地学数据管理与数据支持研究的新进展——IAMG 2005空间信息主题评述

国际数学地质协会2005年会(IAMG2005)于2005年8月在加拿大多伦多召开。大会主题为“地理信息系统与空间分析”,下设空间分析、地质统计学、空间信息和综合应用等四个主题,共25个专题分会场。围绕空间信息主题下的“E-geoscience：支撑地球科学活动的数字化基础设施”、“管理和开发地球科学遗产”、“野外地调系统和分布式传感网络”、“地学研究机构中的信息管理策略”等四个专题,介绍了会议活动情况和与会论文内容及研究课题。这大致可以反映当前地球科学领域数据支持的研究现状和发展趋势,尤其是在野外地调新技术、数据遗产整理开发、数据基础设施建设和专题数据管理应用等方面的研究。     

基于三维动态可视化技术的生态环境地学信息图谱研究

随着地理信息技术以及计算机制图学的迅速发展,地学信息图谱理论也在不断的发展和完善,本文通过研究三维动态地学信息图谱系统,探索如何把三维动态可视化技术应用到地学信息图谱中,并且从理论、系统框架和实现方法等方面进行研究。     

多坐标系中心组合图在地球信息图谱化中的应用

本文用典型实例验证了斜角坐标系量化图形中的多坐标系中心组合图展现地球信息图谱的优势和特点。这类图形以其“多坐标系”的特点和多种多样的组合形式,能够承载更大量的信息、更易反应数据内在规律。通过选择最佳的图形类型,对地球信息进行高效传输,通过图形使宏观的地学自然规律变得清晰可见,提供地学信息图谱的一种新展现手法。     

地学信息图谱的最新进展

地学信息图谱的研究已经从科学概念和定义、模式的研究,发展到对功能、作用等深层次问题的挖掘,以及向实际应用阶段迈进。本文首先介绍本研究组在地学信息图谱方向上的探索性研究总体思路,进而阐述相关领域的图谱对地学信息图谱研究的新启示意义,概述了我们在该方向上的理论研究成果,包括理论体系的建立、新的理论热点问题,并对地学信息图谱中的几个关键因子(尺度性因子、层次性因子、抽象度因子等)进行了透彻分析。在方法和技术进展部分,阐述了我们在地学信息图谱的自动/半自动归纳和提炼方法和技术方面的最新成果,以及地学信息图谱参数设计、地学基本单元的三维表达与虚拟重组等方法和技术。在此基础上,介绍了我们开发的地学信息图谱基础平台的设计和开发成果。最后,对黄土高原地貌形态信息图谱、中国多尺度水系网络信息图谱、中国综合自然景观信息图谱等实例进行了深入地分析。     

基于特征知识的TM影像湿地信息提取方法研究

利用TM影像的丰富光谱特征,通过研究地理对象与影像对象之间的相互关系,建立规则集进行遥感影像信息的分类提取,并将地学特征知识,如形状、分布位置、空间拓扑关系等间接解译标志纳入分类过程中。试验结果表明,地学特征知识的引入减少了“同物异谱”和“异物同谱”现象对分类结果的影响,显著提升了分类精度,为单一数据源情况下提高分类精度提供了参考。     

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。     

不同地貌类型区信息容量和分形维数的耦合关系研究

信息容量是计算机图形图像学领域的概念。文章将信息容量引用到地学分析当中,通过建立遥感影像信息容量的计算模型,对黄土高原不同地貌类型(塬、梁、峁)区遥感影像的信息容量和分形维数进行对比分析,揭示了信息容量和分形维数有很好的相关性,这就说明信息容量也能很好地反映不同地貌类型的地表特征,挖掘出了信息容量所蕴含的地学信息,为信息容量在地学领域的发展奠定了基础。     

生态环境综合信息图谱的多维动态可视化研究

多维与动态可视化技术是地学可视化新的发展趋势,地学信息图谱是在计算机技术、GIS技术、可视化技术、虚拟现实技术等支持下为用户提供经过深加工的更高层次的地学信息产品。生态环境综合信息图谱是地学信息图谱研究的一项重要内容,本文结合作者的具体实践深入探讨了利用多维与动态可视化技术来表达和描述地学信息图谱方法和原理。     

