基于框架的时空对象模型研究

空间数据模型反映现实世界中空间实体及其相互间的联系,但现有G IS数据模型主要表达某一时刻的空间实体及其相互之间的联系,没有考虑表示空间实体的时空变化,本质上是非时态的,无法满足各种用户的需求。本文分析了G IS应用的过程本质,系统地研究了地理信息系统过程建模的概念和类型,讨论了过程模型中的地理时空概念、空间数据模型的研究现状和存在的问题,以空间系统理论为依据,提出了空间数据模型结构,设计了适于表达G IS过程模型的基于框架的时空对象数据模型,并探讨了空间对象的时态表示和处理操作。     

地理信息系统时空数据模型分类

时空数据模型是地理信息系统领域的重要研究方向之一,许多研究者提出了各种各样的时空数据模型,但关于这许多模型的分类整理问题却很少探讨。本文对数据模型的概念、时空数据模型的抽象层次进行了讨论。根据表达离散变化和连续变化的需要,提出时空概念模型的4种划分:对象事件模型,对象过程模型,场事件模型,场过程模型。以数据模型不同的抽象层次为主线,对时空数据模型进行了分类,并对不同层次的时空数据模型进行了分析。     

基于历史拓扑和描述子的时空数据模型

针对已有时空数据模型在表达时空信息上存在的问题,提出基于一个新的历史拓扑和描述子的时空数据模型STORM.STORM采用结合显式表达和隐式表达的混合型方法来表示时空信息,其中历史拓扑显式表达时空对象间的历史关联,而描述子隐式表达单个时空对象的内部属性变化以及时空对象间的空间拓扑关系.该模型可以同时表达时空信息的静态语义和动态语义,并可通过扩展的关系结构和关系代数操作进行表示和查询.     

基于事件的时空数据模型研究

GIS中的时态功能缺陷问题至今尚未解决.时空数据模型(STDM)是其中的核心问题和主要难点.本文针对实体的离散变化过程,提出了一个基于事件的时空数据模型--OET模型.对象(Obiect)、事件(Event)和时间(Time)是该模型的三个关键要素.OET模型有两个特色,一是使应用系统的复杂性和数据冗余的矛盾达到平衡,二是为以因果推理为目标的时空分析奠定了必要的数据模型基础.具体研究内容包括:     

矿区土地动态变化时空数据模型设计

在地下开采活动过程中,矿区地表地理实体具有明显的时空变化特征,本文是在分析现有时空数据模型的基础上,针对矿区采动受损地表实体的损害及修复,按照面向对象的思想,将矿区地面实体分为点、线、面三类,分别对各种受损对象设计了复垦区时空数据模型,在此基础上可以进一步构建矿区土地复垦时空数据库。     

基于图论的时空数据模型研究

首先分析已有时空数据模型的特点，认为难以显式表达时空语义，然后探讨并发展基于图论的时空数据模型。用图的顶点表示时空实体，用图的边表示实体的时态关系。该模型能显式表达时空实体与时态关系。最后用土地划拔为例进行分析。     

基于Geodatabase的特征-版本时空数据组织方法

在全面分析基于特征的建模技术的基础上,利用Geodatabase面向对象技术和版本管理的双重支持,在基于特征的时空数据模型中引入版本化管理思想,探讨了一种基于Geodatabase的特征-版本时空数据模型构建方法。采用时态版本模式管理和存储抽象生成的独立特征对象,有效地消除了地理空间信息几何分层的弊端,并实现了时空数据的有效存储和多用户并发控制,为地理实体空间信息的历史重构、跟踪变化空间分析等提供一种新的思路。     

面向对象的基态修正模型改进及查询方法

空间和属性随时间变化规律的研究是时态GIS核心问题。引入面向对象方法,把地理实体抽象成为具有空间、属性和时间特性的空间对象,以空间对象的变化状态为基础,探讨了地理实体时空信息连续变化对基态修正模型的影响。通过引入基态距影响因子研究了基态修正模型改进方法,重点研究了基于面向对象基态修正模型的基态距确定、基态的建立过程和模型的存储;并具体设计了基于时间点和时间段的查询方法,为空间对象的时空数据存储、查询和历史回溯提供了基础。     

面向过程的时空数据模型研究

根据近20年来时空数据模型的研究现状、存在问题及其原因剖析,以连续渐变地理实体的表达、组织和存储为研究对象,提出面向过程的时空数据模型。根据连续渐变地理实体的内在特性,将其分级抽象为过程对象系列,进一步探讨过程对象及过程对象间逻辑关系,并设计其UML模型结构及物理存储结构。通过抽象的过程对象隐式地记录地理实体动态变化机制,及自定义的过程对象存储表提供演变机制的函数接口模式,实现连续渐变地理实体的过程化组织、存储与动态分析。最后,以海洋数据的过程化组织与分析为例,构建时空过程模型原型系统(海洋过程对象—关系数据库系统与功能分析平台),验证和评价该模型的实用性。     

面向实体的三维空间数据模型组织方法

三维空间数据模型是对现实世界模型化的基础,是空间数据组织的概念和方法,反映了现实世界空间实体及实体间的关系。传统的三维数据模型大多从几何特征表达的角度出发,割裂了空间对象个体之间的逻辑联系,不能完整表达地理实体。采用面向对象的思想将地理实体抽象为能独立反映完整空间和逻辑关系的空间对象,提出了面向实体的三维空间数据模型的...     

