GIS空间索引方法述评

地理信息系统的主要任务之一是有效地检索空间数据及快速响应不同用户的在线查询。传统的索引方法只能解决一维查询问题,无法满足地理信息系统的要求。该文介绍了GIS中具有代表性的三类空间索引方法,即基于点区域划分的索引方法、基于面区域划分的索引方法和空间实体的地址编码索引方法,并且进行了分析对比。     

基于Geohash的面数据区域查询

鉴于Geohash编码的全球唯一性、多层次递归性和一维的特性,以及Geohash目前通常只用于邻近点数据的空间查询而鲜用于面数据空间查询的现状,提出了一种基于Geohash的面数据区域查询方案,描述了对面数据和查询区域的处理方法.主要思路是将面数据关联到若干Geohash单元网格,并在数据库中保存网格的Geohash编码与面数据的对应关系,查询时将查询区域根据规则对应到最多4个Geohash编码,再根据编码查询与区域相交的面数据.通过对比试验可知,在数据量较大且查询区域较小的情况下,基于Geohash编码的面数据查询效率较基于经纬度和R-树的查询效率高,在海量空间数据检索上具有一定应用价值.     

省级国土资源数据物理存储策略研究——以陕西省国土资源数据为例

基于对省内多级行政单元国土资源数据特征及管理需求分析,提出了多级行政单元国土资源数据应用模式及数据布局策略,并以陕西省为例,对省级土地利用数据库的地类图斑要素层,按照县级多实例、全省单实例(不进行布局控制)和全省单实例(按县进行数据库分区布局)3种布局策略下的数据访问性能,进行了测试和对比分析,得出对我国国土资源数据管理部门具有参考价值的结论。     

基于空间相关的城市建筑能耗分布量化模型及应用——以伦敦非住宅建筑为例

应用统计分析方法定量分析空间因素对建筑用能的影响,是对建筑能耗水平进行精确模拟、探索城市层面建筑能源使用规律以及制定相应节能目标的基础。为提出含有区域特征的能耗密度模型,采用贝叶斯方法结合空间分析技术,将空间和区域位置对建筑能耗的影响加以量化分析,并将结果应用于城市尺度的能耗分析中。研究依据英国伦敦的非住宅建筑能耗数据,借助地理信息系统将非住宅建筑的物理、能耗数据与空间位置信息整合,根据地理学的空间分析模型计算非住宅建筑在连续空间关系中产生的用能相关性,结合贝叶斯方法计算能耗概率分布结果,提出精细计算和分析城市空间单元建筑用能差异的方法,有益于地方政府进一步针对空间单元采取更有效的节能政策。     

基于多架构混搭模式的极地海洋数据库建模技术研究

通过对极地海洋数据的特征及应用需求分析,基于"一种架构支持多类应用"的传统数据库模式已无法满足需求,本文提出采用"多种架构支持多类应用"模式的数据库设计理念,通过研究极地海洋数据分类分层管理体系,开展极地海洋原始数据层、基础数据层、综合数据层、成果数据层的存储管理机制、数据库体系架构设计、数据库模型设计等关键技术研究,开发数据库查询检索功能,满足用户对极地海洋数据的多样化查询检索、空间可视化展示、关联分析等需求,实现极地海洋数据的有效存储、高效应用和开放共享。     

GIS支持下的河西走廊黑河中游盆地地下水资源评价与潜力分析

以先进的地理信息系统(Arc／info8．1)作平台,运用Microsoft Visual Basic 6．0编程语言,以ArcObjects ODE VB或ArcCatalog VBA和ArcTools VBA为应用技术开发模式,建立河西走廊水文地质空间信息系统。该系统主要包括数据库管理子系统、查询检索子系统、空间分析子系统、系统管理子系统、数据转换子系统等,具有对水文地质环境地质信息的数据管理、查询检索、空间专题分析与结果输出等功能。本文以空间分析子系统的地下水资源量计算与分析专题应用模型为例,阐述GIS支持下河西走廊黑河中游张掖盆地九灌区地下水资源评价与潜力分析的具体实现步骤与评价结果,并与该区传统方法的已有成果作对比,具有可靠性强,计算效率高、可视化效果好等特点,从而为西北干旱内陆盆地的区域地下水资源评价与管理提供一种新途径。     

