基于WebGIS的历史人文地理信息系统设计与实现

针对历史人文资料数据的研究管理缺少与时空地理信息的有效结合和集成,现有的数据存储管理、检索查询、时空关联分析等信息化不足的问题,提出和设计了历史人文地理信息时空组织模型。利用GIS的时空信息数据管理、空间分析及可视化优势,有效整理和构建了历史人文资料空间数据库;开发并实现了基于WebGIS的集历史人物事件检索查询、空间动态可视化、人物—事件关联分析于一体的中国近现代史信息服务系统,有利于历史爱好者和研究者较为全面、便捷、形象直观地理解和掌握中国近现代历史人文资料。     

网络三维技术下的时空可视化分析

随着数据获取技术的快速发展,海量时空数据的来源越来越广。然而受限于数据的认知能力,人们无法高效地从海量时空数据中获取有用信息。利用人的视觉带宽,进行数据可视化分析,可以大大增强对数据的认知能力,提高数据分析效率,从而更快地对时空进行感知,制定决策。时空立方体作为一种三维的时空数据可视化方法,可以直观地展示时空数据的动态特质、周期性规律以及分布状况,对于辅助决策具有重要意义。本文利用WebGL技术,实现了Web端时空立方体的快速生成;并基于中国铁路运输开展实验,对全国铁路运输时空数据进行可视化分析,验证了网络时空可视化分析的实用性。     

在线空间商务智能多源数据集成与交互可视化分析

设计并实现了一系列时空数据交互可视化分析组件,为选址分析、市场管理分析和预测、商圈分析等传统的商务分析提供直观、动态的时空交互可视化工具.应用表明,设计的系统可帮助用户高效便捷地探索、抽取、分析复杂高维商务数据中蕴含的时空模式,为商务决策提供有效支撑.     

利用NewMap API实现Web地图的地理数据可视化

随着时空数据呈现出爆炸式增长,传统的统计图表无法充分挖掘海量数据中隐含的时空信息的问题,该文面向用户设计并构建通用专题数据可视分析系统。通过对Web前端地理数据可视化技术和Cassandra数据库进行研究,基于中国测绘科学研究院GIS所自主研发的NewMap软件,开发Web前端地理数据可视化接口,实现地理数据的时空信息在地图上的充分展示。该文以潍坊市为研究区域,分别从降雨量分析、人口综合分析专题等方面出发,通过专题数据可视化效果将时空数据的特点充分展现出来。与此同时,所采用Cassandra分布式数据库,亦可对大数据进行存储、管理、分析,在一定程度上减轻了前端地图绘制的压力,并具有良好的查询分析效率及快速的处理能力。     

交通信息可视化技术方法

实现时空多维信息可视化,直观地传达交通信息,发现数据中存在的关系和规则,为交通管理部门提供决策支持,是交通信息应用的一个重要研究方向。本文对地理空间信息可视化技术方法、交通信息可视化的多种技术进行分析研究。     

双比例尺交互模式的粒子系统动态可视化——以出租车数据为例

针对如何对海量、多源、高维的时空轨迹数据进行交互可控、形象直观的可视化分析这一地理信息系统(GIS)领域的热点问题,该文提出了一种出租车全球定位系统(GPS)轨迹数据的网页端三维动态可视化方法,通过空间比例尺和时间比例尺的双重控制,运用粒子系统构建了城市大尺度三维场景中GPS轨迹的模拟移动模型。实验结果表明,该方法可以直观地反映出租车轨迹的时空演变规律,具有良好的可交互性,可以通过网络平台广泛地应用到各种轨迹数据的实时监控和历史分析中,为交管部门的管理和出租车公司的车辆调度提供依据。     

GMT联合高分辨率地形数据在FAST工程中的应用

近年来,国际的星载空载雷达项目已收集到海量的全球高分辨率地形数据。但是,这些数据在可视化之后才能被人们所直观认识。通用制图工具(GMT)是一款功能强大的开源软件集,主要用于地理空间数据的可视化表示,已在地球科学相关领域中得到广泛应用。文中阐述了地形数据在地球科学中的重要作用,介绍了在Windows系统下使用GMT对全球地形数据可视化的过程,并以FAST周边地区为例,对几种地形数据进行了质量评估,并简述了其在FAST工程中的应用。     

