这两种方法在解释变量是连续和类别变量混合模式的情况下或响应变量取两类值的情况下处理的结果更为合理。     

面向发生的地学数据分类方案及其元数据扩展研究

在分析地学数据特点和共享需求的基础上,阐述数据分类对于人们认识地球以及地学研究的重要性,并综述和评价了目前地学领域已有的各种分类研究。这些分类研究大致可归纳为探索型、应用型和综合型3种。由于地学数据应用的多学科交叉、多源异构等特性,分类系统很难满足系统性、一致性、易扩展性等原则。本文从数据发生的角度,探索新的数据分类方案,将地学数据分为器测数据、调查数据和过程数据三大类。从数据本质特征对其进行描述,学科应用仅作为数据的元数据对其标志,从而很好地消除了上述问题。此外,本文基于ISO19115地理信息核心元数据扩展模型,将地理信息元数据标准拓展到整个地学领域的数据描述,构建适应该地学数据分类方案的元数据体系。     

虚拟GIS数据模型的设计及其主动式面向对象数据库系统的实现

本文首先在分析地学虚拟环境和虚拟地理信息系统的同时 ,指出当前虚拟地理信息系统在数据模型上的不足 ;然后具体介绍了我们设计的虚拟地理信息系统数据模型 ,在该数据模型中通过引入结构对象 ,支持地理数据在空间数据库中的管理和在地学虚拟环境中表达 ;同时介绍了该数据模型基于主动式面向对象数据库的实现 ,并在其支持下的地理对象中引入了对象事件属性 ;最后文中给出系统应用示例图。     

基于周期表的时空关联规则挖掘方法与实验

地理现象的周期性往往掩盖了许多地学规律,这也是地学数据挖掘的一个主要内容.本文以周期表设计了一种时空层次关联规则挖掘方法--PRules-Miner.模型利用周期表的表现形式对时空数据进行组织,并通过两步挖掘过程发现具有"遥相关"地理事物间的变化模式.模型算法分为3个步骤:(1)过滤周期表内无序数据:逐行地提取多周期内...     

时空轨迹相似性度量方法综述

时空轨迹数据是记录移动对象时间和空间的位置序列,它是研究移动对象最为重要的数据来源。时空轨迹数据的分析挖掘是空间数据挖掘的一个研究热点,它包括轨迹检索、轨迹分类、模式挖掘、异常检测等。在分析挖掘过程中,轨迹之间的相似性度量是一个关键问题。本文研究时空轨迹相似性度量方法,首先从理论意义和应用价值的角度分析时空轨迹相似性度量的重要性,然后根据度量方式的不同将时空轨迹相似性度量方法分为两大类:基于轨迹点的相似性度量方法和基于轨迹段的相似性度量方法。由于基于轨迹点的各种相似性度量方法的应用场景和对相似性的定义不同,再将其细分为全局匹配度量法和局部匹配度量法。对时空轨迹相似性度量方法进行分类的同时,也对各个类别中常用的相似性度量方法进行了详细阐述,分析它们的优缺点及应用场合,为时空轨迹分析挖掘提供参考。     

面向矢量地图数据的时空对象生成工作流技术

针对目前存在的由矢量地图数据生成时空对象的方法通用性、灵活性、可复用性不足等问题,本研究提出一种面向矢量地图数据生成时空对象的工作流技术框架。首先,将由矢量地图数据生成时空对象的流程划分为文件解析层、时空对象构建层和数据持久层三个层次;在文件解析层进行矢量地图数据的多要素解析以获取原始属性信息,在时空对象构建层将各几何要素进一步封装为时空对象,在数据持久层将时空对象及其关联的映射集进行批量入库,各层之间基于工作流引擎变量进行功能连接和信息传递;其次,在Camunda工作流引擎外部任务模式下实现了上述框架,在三个层次设计了五个功能节点和六个引擎变量,可分别针对不同任务需求进行功能节点的模块化拼接;最后,以重庆市大德镇6852份农田矢量数据和某出租车3306条轨迹数据为例,分别测试了各节点的独立功能、多节点拼接和全功能的时空对象批量生成任务。结果表明,研究成果可以在进行少量人工干预的情况下,实现从矢量地图数据生成时空对象的各项自定义任务,提高了时空对象生成的灵活性和复用性。     

