实时GIS时空数据模型

为满足动态目标与传感器等实时观测数据获取、存储、管理、分析与可视化的要求,需要发展一种新型地理信息系统—实时GIS。本文根据实时GIS中各种地理要素的特点以及存贮管理要求,提出了一种面向动态地理对象与动态过程模拟的实时GIS时空数据模型,它将时空过程、地理对象、事件、事件类型、状态、观测等相关要素整合在一个时空数据模型中。基于该模型研发了新一代实时GIS,并以四种动态地理对象（包括移动对象、原位传感器对象、视频对象和过程模拟对象）的时空数据的实时接入、存储与可视化为例,验证的模型的可行性。     

线性参考系统与动态分段技术在公路GIS中的应用研究

由于线性参考系统和动态分段技术在公路等线性要素处理的过程中具有的优越性,使得现行的大多公路GIS都加入了这两项技术。鉴于此,本文在前人研究的基础之上,探讨了线性参考系统和动态分段技术的基本概念和分析流程,以新疆某地公路GIS建设为例,建立了公路等线性要素的一维线性参考系统,并通过里程事件和水毁事件的建立来详细分析了系统建立的步骤和相关的注意问题。     

动态多基态变粒度时空修正模型在矿区地质环境中的应用

针对矿区地质环境污染面积动态变迁和实时监测问题,首先根据TGIS中的时间属性表达特性,分别将时间粒度表达和变粒度时空存储因子设计与现有的动态多级基态修正模型进行综合集成表示,提出了一种动态多基态变粒度的修正模型,实现了时间粒度动态变化过程中多基态自动确立问题;其次结合某矿区地质环境面积变迁的时空数据特征,分别设计了时空数据库的五库结构和数据库组织结构,实现了矿区地质环境面积变迁时空数据库的逻辑和物理结构设计;然后通过结合TGIS和视频播放器原理,实现了矿区地质环境面积变化场景的回放,并采用空间数据库查询语句实现了地质环境面积变化的超前预演;最后以某矿区地质环境数据为例,实践表明：动态多基态变粒度的修正模型可实时监测矿区地质环境类型面积的变迁过程,增加了复垦区域的面积,实现了矿区地质环境面积变迁数据的存储、再现和未来变迁的预演。     

TGIS在城市规划中的应用研究

城市的发展对规划的要求越来越高,也相应地提高了对规划技术手段的要求。在城市规划领域,GIS已成为主要技术手段之一,TGIS(Temporal Geographic Information System)以其优越的功能吸引了人们。本文是关于TGIS在城市规划中应用的分析,从城市和城市规划的概念着手,阐述了TGIS在城市规划研究中管理数据、分析数据、辅助决策和表达规划成果等几个方面的应用,最后论述了TGIS将成为城市规划的主要手段。     

TGIS在城市规划中的应用研究

城市的发展对规划的要求越来越高,也相应地提高了对规划技术手段的要求。在城市规划领域,GIS已成为主要技术手段之一,TGIS（Temporal Geographic Information System）以其优越的功能吸引了人们。本文是关于TGIS在城市规划中应用的分析,从城市和城市规划的概念着手,阐述了TGIS在城市规划研究中管理数据、分析数据、辅助决策和表达规划成果等几个方面的应用,最后论述了TGIS将成为城市规划的主要手段。     

多维时态GIS地籍数据库建设

地籍信息时态特征的显著性是其他空间信息所不及的,地籍的生命力和使用价值就在于其现势性和历史与现状的连续性.时态GIS的组织核心是时空数据库,即在空间和时间的参照下组织地理目标数据.因此,建立合适的时空数据库,应用于地籍信息系统中,使其能提供完善的时序分析功能,高效地回答与时相关的各类问题非常有必要.基于动态多级基态的修正模型能实现时空数据储存、管理和历史回顾的底冗余和高效率.本文就是要结合TGIS和动态多级基态修正模型提出地籍数据库建设的新思路.     

