GIS空间数据研究

GIS是随着计算机技术发展而形成的一门新兴技术,其应用程度和范围也随之渗透延伸,正处于急剧变化与发展之中。阐述了GIS领域发展现状,介绍了GIS的进展,结合当前信息技术发展的特点。如空间数据误差或不确定性引起的拓扑关系不确定性,空间推理、空间查询处理、空间查询语言等与拓扑关系理论发展,GIS的发展趋势及其21世纪所面临的问题进行了分析和研究     

三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立

本文借鉴二维矢量结构ＧＩＳ和三维几何造型理论，结合矿山与地质领域的应用特点，提出三维矢量结构ＧＩＳ的结点、边、环、曲面片、体之间的五组拓扑关系。以“界面引入－体划分”这一方法来动态建立与维护这五组拓扑关系，并用一棵“界面－体二叉树”来记录这一过程中界面与体之间的关系。     

利用拓扑和度量相结合的方法描述面目标间的空间关系

首先分析了9元组模型描述目标间空间关系的不足，提出了基于点集拓扑和度量特性相结合的方法来分析和描述GIS中面目标间的拓扑空间关系，并给出了合理的几何度量参数及计算方法，增强了空间关系的可区分性，进而提高了空间分析的准确性。该方法将空间关系描述过程概括为3步：①目标发现与定位；②空间拓扑关系的分类（粗略分类）；③在空间拓扑关系粗略分类的基础上，引进几何度量参数，实现空间关系的精化。     

面向对象的三维矢量GIS数据模型及拓扑关系的建立

本文针对三维ＧＩＳ拓扑空间关系的复杂性,提出了以表为基本单元的面向对象的数据模型,这种数据模型能表达网状的空间拓扑关系。     

3D GIS中空间对象的存储与快速查询

空间对象的存储和快速查询是三维地理信息系统研究的基本问题。本文采用面向对象的方法将三维空间对象抽象为点、线、面、体四类,点对象用一个坐标点(x,y,z)来表示,线对象用一组首尾相接的线段表示,面对象与体对象用三角网表示,然后采用SQL Server 2005来组织存储数据。为了提高空间数据库的检索速度,作者编程实现了线性八叉树空间索引,应用程序采用目前比较流行的ADO.net技术来访问数据库。     

三维约束四面体网格的拓扑关系描述

针对约束四面体网格(TEN)拓扑关系描述单一的问题,该文基于拓扑结构和拓扑关系两方面对约束TEN进行了组合拓扑关系描述。借助于点集拓扑理论,传统TEN拓扑关系被重新定义为基本拓扑关系、方向关系和位置关系,其中在位置关系中首次提出了基于矢量的描述方法;基本拓扑关系描述中以体-体关系为例分析了已有的8种拓扑关系,并据此提出了拓扑关系细化与筛选准则,以更准确地描述TEN的拓扑关系。通过分析可知,约束TEN的组合关系描述具有拓扑结构简单、易于描述与实现的特点。     

3维矢量结构GIS拓扑关系研究

３维矢量结构ＧＩＳ拓扑关系研究３ＤＶＥＣＴＯＲＳＴＲＵＣＴＵＲＥＧＩＳＴＯＰＯＬＯＧＩＣＡＬＲＥＬＡＴＩＯＮＳＨＩＰＲＥＳＥＡＲＣＨ李青元（中国测绘科学研究院,北京,１０００３９）该论文的目的是对３维矢量结构ＧＩＳ（地理信息系统）的拓扑关系进行研究。...     

三维GIS中基于空间拓扑约束条件的R树研究

在研究了R树的索引机制后,结合三维空间实体对象,提出了一种带有三维空间拓扑约束的R树结构,并依据空间拓扑关系制定了构建索引时的四条规则,在规则的约束下,建立该索引时能有效地减少R树的区域重叠,提高了三维空间的查询效率。     

基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述

本文阐明了研究空间关系理论的必要性，分析了拓扑空间关系描述方法的研究进展及存在问题，以点集拓扑理论为基础，运用维数扩展的方法，提出三维拓扑空间关系完善和形式化的描述框架，在此基础上，对三维空间目标中存在着的拓扑空间关系进行了分类，定义了五种基本的拓扑空间关系，并且给出了三维拓扑空间关系最小集的互斥性与完备性证明。     

基于GIS与X3D的井眼轨迹三维模拟应用

分析了GIS和X3D相结合应用的技术特征,利用GIS与X3D开发了三维井斜图。以江苏油田某井为例,设计并实现了井眼轨迹的空间展示,提供井的设计与实钻轨迹、水平与垂直投影、靶区、邻井防碰等,实时掌握井轨迹信息,对于钻井作业具有重要的意义。     