地理信息网络共享的研究和应用进展

地学信息对地学研究具有非常重要的作用。本文结合目前互联网上地学信息共享的现状探讨了地理信息网络共享的意义,对基于元数据和网络地理信息系统的地学数据共享的两种机制做了综述,认为地学元数据的可视化查询检索和网络数据融合服务是地理信息网络共享的重要发展方向,最后探讨了将来地理信息网络共享的主要特点。     

基于GeoSOT编码的多元灾害数据一体化组织管理方法研究

灾害信息数据来源广、格式复杂、关联性差、存储管理难度大,亟须建立一种多元灾害数据一体化组织管理方法.该文采用目前相对成熟的GeoSOT全球剖分网格模型,提出了基于“空间面片”统一组织管理多元灾害信息数据的方法.该方法对GeoSOT模型进行了两方面改进:1)根据灾害信息数据的空间属性特点采用21级剖分方案建立“空间面片”;2)直接使用数字对“空间面片”进行编码.为解决海量、多元灾害信息数据的快速查询检索问题,设计了“两次检索”的技术方案:第一次检索使用一维剖分格网编码代替传统的二维经纬度,提高了检索速度;第二次检索使用经纬度,剔除所选范围之外数据,提高了数据检索精度.采用World Wind数字地球开发了一个C/S架构的多元灾害数据一体化管理实验系统,以HJ1A/1B多光谱数据、GLCF影像产品数据和灾情统计报表数据为例,对该方法验证的结果表明,其能够有效地组织管理多元灾害信息数据,并实现对数据的快速查询检索,满足减灾救灾数据管理的业务需求.     

GIS支持的县级区域开发与规划的土地资源评价：以江西省泰和县为例

县和县级市是我国进行地区性资源开发的基层行政单位，也是制定区域发展规划的基础本地域单元。针对县域开发与规划的特点，通过定义土地适宜指数，探讨了运用地理信息系统技术，实现土地资源评价数量化处理的方法，并以江西省泰和县为例，夺方法的具体应用作了阐述。     

GIS多比例尺空间数据组织体系构建研究

空间数据是GIS的基础,如何构建空间数据多比例尺分级体系是城市GIS建设的关键。该文分析了城市空间信息的多比例尺特点,在定义了“单元图形”概念的基础上,总结出GIS屏幕可视化空间信息随比例尺缩小的变化规律,依据此规律,提出了空间数据尺度间隔的“四倍原则”;介绍了“四倍原则”在城市GIS多比例尺数据分级中的应用方法和示例。     

Quadtree storage of vector data†

Abstract

Vector data storage has various advantages in a cartographic or geographical information system (GIS) environment, but lacks internal spatial relationships between individual features. Quadtree structures have been extensively used to store and access raster data. This paper shows how quadtree methods may be adapted for use in spatially indexing vector data. It demonstrates that a vector quadtree stored in floating point representation overcomes the classical problem with raster quadtrees of data approximation. Examples of vector quadtrees applied to realistic size data sets are given     

基于正射影像匹配的地形变化检测与更新算法

利用新时期的航空影像和旧时期的DEM,基于正射影像匹配的相关理论,提出了地形变化检测和数据更新的自动化算法,该算法能够利用两个时期的未变化信息进行控制,避免了传统的定向过程,极大减少了人工编辑,能够同时得到变化检测的结果、更新后的DEM和DOM。实验结果证明了该算法的实用性和高效性。     

基于对象关系数据库的矢栅一体化查询与操作研究

在分析矢量栅格数据特点的基础上,提出一系列矢栅一体化查询函数,基于PostgreSQL/PostGIS数据库,实现了支持栅格数据存储与组织的扩展数据类型,并对栅格数据类型与PostGIS矢量数据一体化查询函数进行了扩展实现。最后,通过实例验证了矢栅一体化查询函数的表达能力和解决实际问题的应用前景。     

三维地质建模若干基本问题探讨

由于地质数据及其应用本身所具有的复杂性、不确定性、信息不完备等特点,使得三维地质建模成为制约三维GIS研究及其应用的主要瓶颈之一。讨论三维空间数据模型的设计,提出“多元数据—多方法集成—多层次干预”的“三多”建模思路;从建模尺度、数据源、建模工具等方面对建模方法进行分类;分析三维地质建模的关键技术,包括三维地质模型构建、海量模型数据操作和多元数据一体化耦合显示;针对三维地质建模系统的开发提出6项建议,分析近期三维地质建模的研究热点。     