全国极端气温事件的空间关联模式挖掘研究

根据全国739个气象台站1961年1月至2005年12月的逐日气象数据记录建立时空序列数据集,提取极端高温事件和极端低温事件。结合传统关联规则挖掘技术和地理空间数据分析方法,对极端气温事件数据集进行了空间关联模式的分析。实验结果显示,所得空间关联模式中涉及的区域在空间上具有明显的聚集性;在东北、华中两个局部地区的台站中,极端气温事件的发生存在较强的关联规则(支持度阈值6%,置信度阈值95%),而在其他区域的台站中,极端气温事件不存在类似的关联规则,且极端高温事件的关联规则数量要明显高于极端低温事件。对存在关联规则的台站进行空间分析发现,同一关联规则内的各台站具有空间邻近性,其邻近范围约为200 km。以上空间关联模式的挖掘分析,可以为我国极端气温事件的预警和防控提供有价值的参考。     

基于正则表达式的地学科学数据名称提取方法

地学科学数据是地学科技文献重要的支撑材料，大量地学科技文献中包含着研究数据信息，而数据名称一般体现着数据的基本内容，是其中的核心信息。从地学科技文献中自动提取研究数据名称，对于促进优质地学数据共享、复现文献实验与结果以及实现科学数据与科技文献之间的关联具有重大意义，可在一定程度上解决当前地学文献中数据信息利用不充分的问题。本研究通过大量阅读地学文献，分析地学科技文献中描述数据来源信息段落的行文、结构特点以及数据名称的表述特征，在总结地学数据名称描述规律的基础上，提出了从地学科技文献中自动抽取地学数据名称的方法。该方法以数据类别特征词为规则触发词，利用正则表达式编写抽取规则，构建正则抽取规则库，从而完成对地学文献中数据名称信息的抽取。最后使用Java语言编写地学数据名称提取程序，以地学文献文本为实验数据材料，开展地学数据名称信息提取实验。实验结果表明，该方法可以有效地提取地学科技文献中的研究数据名称信息，准确率达到62%。     

地理信息公共服务平台更新运维体系升级策略研究

通过对地理信息公共服务平台更新运维体系的解析,指出平台数据模型、更新机制及软硬件支撑环境等方面的局限,从空间数据时空化、运维体系智慧化的角度提出地理信息公共服务平台升级策略,为时空信息云平台建设提供重要参考。     

主动式地理信息系统的实现与应用

提出分布式环境下,由于空间数据表达对象的分布性、数据来源分布性和空间信息服务对象的分布性特征,决定了空间信息服务技术系统--GIS具有分布式的特点,另一方面空间信息服务在许多应用领域又具有实时性要求,这两个特点产生了一个矛盾,也就是空间信息服务系统的分布性特征与信息服务的实时性要求的矛盾。为了解决空间信息服务系统的分布性特征和信息服务的实时性之间矛盾,本文首次提出了主动空间信息服务的思想和概念,并在此基础上提出了实现主动空间信息服务的支持技术--主动式地理信息系统的概念,以分布式地理信息系统的单个节点为例,提出了主动式地理信息系统的软件体系结构和主动服务的规则,主动式地理信息系统节点(GIS)包括一个传统的地理信息系统、一个事件驱动知识库和一个事件监视器三部分构成;主动功能的实现需要是由事件监视器监视相关事件的发生,并依据事件驱动知识库中的主动服务规则执行相应的功能。提出了主动式地理信息系统中基本事件和事件表达式、事件运算的方法以及复杂事件的表达等,对主动服务的实现途径以及关键技术进行了研究。结合某企业综合资源GIS系统的研究对主动式地理信息系统的体系结构、实现途径和关键技术等进行了试验,实验结果表明,主动式地理信息系统可以有效地提供实时空间信息服务。     

多模态地理大数据时空分析方法

多模态地理大数据时空分析旨在融合地理大数据的多模态信息发现有价值的时空分布规律、异常表现、关联模式与变化趋势,是全空间信息系统的核心研究内容,并有望成为推进地理学人地关系研究的重要突破口。为应对地理大数据时代的新机遇与挑战,本文围绕4类核心的时空分析方法（时空聚类分析、时空异常分析、时空关联分析与时空预测分析）,系统归纳了国内外研究现状,探讨了时空分析中多尺度建模、多视角协同、多特征认知与多特性表达的研究难点。进而,介绍了多模态地理大数据时空聚类、异常、关联与预测分析模型,更加全面、客观、精准地认知与理解时空大数据中潜在的地理知识,并且能够在气象环境监测、公共安全管理、城市设施规划等多个应用领域发挥关键作用。     

