时空数据模型研究进展及其发展方向

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,其时空数据模型的设计和实现一直是研究重点.在分析Gail Langran的4种典型时空数据模型基础上,重点讨论了时空数据模型的一些最新研究成果.针对现有研究存在的诸多问题,建议时空数据模型研究应主要从语义、通用以及实用3个角度出发.     

基于时态GIS的导航电子地图增量更新研究

分析了导航地图数据增量更新过程的时态特征,通过应用时态GIS实现了增量更新过程的建模.提出了基于历史跨度的时空数据模型(history span based ternporal-spatial model,HSBTM).在此模型的支持下,推导了增量数据的计算公式,论述了历史跨度时空数据模型的简化表达和实现方法.     

地理信息的时态性分析及时空数据模型的研究

地理信息系统中 ,时间、空间和属性是信息的三种基本成分 ,理想的地理信息系统应支持信息的时态性 ,对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象 ,时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。本文首先分析了地理信息的时态性 ,之后讨论了当前时空数据模型的研究现状 ,在此基础上 ,提出了一种面向对象时空数据模型 ,并从三个方面描述了该模型的数据结构 ,包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式     

地理信息的时态性分析及时空数据模型的研究

地理信息系统中 ,时间、空间和属性是信息的三种基本成分 ,理想的地理信息系统应支持信息的时态性 ,对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象 ,时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。本文首先分析了地理信息的时态性 ,之后讨论了当前时空数据模型的研究现状 ,在此基础上 ,提出了一种面向对象时空数据模型 ,并从三个方面描述了该模型的数据结构 ,包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式     

一种集成的时空数据模型

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,其时空数据模型的设计和实现一直是研究重点.针对现有时空数据模型研究存在的不足,提出了一种集成的时空数据模型.该模型的集成性主要表现在5个方面:静态和时态的集成;矢量和栅格的集成;拓扑和非拓扑的集成;几何和属性的集成;离散和连续的集成.最后,设计和开发了相应的原型系统,并以图斑数据、车辆轨迹数据以及气象卫星云图为例验证了模型的合理性和可行性.     

气象GIS中的气象时态数据模型的设计

根据气象数据的空间位置少量变化、属性数据变化频繁的时空变化特征,提出了一种基于时间的简单对象模型——属性与空间、时间关联扩展的气象时态数据模型,并在气象GIS平台中实现数据模型的实例化,实现了对气象时态数据的管理。     

时态GIS及其应用

介绍时态GIS在国内外的研究概况,在此基础上介绍时态GIS的核心——时空数据模型,给出了时态GIS在地籍管理中的应用实例。并对时态GIS研究作出了一些展望。     

基于时态GIS的房产信息管理系统的设计研究

区别于常规GIS技术对房产档案的管理,本文结合房产档案数据中的时空变化规律,提出了时态GIS、面向对象等解决方法,定义了房产档案的时空对象,提出了房产档案时空数据模型,进而完成了一个基于时态GIS的房产档案信息管理系统的设计。     

时空复合数据库模型及实现--以规划道路中线为例

在已有时空数据模型的基础上,提出规划道路中线的时空复合模型。应用该模型管理时态GIS数据,不会丢失历史数据,可以得到任意时刻和时间段的GIS数据以及某个地理目标的变更情况。随着时间的延续,建立的时空数据库会变得越来越大,这在一定程度上可能影响时空复合模型的查询效率。按目标的生命终止时间分库,对各库分别查询,对查询结果进行逻辑操作可以解决这个问题。结合应用实例实现对规划道路数据的各种更新编辑操作和时态查询。与目前时态GIS的研究主要集中于地块等面状地物不同,研究线状目标的时态GIS。该模型适于规划道路中线及其他线状地物数据库时空数据的管理。     

事件驱动的城市公共交通时空数据模型研究

以模型驱动架构为理论基础,以事件驱动的方法进行面向对象的时空数据建模研究,建立城市公共交通领域的概念模型、静态结构模型、动态行为模型和时态行为模型,并结合软件模型实现时空数据面向对象的组织与操作。事件驱动的面向对象时空数据模型实现了关系数据库和对象关系型GIS平台下面向对象的数据建模,扩展空间对象的动态行为与时态行为特征,实现对复杂空间对象的操作并保证了其空间关系及时态一致性。本研究为行业空间数据建模提供理论和方法上的参考,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验证。     

地理学视角下测绘地理信息再透视

系统回顾了地理信息系统产生以来地理信息内涵发展与拓展的主要历程,指出地理信息的定义一直是在"空间+属性"的地图信息基本框架下逐步扩展,其发展历程经历了地图GIS、语义GIS、时空GIS和大数据GIS 4个不同的阶段,但仍无法满足时空大数据的分析和应用需求。从地理学研究的对象和内容出发,对地理学所需要的"地理信息"的内涵和外延进行了系统的梳理总结,提出了涵盖"空间定位""语义描述""属性特征""几何形态""演化过程""要素相互关系"的地理信息六要素表达模型。在地理定律和地理规律的指导下,面向地理现象空间分布、时空格局、演化过程、相互作用机理的集成表达、系统分析和高效管理,设计了六要素集成表达的几何代数统一GIS数据模型、地理规律与相互作用驱动的新型GIS数据结构、非结构化时空数据组织与存储等关键技术,为测绘地理信息走向地理科学信息提供了另一个理论基础与技术方法支撑,有助于提升GIS对地理格局、演化过程和要素相互作用等地理规律的组织、管理、表达和分析能力。     

Recent Literature

Development of a temporal geographic information system (GIS) and spatio-temporal data modeling are key to incorporating time into geographic information science. This paper describes how to design and develop temporal GIS that will work with spatio-temporal data represented in various data models, and it introduces a prototype temporal GIS with a case study. In temporal GIS, the integration of multiple spatio-temporal representations is based on common spatial and temporal reference systems. In other words, a map window of temporal GIS visualizes spatio-temporal data valid at the same time within one spatial area. To achieve such visualization, separate data editing and query modules are required for each spatio-temporal data model (STDM). In the temporal query interface, after a user specifies a time, the system automatically hires correspondent modules to retrieve spatio-temporal data valid at that time. Besides temporal queries common to all STDMs, each module may provide additional temporal query capabilities specific to that STDM. In the case study, I implement a prototype temporal GIS for three STDMs. The examples of query and visualization, which use three datasets (census data, land use/land cover, and elevation data) demonstrate the prototype temporal GIS can integrate multiple temporal representations.     