基于空间拓扑关系的城市交通网络层次结构推理

研究了矢量数据的拓扑网络的层次等级，对几个典型城市的交通网络结构进行了拓扑邻接分析和拓扑等级数的计算，利用这些参数分析了城市空间结构的一般规律。     

GIS中拓扑和方向关系推理模型

当今GIS在空间分析、建模和推理方面的能力极其有限,究其原因,现有GIS空间数据表达不直接支持推理运算,空间关系推理模型相互独立且运算复杂,准确性不高。本文在深入研究现有空间拓扑关系和方向关系推理模型的基础上,基于Cobb的空间拓扑关系模型的基本思想,建立了拓扑关系矩阵TopX2×2、TopY2×2和方向关系矩阵Dir3×3并将拓扑和方向关系推理计算统一到空间目标的MBRs(MinimumBoundingRectangles)的比较运算上来,达到了简化推理运算和统一建模实现拓扑和方向关系的联合推理,丰富了空间关系推理的语义,提高了推理的准确性。     

3D GIS支持下的盐腔三维表面拓扑重建技术研究

在分析了盐岩特性和盐腔作为地下能源储备库等应用可行性和重要性的基础上,详细阐述了利用声纳探测技术进行盐腔测量的原理及测腔数据的组织方式。利用HalfEdge数据结构和边界表示模型,对声纳测腔数据进行了盐腔三维表面拓扑重建技术的研究。并对构建的表面模型进行了有效性检查和可能存在的缺陷进行了修复,得到了正确、有效的盐腔三维表面模型,为盐腔的稳定性分析、蠕变特性分析等数值模拟过程,提供了有效的数据基础。该方法具有重要的经济意义和社会意义,可以为盐腔的建造,尤其是安全合理地利用盐腔提供科学依据和技术支持。     

地理空间数据存储与管理技术综述

地理空间数据存储和管理已成为GIS领域的研究热点。现对国内外地理空间数据存储和管理技术进行了回顾,着重从全空间数据文件管理、文件＋关系数据库管理、全关系数据库的空间数据管理以及非结构数据库的空间数据管理四个方面进行了归纳总结,分析了现有空间数据存储和管理技术优缺点,并对发展趋势进行讨论。旨在对地理空间数据存储和管理技术的研究现状有所认识,对进一步提高地理空间数据存储和管理技术具有一定指导意义。     

三维GIS的数据结构探讨

对二维GIS数据结构的缺陷及建立三维GIS数据结构的紧迫性进行了简单阐述,列举了几种常见的三维GIS数据结构,并探讨了如何使用面向对象的方法来构建三维GIS数据结构,针对三维GIS数据结构研究的大体发展趋势做了进一步的阐述。最后提出了有关三维GIS数据结构设计与数据存储方法的一点建议。     

一种三维网络GIS空间数据可视化方法的研究

三维GIS空间数据可视化是三维GIS建模的基础,针对网络环境下三维GIS在空间可视化方面存在的不足,本文提出了一种基于VRML的真三维模型构建方法。以点、线、面和体四类拓扑元素之间的拓扑关系为依据组织建立数据库,结合分布式虚拟现实技术搭建起真三维模型网络发布平台,成功实现三维空间数据的可视化。研究表明,该方法能根据三维拓扑关系建立真三维模型,为三维数据的可视化和共享、真三维GIS空间分析提供了一种新的方案。     

土地利用现状空间数据库拓扑关系分析及基于规则的高效检测

为了提高土地利用现状空间数据库空间数据检测效率,实现要素类拓扑关系的智能检测,在分析详查要素拓扑关系的基础上,提出基于拓扑规则的拓扑关系验证方法。并采用GIS开发平台ArcEngine,基于RSTT质检模型,研制了空间数据质检系统LR_Checker。经大量土地利用现状空间数据的测试表明,采用LR_Checker可显著提高数据检测效率,通过规则的逻辑组合,不仅实现要素类内拓扑关系检测,还支持不同要素类间拓扑关系检测。证明了基于拓扑规则的拓扑关系验证方法的正确性、有效性和合理性。     

无线GIS空间数据动态副本管理研究

针对GIS海量空间数据更新要求，研究了无线网络环境下空间数据传输和存储的副本动态复制与管理技术。通过分析空间数据移动复制服务策略，设计了基于无线网络的动态副本管理系统（DRMS）来实现空间数据的移动动态复制，并研究副本管理模型和副本更新算法，保证了无线网络传输的稳定性。     

GIS空间数据层次表达的方法探讨

研究了层次理论在地理信息科学中的应用。从GIS空间表达的角度,较为系统地分析了空间目标位置、语义以及空间目标间关系的层次表达方法。给出了一个应用实例对层次方法加以分析验证。