时空数据的动态关联技术研究

为了检测时空数据之间的发展变化关系,本文研究时空数据的动态关联技术,提出了一种动态关联算法和一种基本的时空变化类型。该算法用几何特征和属性特征相结合的方法进行匹配和变化检测,可以匹配时空对象并自动提取变化情况,能够解决一对一、一对多、多对一和多对多的变化关系,并且可以检测出时空对象的移动变化情况。     

面向全时段查询的移动对象时空数据模型研究

大量移动对象时空数据的有效管理是移动空间信息服务的一个新兴的研究内容。本文提出一个面向全时段查询的移动对象时空数据模型,并给出基本的模型定义;探讨移动对象过去、现在和将来的运动位置估算方法,这些方法包括延时法、滑动平均法、三次指数法等;研究了移动对象的状态更新策略,提出一个适应于更新时间间隔的变动阈值法的移动对象的状态更新策略,该策略采用时间滑动窗口形式建立移动对象状态更新间隔的一元指数回归方程,通过求取回归参数获得移动对象状态更新趋势,利用该参数动态调整状态更新闽值。最后,给出实验模拟结果,并对今后的研究工作进行了展望。     

时空数据质量与模型

时空数据不确定性与数据质量是地理信息科学的基础理论之一，也是GIS应用发展的重要问题。本文作为ISPRS2008大会专题“时空数据质量与模型”导读，从空间实体的位置不确定性、数字高程模型的位置不确定性、遥感数据的不确定性、属性数据的不确定性与质量控制、空间分析与操作的不确定性传播和空间数据采集的不确定性与处理等方面，分析了时空数据不确定性与数据质量的最近发展。     

基于灰集的不确定性时空数据模型

不确定性处理是时空数据库面临的新问题。其研究的首要任务是对不确定时空对象进行建模,研究时空不确定性的表示和存储,进而设计离散模型实现数据库系统。提出了建立在灰集理论上的时空数据抽象模型,适合处理部分已知部分未知的不确定对象。首先给出了抽象数据类型的定义,包括建立在灰集理论上的基本数据类型,空间数据类型和时空数据类型;随后对不确定时空分析操作进行了简单的定性分析;最后给出不确定性时空查询的表达方式。     

基于基态距优化的改进基态修正时空数据模型研究

传统的基态修正时空数据模型对历史数据的存储和检索效率较低,本文以对象变化临界指数确定基态距的方法,对传统的基态修正模型进行改进,提高了历史数据的存储和检索效率,并针对改进后的基态修正模型分析了时空数据的检索流程,实现了多种方案的时空数据检索,通过在广州市公共交通规划管理地理信息系统中的应用,对模型的实用性进行了验证。     

GIS中矢量时空数据组织策略

时态GIS作为GIS理论和技术研究前沿领域的一个难点问题越来越被重视。从实用角度出发,提出矢量时空数据组织策略,包括:时间精确到秒,用数字表示;离散变化用状态和事件来共同描述,而连续变化用事件来描述;现状/历史数据分离,空间/属性数据分离;时间标记在元组级上,空间数据采用非拓扑数据模型。在此基础上,将矢量时态层划分12种类型,详细设计其关系表组成和具体表结构。最后,设计和开发相应的实验系统,并以图斑数据和车辆轨迹数据为例验证相关策略的可行性。     

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。     

运动目标轨迹的时空数据模型研究

运动目标的轨迹数据是空间信息系统的重要信息源。只有高效地利用运动目标的轨迹数据,才能更好地掌握多维动态变化的空间环境。本文在介绍了运动目标的概念和国内外研究现状之后,重点分析了运动目标的建模、存储、查询、索引及可视化技术并提出相应的解决方案。最终,实现对运动目标全过程的管理和应用。     

移动区域时空关系变化建模研究

针对二维欧氏空间内的移动区域对象在时空关系变化建模中存在的问题,该文提出了一种时空关系变化序列模型,并建立了时空关系变化概念邻域图。采取基于时间片的时空数据模型,通过分析移动区域间随时间变化的拓扑、距离和方位关系,解决时空关系变化的集成建模问题。该方法能有效刻画移动区域的动态时空特征。     

基于特征的时空数据模型用于地籍变更的探讨

传统的基于专题地理分层的GIS数据模型在数据组织 ,数据共享及复杂的空间分析方面存在明显的不足 ,认为发展新一代的基于特征的时空模型成为必然。本文结合实践中地籍变更的特点 ,提出了基于特征变化状态的时空数据模型。该模型保持了地理现象的完整性 ,实现了时空专题信息的有机集成 ,有利于发展复杂的面向目标的定向分析。