三维地理信息系统在城市规划领域应用研究

三维可视化理论与技术的引入使得传统静态的、平面的地图向动态的、三维的方向发展,地图的三维可视化正成为GIS与数字制图领域一个新的研究课题。本文主要研究场景多尺度表达、顾及地形(即基于DEM)的建筑、植被、道路、水系等各主要要素的三维模型的建立及其显示、可视性分析。文章最后对三维可视化技术在基于城市规划领域的规划展示、设计对比、日照分析、历史变化等方面的应用作了探讨。     

动态地籍GIS平台的研究

本文在现有地籍GIS的基础上,引入时态概念,重点介绍了建立动态地籍GIS过程中,宗地数据模型的建立、数据质量控制,并在此基础上开发的动态地籍GIS平台。反映了地籍要素中宗地变更的时续性和动态性,实现了宗地的历史追踪。     

域分析、域模型在GIS中的应用

根据GIS在应用开发中的现状和遇到的问题 ,通过对相关解决技术如组件技术、软件体系结构技术等的研究与分析 ,介绍了双重生命周期模型 ,提出了GIS在国土信息管理领域的特定域模型 ,目的在于降低应用开发的复杂度 ,提高软件生产率 ,支持动态的可扩展的软件体系结构模型。     

相关法自适应滤波在动态行程时间预测中的应用研究

动态行程时间预测是智能交通系统研究的重要内容。为避免卡尔曼滤波中白噪声方差对行程时间预测结果的影响,本文把相关法自适应滤波理论引入到动态行程时间预测中,提出了应用浮动车GPS数据建立相关法自适应滤波模型的方法。预测结果表明,相关法自适应滤波模型的涉动性小,精度满足要求。     

高精度时空信息崩滑坡灾害监测技术

我国部分地区地质灾害爆发频率高,多年来崩滑坡、泥石流等高危险性地质灾害严重威胁我国人民财产与生命安全。因此,地质灾害及时预警一直是我国在应急方面亟待解决的难题。随着北斗、GPS等全球卫星导航系统的建设组网,GNSS技术逐渐成为当前提供时空位置信息的重要手段,具有数据实时性、设备低功耗、搭建便捷化等特性,成为解决地质灾害监测与预警的理想技术手段。本文利用BDS+GPS+GLONASS时空信息数据,构建了面向地质灾害监测的中长基线毫米级精度的崩滑坡监测解算方法,确定了双差观测的载波相位解算模型。最后在重庆新浦区域展开试验应用,实现了基于高精度时空信息的毫米级滑坡灾害的监测与预警。为预计该区域的地质灾害提供了数据支持,为人民的生产生活提供了技术保障。     

多粒度时空对象支持下湿地时空行为认知与表达初探

湿地作为一种活的空间实体，其时空行为错综复杂，认知和表达一直是该领域研究的重点和难点。全空间信息系统以多粒度时空对象直接对现实世界进行抽象和描述，比传统GIS更符合人的认知特点。因此，本文基于多粒度时空对象建模思想，分别对湿地数据组织、时空行为认知和表达进行了初探。结果表明：湿地时空行为可按对象粒度、数量和特征属性进行分类，且行为表达可通过动态展示，分析建模和模型预测层层递进，较以往表征方式具有动态关联近实时等优势，可为湿地资源的动态监测提供一种新的研究思路。     

一种集成R树、哈希表和B*树的高效轨迹数据索引方法

为兼顾时空索引方法的空间利用率、时间效率和查询种类,提出了一种新的轨迹数据索引方法——HBSTR树。其基本思想是:轨迹采样点以轨迹节点的形式成组集中管理,哈希表用于维护移动目标的最新轨迹节点,轨迹节点满后作为叶节点插入时空R树,另外采用B*树对轨迹节点构建一维索引,既有利于提升索引创建效率,又同时满足时空条件搜索和特定目标轨迹搜索等多种查询类型。为提升时空查询效率,提出了新的时空R树评价指标和节点选择子算法改进时空R树插入算法,同时提出了一种时空R树的数据库存储方案。试验结果表明,HBSTR树在创建效率、查询效率和支持查询类型等方面综合性能优于现有方法,支持大规模实时轨迹数据库的动态更新和高效访问。     