认识地球和谐发展——写在第39个“世界地球日”

今年是联合国确定的国际地球年。今年4月22日是第39个“世界地球日”。我国纪念“世界地球日”活动的主题同国际地球年中国行动的主题一样——“认识地球,和谐发展”,目的就是向社会公众普及地学知识,使公众深刻认识我国的资源与环境形势,实现人与自然的和谐发展。在这个全人类共同讴歌地球母亲、保护资源环境的日子里,我们更加期盼真切地认识地球,尊重地球,     

地学粗空间的理论与应用

提出了由粗实体，粗关系和粗算子组成的地学粗空间。在分析通过粗集研究地球空间信息学不足的基础上，提出了简化的实用粗符号系统；定义了地学粗空间的内涵和外延，把空间论域全域划分为下近似集，边界集和非集，将空间实体以上，下近似集表示为粗实体，并且粗度衡量其逼近程度；给出了兼顾位置和属性的不确定性的粗关系及其矩阵表示；研究了地学粗空间的粗算子，重点讨论了粗交集近似通用矩阵，基于影像灰度值的粗隶避函数和冗余属性剔除等粗算子；以基于地学粗空间的河流专题遥感影像分类为例，检验了地学粗空间的实用性。结果表明，地学粗空间可以较大可能地逼近地学实体的真实存在形式,决策信息较为丰富，可靠。     

基于地学信息服务的Internet 3维 GIS：GeoEye 3D

随着Internet、分布式计算以及计算机图形学的飞速发展,开发基于Internet的3维GIS系统已成为可能。这3种技术的有力结合为地学领域开创了一个崭新的时代,促使网络GIS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,地学信息处理功能也可以分布在基于客户／服务器的架构上,用户可以根据不同的需求“租用”和组合来自于Internet的不同功能。基于这一概念和作者提出的构件注册模型,我们从1998年开始着手研究和开发新一代的Internet 3维GIS：GeoEye 3D。这一系统集成了GIS、3维可视化、分布式计算及网络通信等技术,允许用户通过标准Internet浏览器来应用远程功能对远程和本地数据进行可视化分析。阐述了地学信息处理服务概念和构件注册模型以及GeoEye 3D的系统架构、算法和应用实例。     

地学信息基础数据库系统—GIS-dB3的基本结构

本文介绍了立足于微机和超级微机上的地学信息基础数据库管理系统的基本结构。它采用通用的中西文关系数据库dBASEⅢ编译语言,统一管理地学信息的质量、数量、时间、空间以及信息传输等5个方面的特性数据,以FORTRAN和BASCI编译等系统软件进行数据处理及图形的显示和绘出,即采用各系统软件所长组成了一个地学的基础系统。该系统的空间特性数据中的“边”是采用超图(HYPERGRAPH)的概念组织的。它具有原中西文dBASEⅢ的操作方便、资源广泛,一定的分类统计能力,对各软件界面“友好”的特点,并具有可广泛提供各合理子集数据并使之动态成库,足够大的的分类数及库容和一定的数据独立性的特点。     

双坐标系组合图在地球信息图谱化中的应用

文章选择新颖的斜角坐标系量化图形中的双坐标系组合图形用于展现地球信息图谱。通过筛选多种多样的组合形式选择适合于不同地球信息展示的最佳图形样式,高效、美观地传递信息,使地球复杂系统的统计数据中蕴藏的时空规律跃然纸上,为研究地学信息图谱引进了一种新的表达方法。     

地学信息图谱研究

地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性,是由大量地学数字信息经过图形思维与抽象概括,并以计算机多维与动态可视化技术,显示和揭示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。本文分别论述了:①图谱的基本概念;②地学信息图谱产生和发展背景;③地学信息图谱的分类;④地学信息图谱建立基本过程与步骤;⑤地学信息图谱应用实例———区域可持续发展虚拟系统;⑥地学信息图谱的意义与展望。     