时空信息云平台下数据管理及可视化方法

针对智慧城市时空信息云平台中海量时空数据的管理和可视化问题,该文提出了一种时空索引建立及时空数据可视化方法。时空索引机制将时间、空间与专题属性作为同等重要的维度,兼顾了三者的查询效率,实现对时空数据的快速有效提取。时空数据可视化表达方法提出了时间轴动画、多时态对比、对象状态回溯等可视化方式,实现时空数据的动态交互式表达。该方法在"智慧常州时空信息云平台"项目中进行了实现,证明这种时空数据组织管理方法可较高效地实现数据的检索调度,且具有较强的可操作性;基于此的时空数据可视化方法亦具备较佳的时空对象动态表达效果。     

基于三维时空数据库的地信时空过程可视化研究

随着GIS数据不断更新,大量的GIS历史数据也不断累积起来。本文即是着眼于如何有效利用累积下来的多个时期的数据,模拟地信时空过程,让人们能直观了解空间信息的发展变化过程。论文先介绍了由地理信息时空数据建立的三维时空数据库,然后阐述了在此数据库支持下的地信时空过程可视化的实现技术。本文的研究是一次时态GIS与3D-GIS结合应用的尝试,实现了4D概念下更为逼真和动感的地理信息服务方式。     

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。     

基于Skyline的数字城市3维可视化系统的研究

城市是人类生活的重要聚集地,是人类文明成果产生、传播和发展的主要场所。随着“数字城市”理论的不断完善,构建数字城市3维可视化系统已成为地理信息系统领域的研究热点。本文依据系统开发的原则,结合“数字城市”建设的实验,对数字城市3维可视化系统的总体设计、数据处理、3维模型制作、3维场景生成以及系统功能实现等多个方面进行了综合性的研究。     

社交网络时空大数据聚类挖掘有效选择分析

来自社交网络的时空大数据具有海量和高动态的特性,有效选择时空数据进行聚焦挖掘分析至关重要。以微博位置签到数据为例,首先,对时空大数据空间聚类挖掘的有效选择问题进行了研究,针对社交网络时空数据不确定性问题,提出了时空大数据针对聚类挖掘的有效选择方法。聚类挖掘有效选择方法提出从空间、时间或属性等维度对时空大数据进行分割。然后,对分割得到的数据集进行空间探索分析(exploratory spatial data analysis,ESDA),得到具有聚类挖掘潜力的数据集。最后,以武汉市微博位置签到数据进行商圈热点探测为例,对提出的社交网络时空大数据聚类挖掘有效选择方法进行验证。结果表明,有效选择方法可以得到挖掘效率和精准性更高的时空数据集。     

三维地图服务系统的研究与实现

提出并建立一个基于融合地形影像、高程、模型、矢量等数据场景的三维地图服务系统,提供三维基本功能、二三维联动以及数据共享管理等服务。本文主要研究三维地图服务系统的具体划分和实现方式,不仅实现各类三维数据的统一调用,而且更直观、快捷地为三维应用系统提供服务接口,高效地构建三维地理信息服务平台。     

A Spatiotemporal GIS Framework Applied to the Analysis of Changes in Temperature Patterns

This research develops a new temporal Geographic Information System (GIS) framework and applies it to compare General Circulation Model (GCM) products and reanalysis datasets in order to discern differences in patterns and locations of change as a proof of concept. The proposed framework incorporates the concept of kinematics to represent the movement of isolines as advection displacement vectors. Comparison of displacement vectors from the four datasets shows differences in isotherm shifts for both median values and interquartile ranges along with several prominent, well defined difference regions across the globe. Among the four datasets used in the study, the two reanalysis datasets have the smallest median difference in displacement vectors indicating the least spatiotemporal difference. As both reanalysis datasets are based on actual observations, this result validates the displacement vector representation. The CNRM CM3 20C3M dataset contains an Antarctic Cooling that led to most of the differences in displacement vectors against the other datasets. The research shows the effectiveness of GIS enabled displacement vectors analysis to elicit spatial differences in climate patterns among GCM data and reanalysis data. While temperature data were used in the case study, the proposed method is based on concepts applicable to other isolines of geographic variables (such as isobars or isohyets).     