平行系统支撑的林火仿真与协同灭火研究

为了能够为突发的森林火灾提供科学预案与精准决策,本文以时空大数据为基础,提出了以平行系统为骨架,以广域HLA协议为准则,在搭建林火发生、蔓延及灭火等全过程模拟与应急演练模型设计基础上,采用粒子系统和修正的Rothermel模型分别进行林火及其蔓延过程模拟,在对各对象类和交互类设计的基础上,完成了应急模拟与协同演练的原型系统开发,并以漳浦县为例,对该系统进行验证。结果表明,平行系统的引入与时空大数据的耦合可以很好地克服模拟场景与实时场景的关键脱节,实测应急响应模块的导入,能够为实时灭火决策提供高精准信息化服务,使得该协同模拟与应急演练更具实用性与推广性。     

时空大数据时代的地图学

地图学研究的主战场是"地图",但不同历史时期的地图其信息源、主题、内容、载体、形式、制作方法和应用方式是不同的,当然它的全方位价值也就不同了。从科学史上的科学范式的变化来看,随着大数据时代的到来,如今已经步入"数据密集型"科学范式时代,地图学亦如此,具有明显的大数据科学的特征。所有大数据都是由包括人类活动在内的地理世界的任何事物和任何现象运动变化产生的,都具有空间和时间特性,当然也就离不开空间参照和时间参照。因此,大数据本质上就是时空大数据。自20世纪50年代末60年代初以来的现代地图学,即信息化时代的地图学,是以时空数据为对象的,其核心是时空数据处理与表达,但并没有像今天面对天空地海一体的大规模多源(元)异构和多维动态的数据流(或流数据),地图的实时动态性、主题针对性、内容复合性、载体多样化、表现形式个性化、制作方法现代化、应用泛在化等特征,是以往任何时期都无法比拟的,这就产生了地图学理论、技术和应用体系的巨大变化。而所有这些变化都正好发生在20世纪50年代末和60年代初以来的约60年间,故以本文纪念《测绘学报》创刊60周年。     

面向地理空间信息的轨迹模型及时空模式查询

轨迹数据处理与分析是目前空间信息和数据库等相关领域的研究热点之一。本文从Stop-Move轨迹模型出发,通过集成地理空间上下文信息来建模轨迹数据,并研究轨迹时空模式的查询处理技术。首先分析Stop/Move对象与点/线/面地理空间要素之间的时空关联关系,据此提出显式表达该关联语义的地理关联轨迹模型,在此基础上利用关系-对象数据库技术,为地理关联轨迹模型设计独立于应用的关系模式,接着定义轨迹时空模式查询,并提出基于地理关联轨迹关系模式的SQL处理框架,最后以典型性检索请求为例,讨论分析位置-时间、位置-顺序和位置-关系等三类轨迹时空模式查询的纯SQL处理技术,并以样例轨迹数据验证了本文方法的可行性。     

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。     

出租车数据的时间序列谱聚类分析

城市空间运行的出租车产生大量的OD数据，数据的时序呈现周期性特点，客观反映人们的出行行为模式，本文采用谱聚类算法对北京五环区域内各空间单元的出行特征及其相似性进行探究。由于空间单元的时空行为特征受空间邻域和功能区划的影响，研究添加邻域因子和功能区因子以改进时间序列的相似性度量方法，从而实现时间序列谱聚类算法的空间和功能区拓展，进而增加人们对不同时空条件下出行行为特征的了解，以便对不同空间单元提供差异性服务，如不同时段公交的发车频次、动态调整商场营业时间、不同时空环境出租车候车点的实时变换、调控和优化不同区域服务保障等，将有助于降低城市能耗，更加合理地利用资源，也有助于居民实现智慧生活。     

基于变点的时空异常模式研究

异常模式的探测具有很好的实用价值和生产指导意义,本文首先对目前国内外时空异常模式方面的研究工作做了介绍。然后基于时空变点的概念给出了时空异常的定义,在此基础上结合大气污染监测数据对基于变点的时空异常模式进行探测。     

卫星耦合传感网的实时动态网络地理信息系统技术及应用

长期以来,地球空间信息服务无法反映现场实况,不能满足综合监测实时信息服务需求。本文围绕空天地平台观测共享集成管理和时空信息高效服务问题,提出了传感网观测共享信息模型,重点阐述了基于对地观测传感网的最大时空覆盖优化布局、任务反馈控制、流式观测实时接入和动态仿真与预警决策支持的实时动态GIS关键技术,介绍了实时动态网络GIS平台GeoSensor及长江流域通航、防洪和发电时空信息感知管理应用。