森林资源空间数据更新的时空数据模型研究

地理信息系统(GIS)技术可以实现空间数据和属性数据统一存贮、管理和数据更新,但往往缺失时间数据,较难实现历史查询。本文以森林小班数据为例,分析林木自然生长以外数据更新的空间形态变化,使用图论对森林资源小班数据更新的时空信息进行描述,在此基础上构建森林资源更新的时空数据模型,此模型能够方便地进行历史查询分析。     

城市地理时空大数据管理与应用平台建设技术和方法研究

针对城市地理时空数据的专业类别多、数据格式多、数据分散等诸多特性,提出了栅格式数据、图形式数据、要素式数据、类GIS数据、ArcGIS数据5大类地理时空数据的管理方案。采用基于富客户端的地图增强技术、基于时间帧的时空数据动态表达技术和空间数据及平台功能自扩展定制技术,对城市地理时空大数据管理与应用平台进行了总体设计,开发了集管理与应用于一体的资源创建与管理系统、信息集成共享系统、数据交互应用系统,实现了城市地理时空大数据的管理与应用的高效性。本文提出的技术方法已在长沙市规划交通勘测信息集成管理与应用共享平台项目建设中得到验证,为城市地理时空大数据的集成管理和共享应用提供了技术经验。     

一种面向对象的时空数据模型

地理信息系统中，时间、空间和属性是信息的3种基本成分，理想的地理信息系统应支持信息的时态性，对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象，时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。首先对当前时空数据模型研究现状进行了分析，在此基础上，提出了一种面向对象时空数据模型，并从3个方面描述了该模型的数据结构，包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式。     

基于物联网与GIS的智慧园林系统设计与实现

传统的园林管理存在数据信息多、测量手法多,无法实时在线监测等问题,针对园林管理过程中存在的这些问题,提出了智慧园林的解决方案。并根据设计理念,对各个子模块的功能进行设计和实现,给出实现方式。结合空间信息集成技术、可视化技术、物联网、GIS等信息技术构建园林资源信息的动态监测、数据时空分析、多维分析、在线服务平台。给园林绿化规划、虫害分析预报、养护管理、名树古木保护等提供科学管理依据,建立了较为完备的监测管理与实时动态分析系统。     

基于历史关系数据库的时空数据库实现研究

时空数据库是研究如何存储历史和当前的时空数据,从而跟踪分析某一区域的变化,最终实现时空模型化和模拟地学过程.采用历史关系数据库模式的时空数据库可以充分利用传统时态数据库时态查询功能和GIS空间分析处理功能这些方面成熟的研究成果和现有系统,降低时空数据库建立的费用和开销.分析了采用扩展关系型时空数据库的原因,介绍了历史关系数据库模式、时态关系代数和查询语言,研究了采用历史关系数据库模式在全关系化空间数据库中组织时态信息的方法,从而实现时空数据库.以麦地轮作为例说明了采用历史关系数据库模式建立时空数据库的可行性和有效性.     

Incorporating Cellular Automata simulators as analytical engines in GIS

Contemporvy GIS suffer from a variety of problems. These include poor ability to handle dynamic spatial models, poor performance for many operations, and poor handling of the temporal dimension. Cellular Automata (CA) are dynamic mathematical systems based on discrete time and space. While CA have many similarities to GIS, and indeed excel in many areas in which GIS are deficient, they cannot themselves be considered as GIS since they lack the necessary sophisticated Capabilities in data input, data storage and retrieval, and data output. However, the advantages of CA in data analysis and modelling are significant. In order to exploit fully the advantages of each system - GIS and CA - we have developed a methodology and prototype system for coupling GIS and CA, in which the CA serves as an alternative analytical engine for the GIS. In the prototype system, spatial, temporal (i.e. time series), and spatio-temporal filters as well as spatial diffusion operators are developed. In addition, the integrated system provides a flexible framework for the programming and running of dynamic spatial models. We conclude that CA represent a viable alternate analytical engine for GIS and provide increased ability for dynamic spatial modelling within GIS.     

GIS时空数据模型在城市地下管线数据库中的应用

城市地下管线信息的动态增加、变更、废弃等导致了地下管线信息管理与信息系统开发的复杂性与难度。本文针对管线信息的时空特性,给出了一个图形与属性一体化存储的面向对象的GIS时空数据模型,很好地解决了城市地下管线数据的动态更新、历史信息管理、现状查询分析等难题,并对数据库的设计进行了较详细的描述。该模式对大中城市综合地下管线系统的建设具有很好的借鉴和指导意义。     

基于地理事件时变序列的时空数据模型研究与实现

首先分析比较了已有的时空数据模型的特点，针对其存在的不足，提出并讨论了一种基于地理事件时变序列的时空数据模型，阐述了该模型的时空语义概念和时空拓扑关系，并针对具体的实际应用，在现有成熟的GIS平台上进行扩展，验证了该数据模型的有效性。