从地球科学的发展看我国地学图书的出版

1 我国地球科学的发展现状 地学、地质学、地球科学这三个概念在有关媒体上出现的频率很高,其中的差别国内外看法不一。为了统计分析上的方便,本文将“地学”、“地球科学”视为同义词,其研究范围包括地球的六大圈层(地核、地幔、地壳、水圈、生物圈、大气圈);“地质学”沿用《中国大百科全书——地质学卷》的解释,主     

地学信息图谱研究进展

地学信息图谱是信息时代,针对地学研究长期以来定位于"复杂的、开放的巨系统"层次上,提出的将复杂地学问题简单化表达的一种全数字化方法,为地学认知研究提供了一个新的平台。文章对这一概念的提出背景和意义进行了分析,对10年来在该领域取得的主要研究成果进行了归纳总结,并对有待拓展的新研究领域进行了展望。结果表明,地学信息图谱的基础理论体系和技术体系,逐步形成了较为清晰的研究脉络,随着案例研究的充实,其理论体系和技术体系将会得到完善与发展。     

网络分析在“地学之窗”中的实现

介绍了“地学之窗”中的地理网络模型,以及地理网络中的各种分析方法,详细说明了优化了的Dijkstra算法,该算法充分利用了网络拓扑信息中的弧段的连接关系,避免了使用含有大量无穷值的关联矩阵,使之更适合带有拐向限制设置的最短路径算法和大量结点的实际数据。实践证明,该算法可以节约大量的内存,对于结点数比较大的网络,或带有大量拐向限制设置的网络,具有较好的适用性,在“地学之窗”软件成功地实现了设置拐向限制的最短路径分析功能。     

遥感信息计算研究进展

遥感应用的本质是从对地观测影像上提炼专题信息和获取领域知识, 并以之服务于各类分析与决策的过程。作为整个遥感应用服务技术链(遥感空间信息系统)的基底, 遥感信息计算是在高性能计算环境支持下进行数据高效能处理和信息智能化提取的计算过程。本文在地学计算理论基础上构建了遥感信息计算的理论方法体系, 将其分为“像素级”和“对象级”两个层次的计算过程并分别介绍了各自的研究进展, 并提出了“像素—基元—目标—格局”为一体的信息计算方法, 阐述了高性能计算环境支持下遥感信息计算平台的设计开发思路及目前研发进展, 总结了遥感信息计算的发展趋势和重点研究问题。     

多源地学信息数字图像综合技术及在盛源盆地的应用研究

通过图像显示系统,实现了铀资源多种地学信息数字图像的综合处理,其内容包括资料的输入 处理、资料配准和插值处理以及多源地学信息的增强、分解、提取、分类、叠合、复合等处理。 以盛源盆地为样区进行了试验性研究。利用图像的信息增强、叠合技术,研究了试验区的地质 构造环境；利用图像信息的分解、叠合技术,分析了铀、针、钾的分布格局及其地质意义；通过 矿床找矿判据的复合、提取,进行了找矿靶区的初选；来用信息的分类技术,进行了盛源盆地地区铀 资源的总体评价。通过上述计算机信息处理技术,对这个研究程度较高的老矿区,在某些重要地 质问题上,取得了一些新认识,并经野外检验,预测了六片成矿远景地段。 在上述研究基础上,初步建立了铀资源多种地学信息数字图像综合技术系统。     

地学信息体视化中3维交互技术的研究与实现

地学信息的3维可视化是当前地球信息科学研究的热点之一.体视化技术主要研究包含物体内部信息的体数据的表示、变换、操作和显示等,是实现地学信息3维可视化的理想技术与手段.主要研究地学信息体视化中3维交互技术的理论、技术与方法,并采用面向对象的程序开发语言VC 6.0和3维可视化开发工具包VTK(The Visualization Toolkit)来实现这些算法,开发体视化3维交互功能控件.