时态信息可视化模型研究及实现

时间问题是地理学中一个基本的研究问题。随着空间技术和现代信息基础设施的飞速发展,使得空间信息具备了较强的时态特性,传统静态地图中的可视化表达方式已无法满足时态信息的动态表示需求,如何在空间格局上和基于时间维的动态演化过程中,提供时态信息模拟结果的可视化分析和表达,是不可忽缺的一个环节。针对当前时空数据模型较多,而可视化研究相对较少的现状,在充分研究时态信息特点的基础上,研究了可视化动态过程所涉及的相关模型,包括概念模型、时空耦合模型以及预测模型等。     

时态信息可视化模型研究及实现

时间问题是地理学中一个基本的研究问题。随着空间技术和现代信息基础设施的飞速发展,使得空间信息具备了较强的时态特性,传统静态地图中的可视化表达方式已无法满足时态信息的动态表示需求,如何在空间格局上和基于时间维的动态演化过程中,提供时态信息模拟结果的可视化分析和表达,是不可忽缺的一个环节。针对当前时空数据模型较多,而可视化研究相对较少的现状,在充分研究时态信息特点的基础上,研究了可视化动态过程所涉及的相关模型,包括概念模型、时空耦合模型以及预测模型等。     

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。     

多源卫星遥感影像时空融合研究的现状及展望

高空间分辨率的地表或者大气环境动态监测需要高时间-空间分辨率的卫星遥感影像作为数据支撑,但由于卫星传感器硬件技术及卫星发射成本等客观因素的限制,使得获取高时空分辨率遥感影像的较为便捷高效、低成本的可行手段就是将分别具有高时间和高空间分辨率的多源遥感影像进行时空融合,从而生成不同研究和应用所需的高时空分辨率卫星影像。现阶段,虽然国内外的学者进行了大量的时空融合算法研究,但是这些研究都局限于特定的数据类型、算法原理、应用目的等客观限制,而且其发展呈现出多样性。本文对现有主流的时空融合算法研究进行了归纳总结,将其分为4种:(1)基于地物组分的时空融合;(2)基于地表空间信息的时空融合;(3)基于地物时相变化的时空融合;(4)组合性的时空融合。同时,本文还对时空融合算法中存在的问题和面临的挑战进行了分析,并对其未来的发展方向进行了前瞻性的展望。     

时态GIS理论及其数据模型初探

时态GIS(Geography Information System)是GIS中的一个新兴的研究领域。传统的GIS记录的只是这个不断变化的世界的某一时刻的影像,这类GIS亦称为静态GIS。如果在GIS中引入时间这个与空间同等重要的因素,或者说是在三维GIS的基础上,增加时间维或者时间变量,就形成了时态GIS。目前对于时空关系模型的研究就是当前时态GIS研究的重点之一。时态GIS数据模型的实现方法主要有两种:一是扩展传统的关系模型,二是采用面向对象的方法。当前时态GIS的研究取得了一些进展,但仍有许多不足之处。本文将结合实际,对未来完善时态GIS模型及系统建设提出一些需求方面的意见和想法。     

增强型空间像元分解时空遥感影像融合算法

高空间、高时间分辨率的遥感影像对地表与大气环境的实时精细监测具有重要作用,但单一卫星传感器获取的遥感影像存在空间与时间分辨率相互制约的问题,时空融合技术发展成为了低成本、高效生成满足不同应用需求的高时空分辨率遥感影像的有效手段。近年来,国内外学者提出了大量的时空融合算法,但对于复杂的地物类型变化的空间细节修复仍存在挑战,融合影像精度有待提高。对此,本文提出增强型空间像元分解时空遥感影像融合算法(EUSTFM),采用变化检测识别并修复地物类型改变的像元,使空间像元分解过程可同时在已知时相与未知时相进行,以生成空间细节信息准确的中间分辨率影像对,用于最终的邻域相似像元计算,实现了对季节性变化(如植被自然生长)、有形变(如城市土地扩张)及无形变的地物类型变化(如农作物的成熟与收割)等复杂地表变化的一致性预测,提高了融合精度。实验采用两对Landsat-MODIS遥感影像数据集,对比STARFM与FSDAF两种广泛应用的时空融合算法,测试了该算法的影像融合效果。结果表明,本文提出的EUSTFM能够同时实现对季节性变化及复杂的地物类型变化的稳定预测,可生成具有更高精度的融合影像,将有效推动时空影像融合的实际遥感应用。     

子像元NDVI时间序列曲线生成研究

获取具有时态特性的NDVI曲线是进行土地利用与植被覆盖变化分析的必要步骤,为有效地利用多源遥感影像数据,本文基于尺度下降理论,利用具有不同时间分辨率的高、低空间分辨率遥感影像,采用线性光谱混合模型反向分解低空间分辨率混合像元,计算其子像元级地物反射率,生成具有高时态特性的子像元级NDVI时间序列曲线,使利用有限的遥感数据资源进行较精细的动态植被生物量变化分析成为可能。通过真实影像数据实验分析,其结果验证了该方法的有效性。     

利用透明度进行时空信息可视化

利用电子地图中透明度视觉变量产生的虚实感,在对当前焦点时刻时空内容进行完全表达的同时,以不同透明度图形对时间上下文中的内容进行辅助表达,实现兼顾焦点时刻和时间上下文的时空可视化。该方法能够从时间全局上描绘时空对象的时间分布和时态关系,帮助把握时空发展的趋势和规律,同时更加高效地利用地图幅面,时空信息量更加丰富。     

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.     