基于Hadoop的地质大数据融合与挖掘技术框架

地质领域数据量大,且种类多样。实现高效的多源异构地质数据的融合与挖掘,是研究地质作用机理,展开地质考察研究的重要手段。然而目前普遍存在着数据条块分割,格式各异,难以实现有效的共享与互操作。为此,本文提出了一种基于Hadoop的地质大数据融合与挖掘技术框架,该框架包括统一的地质大数据采集与预处理方法,基于元数据索引的存储与管理平台,基于Map/Reduce的地质大数据并行化计算模式与系统,面向可重用的地质大数据挖掘服务,以及支持在线三维展示的地质大数据分析结果可视化系统。该框架具有良好的实用性与可扩展性。本文在5个节点的测试系统上实现了多元素关联性分析,并取得了相对应单台机器3部的加速可比性。     

3D GIS技术研究发展综述

回顾了3DGIS的发展进程,从三维空间数据获取,三维数据模型,三维空间数据管理和分析以及三维可视化技术4个方面综述了3DGIS技术的发展。探讨了目前研究3DGIS的4个热点问题:①数据源集成快速获取数据的方法;②不同数据模型的集成;③支持空间分析的面向对象的数据模型;④城市三维模型。     

高校固定资产实体三维仿真及其模型构建

基于3DGIS技术的面向高校固定资产可视化管理系统是GIS技术面向特定领域的深度应用及延伸。其中,虚拟室内环境下的固定资产实体三维仿真及其模型是其首先要解决的核心技术难点。本文提出一种快捷的构模方法,首先,借助较成熟的建筑设计建模软件Sketchup,按照资产标准分类,创建固定资产的三维实体模型;其次,利用ArcScene软件,导入Sketchup模型并将实体模型符号化和组合,重构固定资产三维仿真模型场景;最后,借助C#+ArcEngine二次开发模式,开发出固定资产三维管理系统,实现了基于三维视图的可视化管理功能。     

An open source high-performance solution to extract surface water drainage networks from diverse terrain conditions

This paper describes a workflow for automating the extraction of elevation-derived stream lines using open source tools with parallel computing support and testing the effectiveness of procedures in various terrain conditions within the conterminous United States. Drainage networks are extracted from the US Geological Survey 1/3 arc-second 3D Elevation Program elevation data having a nominal cell size of 10 m. This research demonstrates the utility of open source tools with parallel computing support for extracting connected drainage network patterns and handling depressions in 30 subbasins distributed across humid, dry, and transitional climate regions and in terrain conditions exhibiting a range of slopes. Special attention is given to low-slope terrain, where network connectivity is preserved by generating synthetic stream channels through lake and waterbody polygons. Conflation analysis compares the extracted streams with a 1:24,000-scale National Hydrography Dataset flowline network and shows that similarities are greatest for second- and higher-order tributaries.     

A Space-Time GIS Approach to Exploring Large Individual-based Spatiotemporal Datasets

The increasing number of large individual-based spatiotemporal datasets in various research fields has challenged the GIS community to develop analysis tools that can efficiently help researchers explore the datasets in order to uncover useful information. Rooted in Hägerstrand's time geography, this study presents a generalized space-time path (GSTP) approach to facilitating visualization and exploration of spatiotemporal changes among individuals in a large dataset. The fundamental idea of this approach is to derive a small number of representative space-time paths (i.e. GSTPs) from the raw dataset by identifying spatial cluster centers of observed individuals at different time periods and connecting them according to their temporal sequence. A space-time GIS environment is developed to implement the GSTP concept. Different methods of handling temporal data aggregation and the creation of GSTPs are discussed in this article. Using a large individual-based migration history dataset, this study successfully develops an operational space-time GIS prototype in ESRI's ArcScene and ArcMap to provide a proof-of-concept study of this approach. This space-time GIS system demonstrates that the proposed GSTP approach can provide a useful exploratory analysis and geovisualization environment to help researchers effectively search for hidden patterns and trends in such datasets.     

基于Web的2．5DGIS研究和应用

Internet、分布式计算以及计算机图形学的飞速发展促使万维网地理信息系统（WebGIS）的概念由“地学数据服务”提高到“地学信息处理服务”的新阶段。不仅地学数据,它使得地学信息处理功能也可以分布在基于客户／服务器（C／S）的架构上。因此,建立较为完善的公共地理信息数据体系,实现基础信息基地的互联互通,建立“一站式”在线地理信息协同服务机制成为适时的需求。本文主要探讨了基于Web的2．5DGIS研究的意义、内容及应用,并介绍了运用2．5DGIS建设城市三维公共服务平台的一个范例。