交通地理信息系统中的时空动态分段模型研究

动态分段技术是交通地理信息系统(GIS-T)中一项重要的线性要素动态显示与分析技术,该文提出了一种时空动态分段模型,使动态分段系统的组成成分融入时态因素,并将属性的时态信息作为属性信息表的字段存储,通过时态地理信息系统技术完成物理段的时态变化。利用统一建模语言(UML)的类图设计方式开发了物理模型,描述了时空动态分段模型中对象之间的关系,并定义了必要的属性和操作;同时基于线性参照系统(LRS)表达空间实体的方法,概括了模型中所涉及到的主要拓扑关系。实验表明,时空动态分段模型弥补其他模型将时空参考分为时间参考和空间参考所产生的不足,而且更明确地将多重属性和物理实体有机结合起来。     

一种面向时空对象及其关联关系动态变化表达的概念数据模型

根据全空间信息系统中地理实体基本特征以及存储管理的需求,本文提出了一种面向地理实体及其关联关系动态变化表达的时空数据模型。① 在地理实体方面,将其抽象为由有序、无缝对象片段组成的时空对象,并建立了对象片段表达的三元组模型,即空间位置、几何形态和属性特征;② 在关联关系方面,采用基于RDF模型来对空间关系和属性关系进行形式化描述;③ 在动态变化方面,将地理实体的变化分为空间位置的变化、几何形态的变化和属性特征的变化,关联关系的变化分为空间关系和属性关系的变化,并分别采用快照/增量、方程/模型2种方式来统一表达它们的离散和连续变化。该模型可显式地描述动态的时空对象及其关联关系在时空过程中的变化,有助于探讨和挖掘地理现象的基本变化规律和内在关联性。     

数据空间自相关性对关联规则的挖掘与实验分析

传统的空间关联规则挖掘,一般足使用属性关联规则的挖掘算法,对空间数据进行泛化处理,不考虑空间数据的空间自相关性,也没有考虑空间自相关与空间关联规则的关系.本文运用改进的Apriori算法对某一数据进行空间关联规则挖掘,并对同一数据进行空间自相关分析,比较两种方法反映的属性的相关性,探讨了数据的空间自相关性对空间关联规则...     

地理空间信息的M-R曲线扩展分析

分形理论在地理空间信息的复杂性分析中具有广泛的应用前景,但是强调完全自相似为基础的单一分形维数,难以描述复杂变化的地理目标特征。本文研究表明,与分形维数相比,M-R曲线所包含的更丰富的地理空间特征信息使之成为更值得关注的分形分析对象。在此基础上,本文初步阐述了M-R曲线的性质与地理空间意义,并进一步探讨了M-R曲线的扩展分析方法,包括M-R曲线的函数拟合与分维谱分析。最后以小比例尺地图中河流数据为例,分析了我国长江、黄河两大河流的空间形态特征及其规律。实验表明,在小尺度范围内长江具有更丰富的细节变化,黄河则在更大的尺度上表现出复杂性。     

地理学视角下地理信息的分类与描述

地理学是一门研究各种地理要素的时空分布、演化过程,以及相互作用机制的综合性学科。随着现实世界从二元空间向三元世界的演进,对地理信息内涵的理解、表达和挖掘亟待进一步加深与扩展。现有以“位置+几何+属性”的地理信息表达模式难以支撑各种地理要素及其规律的表达。本文从地理学视角出发,立足三元世界理念,梳理了信息要素及其转变成地理信息的过程,形成了以时间、地点、人物、事物、事件、现象和场景“七要素”的信息表达体系,并从地理语义、空间位置、几何形态、属性特性、要素关系、演化过程、作用机制7个地理维度上对其进行解读。实现了地理学视角下对地理信息内涵的全方位分类和描述,为面向地理学综合集成研究的地理信息多维描述与计算分析提供理论支撑。     

山东省地理信息时空大数据中心基础设施设计与实现

针对大数据背景下地理信息基础设施面临的各种问题和挑战,本文提出一种基于私有云的基础设施建设方法。首先通过云管理平台,将各种物理资源虚拟化,形成跨虚拟化技术的统一资源池;然后在其上建设时空大数据基础框架,采用分布式技术架构,通过集群并行的工作模式去解决存储和计算两个最为核心的技术需求;最后以山东省地理信息时空大数据中心基础设施建设为例,进行数据入库和图斑计算。通过对比验证,本文的方法能够切实提高数据存储和计算效率,满足数据资源的有效组织管理和应用服务要求,实现对地理信息时空大数据中心的有效支撑。