机载SAR影像时空模型重构因子及3D特征提取

时空模型有助于人们获取类似于真实世界的时间及空间信息 ,对于城市工程设计、灾害预防决策及军事应用具有重要意义。本文探讨了机载SAR影像重构时空模型的潜力及方法 ,研究了时空模型重构因子、基于机载SAR影像的建筑物、植被的三维提取 ,以及相应的机载SAR影像时空建模一般方法     

多模态时空数据多层次可视化任务模型

针对现有时空数据可视化方法主要面向单一的低层次展示性可视化任务,难以满足多模态时空数据多层次多样化可视化任务高并发的难题,从展示、分析和探索3个层次构建了面向多模态时空数据自适应可视化的多层次可视化任务模型。重点剖析了不同任务的时空信息需求及其可视化表达驱动力,刻画了任务需求与存算绘资源之间的依赖关系,设计了任务感知的多模态时空数据自适应可视化引擎。以微观精细化管理与宏观综合决策协同的智能设施管理为例进行了试验分析,证明该模型能够有效满足多层次可视分析应用需求,为数字城市和智慧社会等重大工程建设提供了有力的技术方法支撑。     

顾及时空信息的暴雨精细化大数据平台构建方法

暴雨是城市灾害中最常见的一种,具有降水时间短、强度大的特点,很难做到精确预报。以时空信息为基础框架,建立了暴雨精细化工程综合时空数据库,研发了暴雨精细化工程基础数据平台,提供了暴雨专题数据可视化展示、暴雨灾害预测分析、灾害模拟、撤离避灾路线制定等功能。通过对暴雨的时空分布进行实时展示,可获得基于监测数据的较为准确的预测结果。     

多时相空间信息的动态可视化方法的研究及应用

目前如何处理地理信息随时间变化的动态特性成为GIS的重要研究方向之一。本文设计和实现了用于多时相空间信息几何特征、属性特征、属性专题统计特征的动态可视化的一些方法,建立了一套矢量动态符号库用于在地图上展示时空数据的几何和属性信息随时间变化的动态特性,实现了一组专题统计动态图表用于展示时空数据的属性专题统计结果随时间变化的动态特性。     

智慧城市时空信息综合决策关键技术与系统

如何根据智慧城市运行管理、建设规划和应急指挥等政府决策部门的综合需求,实现分散信息资源的统一集成、复杂模型资源的有效调用和决策时空信息的高效共享与可视化,成为现阶段城市综合决策的重大挑战。首先提出了感知联网与时空信息接入、地理空间模型联网与认知、决策时空信息聚焦服务等智慧城市时空信息综合决策共性关键技术,突破了城市时空信息智能分析、协同决策与主动聚焦服务的瓶颈;其次,设计并实现了智慧城市时空信息综合决策原型系统,并以太原市燃气泄漏应急响应为例,验证了系统辅助城市综合决策的可行性和适用性;最后,概括了城市（群）立体感知网、城市（群）模型网和城市（群）时空大数据3大主要发展趋势。     

文献计量的地图动态可视化进展分析

地理信息技术的发展逐渐拓宽到时空演化、信息更新、过程发展等方向的应用,海量多时相的地理空间信息处理受到越来越多的关注,推动着地图学领域的动态可视化研究不断发展创新。该文使用文献计量学方法对近25a地图动态可视化方面的研究工作进行分析。结果表明,当前地图动态可视化的发展与三维、仿真、虚拟现实联系紧密,研究热点主要集中在动态流体模拟分析、工程建设动态仿真和交通及灾害地理信息系统应用等领域。通过总结动态可视化相关的技术方法和应用,对未来研究面临的挑战作了展望,以期对将来的研究工作提供参考。     

一种时空数据静态可视化表达方法

本文简要介绍了时空数据可视化的必要性,以及目前人们采用的时空数据可视化方法,并分析了这些方法的局限性,提出了一种将年轮(annual ring)作为时空载体,结合视觉变量对面状地物的属性数据进行静态可视化的方法。该方法将面状地物的同心环按照类似树木年轮的生长特征进行划分,作为空间和时间的载体,不同时期属性数据映射到相应的同心环中,同心环的厚度和色彩的差异揭示了属性数据的变化。最后以武汉市城市管理网格化平台的统计评价数据为例实现了对比率量表数据的时态可视化表达。本文所提出的静态时空可视化方法将面状地物的空间、属性和时间紧密地结合在一起,克服了以往静态可视化方法中时间-空间、时间-属性相分离的不足,试验证明了这种方法在实践中的可行性。