球体退化八叉树网格编码与解码研究

球面离散网格只进行地球表面剖分,而球体退化八叉树网格(SDOG)可对整个球体空间进行多层次连续的三维递归剖分,且网格大小均匀、变形稳定,适合作为全球三维空间基础框架.该文研究SDOG的编码与解码问题,剖析了SDOG网格编码的原理,提出两种网格编码方法,即单层次退化Z曲线填充编码(SDZ)和多层次退化Z曲线填充编码(MDZ),设计了相应的编码与解码算法.通过实验比较了SDZ、MDZ和QuaPA主码在编码效率、解码效率及编码长度方面的差异,结果表明MDZ是一种优异的多分辨率动态网格编码方法,可服务于基于SDOG的全球三维空间基础框架.     

球体退化八又树网格编码与解码研究

球面离散网格只进行地球表面剖分,而球体退化八叉树网格（SDOG）可对整个球体空间进行多层次连续的三维递归剖分,且网格大小均匀、变形稳定,适合作为全球三维空间基础框架。该文研究SDOG的编码与解码问题,剖析了SDOG网格编码的原理,提出两种网格编码方法,即单层次退化Z曲线填充编码（SDZ）和多层次退化z曲线填充编码（MDZ）,设计了相应的编码与解码算法。通过实验比较了SDZ、MDZ和QuaPA主码在编码效率、解码效率及编码长度方面的差异,结果表明MDZ是一种优异的多分辨率动态网格编码方法,可服务于基于SDOG的全球三维空间基础框架。     

适应性球体退化八叉树格网及其编码方法

球体退化八叉树格网(SDOG)为具有经纬一致性、正交、粒度近似、非重叠、多层次性及多分辨率的三维全球空间格网(GSG),有望成为地球系统科学、全球GIS乃至数字地球的空间基础框架,但不便处理半径及球面维度上的分辨率非同步变化问题。该文在SDOG基础上沿某一方向进行独立递归细分,构建了一个能适应非同步变化的多分辨率的球体GSG———适应性SDOG,提出了其耦合退化Z(CDZ)曲线填充编码方法;并以NCEP提供的温度数据为实验,实现了基于适应性SDOG的全球大气温度场三维建模与可视化。结果表明:适应性SDOG具有更好的适应能力,能有效处理分辨率非同步变化问题,提高了SDOG作为全球空间基础框架的应用性能。     

地球系统空间格网及其应用模式

全球变化与地球系统科学研究涉及跨圈层、跨投影带的中-大-超大尺度问题,对全球地学信息系统(GGIS)、全球空间格网(GSG)及数字地球提出了新挑战。在剖析GSG研究现状的基础上,指出需从地球系统整体上设计一个多领域普适的全球三维空间格网———地球系统空间格网(ESSG),以支撑全球变化及地球系统科学研究。结合领域特点,提出了构建ESSG的8项基本要求,并基于球体退化八叉树格网(SDOG)设计并实现了一种满足该要求的SDOG-ESSG模型;介绍了SDOG-ESSG模型在地球系统空间数据集成、三维建模、多尺度表达、对象变化表达、数据检索与云服务、过程模拟及空间环境安全规划与可视化决策等方面的7种典型应用模式。     

基于EMD的遥感影像数据组织模型

针对目前遥感数据组织以时间为基准、同一区域不同部门遥感数据标识不统一的现状,鉴于全球剖分网格具有多层次、全球覆盖、网格单元编码全球唯一性和对传统地图图幅的继承性等特点,介绍了基于地图分幅拓展的全球剖分模型EMD,提出以EMD剖分面片为单元、采用剖分面片编码标识并管理遥感数据及其相关资源的数据组织框架.试验分析表明,基于EMD的遥感影像数据组织可行,且基于剖分面片编码的数据检索具有较高效率.     

基于VisIt的全球科学数据并行可视化——以大气温度场为例

针对当前大规模全球科学数据可视化中存在的单机可视化数据量有限、从底层开发并行可视化系统难度大等问题,该文基于分布式环境和VisIt,提出了一种简便、开放而又有效的大规模全球科学数据可视化方法。介绍了VisIt的体系结构及运行机制,给出了自定义数据的并行可视化方法;并基于NCEP数据集及全球空间格网,在小规模集群环境下实现了小粒度适应性球体退化八叉树格网(SDOG)下的全球大气温度场的并行可视化。VisIt的并行可视化性能测试结果表明:通过增加计算节点,VisIt能有效摆脱传统单机可视化对数据量的限制,可实现大规模全球科学数据的并行可视化。     

多级地理空间网格框架及其关键技术初探

为了有效管理、组织和利用海量空间数据,解决存储架构与现有空间数据结构不一致的矛盾,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上,设计了一种多级地理空间网格框架。该网格框架以地图分幅划分方式为基础,利用经纬度间隔对全球进行层次性剖分,形成遥感数据、测绘数据及其他空间数据的统一组织框架。通过对网格单元的地址与属性编码,实现空间数据的直接存储和索引,从而完成对空间信息的无缝拼接与多尺度管理。最后阐述了实现地理空间网格框架的关键技术,包括空时一体化技术、计算集群存储技术和空间索引技术等。     

基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分

在分析现有非结构化网格剖分算法的基础上,提出了一种GIS支持下的改进分治算法实现约束Delaunay三角网格剖分.该方法利用了GIS的空间拓扑关系对算法输入数据进行预处理,基于三角形的统一数据结构实现了网格细化,对输出剖分网格进行准确的拓扑和约束条件的检查,并基于推进阵面算法思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号,方便了实际问题中开边界条件的赋值,提高了计算效率.实例应用表明,该方法大大简化了数值模型非结构化网格剖分的前处理过程,集成了几种综合算法的优点,在保证原分治算法时间复杂度的基础上,提高了约束条件下Delaunay三角网格生成的质量.     

基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型研究

针对目前空间信息编目多样、缺乏全球统一编目体系的现状,借鉴地理空间信息分类框架,结合地图分幅拓展球面剖分理论,提出了基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型.在此基础上,设计了统一剖分编目中间件,搭建了全球空间信息统一剖分编目数据的管理框架.基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型为实现空间数据的全球化、层次化和规范化管理奠定了理论基础.     

体绘制技术在地学3D GIS 可视化中的应用研究

体绘制技术是目前科学计算可视化研究的一个重要组成部分，对地质体内部属性分布的可视化有重要意义。该文针对地学研究中几何建模和属性建模同样重要的特点，基于一种矢栅一体化的混合数据模型，对地质体表面采用三角面片描述几何形状，对地质体内部采用基于八叉树的自适应网格剖分技术描述内部属性特征。对网格剖分后的体数据，采用体元投射的体绘制技术进行地质体内部属性可视化，显示出很好的效果，具有实际应用意义。     

地球系统科学数据分类体系研究

数据分类是数据组织、管理与数据共享工程中不可缺少的基础性工作。根据地球系统的圈层结构、研究每个圈层的主要学科和每个学科的主要数据内容,把地球系统科学数据分为14个一级类、88个二级类。该分类体系在国家科学数据共享工程项目——中国地球系统科学数据共享服务网中得到实际应用。     

A finite element analysis of tidal deformation of the entire earth with a discontinuous outer layer

Tidal deformation of the Earth is normally calculated using the analytical solution with some simplified assumptions, such as the Earth is a perfect sphere of continuous media. This paper proposes an alternative way, in which the Earth crust is discontinuous along its boundaries, to calculate the tidal deformation using a finite element method. An in-house finite element code is firstly introduced in brief and then extended here to calculate the tidal deformation. The tidal deformation of the Earth due to the Moon was calculated for an geophysical earth model with the discontinuous outer layer and compared with the continuous case. The preliminary results indicate that the discontinuity could have different effects on the tidal deformation in the local zone around the fault, but almost no effects on both the locations far from the fault and the global deformation amplitude of the Earth. The localized deformation amplitude seems to depend much on the relative orientation between the fault strike direction and the loading direction (i.e. the location of the Moon) and the physical property of the fault.     

基于GIS和空间句法的历史街区保护更新规划方法研究—以江门市历史街区为例

基于GIS和空间句法集成的思路,以江门市历史街区保护更新规划为例,结合实地调研从空间实体的“点、线、面”3个层面分别建立建筑、街巷和地块GIS数据库,利用GIS多因子评价对建筑保护价值进行综合评价,运用空间句法定性定量的分析手段剖析历史街区的街巷路网结构及用地布局,尝试探索建立在量化、实证分析基础上的历史街区保护更新规划的技术方法和流程.研究结果表明:通过量算空间句法参数可以直观解析历史街区空间形态结构和智能性水平,对研究区的规划定位能提供较好的参考;通过空间句法与GIS集成分析对街巷和用地布局的合理性进     

GIS与地理分析

GIS与地理学的结合 ,有助于地理学家分析区域性或全球性一系列的地理问题 ,研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈等圈层内部的结构特征、分布规律、演化过程以及彼此之间物质流、能量流、信息流的传递方式及动力学机制。     

全球离散格网:回顾与展望(英文)

全球离散格网是数字球体表达的基本数据模型,它提供了一种栅格化表达地球弯曲表面的方法,催生了数字地球。该文回顾全球离散格网与数字地球的发展史,评析了以谷歌地球为代表的第一代数字地球的技术实现。在为科学界及社会公众提供地表与近地表信息交流方面,数字地球的有效性面临挑战,第一代数字地球在很多方面存在不足,其中最显著的缺陷是不能基于社会与环境过程模型模拟地球的将来状态。展望未来,简要分析了下一代数字地球应具有的基本特征。     

定性地理信息系统在城市社会空间研究中的应用

定性地理信息系统(定性GIS)是西方人文地理学定性研究的重要方法。它集成了定性和空间元素,更全面地阐明空间背景是如何被社会建构的。这种多元要素的整合,可以表达人们生活空间的多样性和复杂性,有助于展示生活路径的三维可视化细节,实现可视化社会空间过程。本文试图梳理西方定性GIS的方法论并探讨其在基于情感表达的个体数据采集分析、基于混合方法的可视化活动空间研究以及基于多重互动视角的社会空间研究中的应用。定性GIS包含微观和宏观层面的多重含义,使得研究者可以从多个有利位置观察问题并参与其中,有助于城市社会空间研究理论创新,为社会空间研究提供可探索空间。最后,从学科建设、方法论拓展、研究成果表达和研究议题选择等方面对中国开展同类研究进行展望。     

试论地理信息系统与地球系统科学的关系

本文对地球系统科学的概念及其发展和学科特点进行了阐述,在此基础上探讨了地理信息系统在地球系统科学中的地位与影响,并对其发展方向进行初步评述。     

A GIS for desert locust forecasting and monitoring

Abstract

Desert locust plagues can affect up to 20 per cent of the surface of the Earth. Data on locust breeding, environmental conditions and swarm movements in affected countries, are collected at the headquarters of the U.N. Food and Agriculture Organization in Rome. GIS technology coupled with remote sensing inputs allows these data to be utilised for monitoring and forecasting purposes much more effectively than heretofore. Design requirements and the implementation strategy for such a GIS are examined, emphasizing the role of global digital map datasets such as the Digital Chart of the World, the importance of effective data integration and the need for an ergonomic user interface that facilitates both data capture and analysis.