五台山高山带景观的遥感分析

基于TM数据和GIS技术，通过气候参数插值，地形三维分析、气候参数和景观图与DEM的叠加、景观参数计算，从不同空间尺度分析了五台山高山带的景观特征，研究认为：将气候参数插值图和景观组分图叠加在DEM上，能更好地反映山地景观的格局及其形成机制；五台山是华北地区半湿润-半干旱背景上一个寒冷、湿润的中心；海拔2890m以上存在气候上的林线，应划入高山带；五台山高山带景观主要是高山蒿草草甸，是华北地区独特的景观类型。     

GIS-based flood hazard mapping at different administrative scales: A case study in Gangetic West Bengal, India

This paper addresses the need for an efficient and cost-effective methodology for preparing flood hazard maps in data poor countries, particularly those under a monsoon regime where floods pose a recurrent danger. Taking Gangetic West Bengal, India, as an example and using available historical data from government agencies, the study compiled a regional map indicating hazard prone subregional areas for further detailed investigation, thereby isolating actual high risk localities. Using a GIS (Geographical Information System), a composite hazard index was devised incorporating variables of flood frequency, population density, transportation networks, access to potable water, and availability of high ground and maximum risk zones were mapped accordingly. A digital elevation model derived from high resolution imagery available in the public domain was used to calculate elevated areas suitable for temporary shelter during a flood. Selecting administrative units of analysis at the lowest possible scales – rural development blocks (regional) and revenue villages (subregional) – also ensures that hazard mapping is prepared in line with the existing rural planning and administrative authorities responsible for remedial intervention.     

基于Web Geocoding的三维GIS快速定位方法研究

三维GIS技术已经逐渐发展成熟,其对客观世界的表达能给人以更真实的感受,然而三维GIS软件所需数据是海量的。由于遥感技术的发展,纹理数据的获取和处理已经变得容易和快速,而对于矢量数据的采集、存储是一个非常艰巨的工作,如何在短期内获取海量、精确的矢量地理信息数据,减少数据采集的费用和时间成了一大难题。通过基于网络的地理编码来查询获取矢量点状地理信息,将地理信息存储到本地数据库,并且将数据应用到系统中进行快速定位显示,实现地理位置的实时定位和查询,为各种专题三维GIS软件开发提供服务和扩展功能。     

TIGER/Line files in teaching GIS

Abstract

This paper offers a teaching strategy for incorporating TIGER/Line files into introductory GIS courses where IDRISI and OSUMAP are the primary software packages. TIGER/Line files present a valuable database for teaching GIS. The TIGER data structure aids in teaching concepts related to topological data structures, geocoding and address matching, and the files themselves provide an excellent database for laboratory exercises that incorporate census information along with environmental and natural resource data. Lack of support by commonly-used educational software packages to import TIGER/Line files directly has been a serious impediment in an instructional context. This paper presents software developed to convert TIGER/Line files into simple polygon vector files acceptable by IDRISI and OSUMAP for three alternative census geographic units (tracts, block groups and blocks). The resulting vector files are plotted for visual examination and graphical output. The vector files generated can also be imported into other GIS or computer mapping software packages.     

建立省级数字高程模型(DEM)的关键技术——以江苏省为例

文章以江苏省的DEM制作为例,介绍利用ARCINFO、ARCVIEW软件生成DEM的全过程中的关键技术。应用结果表明,可以快速查找出采编地形图信息过程中的错误,建立的DEM精度较高,更适合于水土流失的定量监测,显示了该技术方法的可行性。     

The GRASS GIS temporal framework

The availability of continental and global-scale spatio-temporal geographical data sets and the requirement to efficiently process, analyse and manage them led to the development of the temporally enabled Geographic Resources Analysis Support System (GRASS GIS). We present the temporal framework that extends GRASS GIS with spatio-temporal capabilities. The framework provides comprehensive functionality to implement a full-featured temporal geographic information system (GIS) based on a combined field and object-based approach. A significantly improved snapshot approach is used to manage spatial fields of raster, three-dimensional raster and vector type in time. The resulting timestamped spatial fields are organised in spatio-temporal fields referred to as space-time data sets. Both types of fields are handled as objects in our framework. The spatio-temporal extent of the objects and related metadata is stored in relational databases, thus providing additional functionalities to perform SQL-based analysis. We present our combined field and object-based approach in detail and show the management, analysis and processing of spatio-temporal data sets with complex spatio-temporal topologies. A key feature is the hierarchical processing of spatio-temporal data ranging from topological analysis of spatio-temporal fields over boolean operations on spatio-temporal extents, to single pixel, voxel and vector feature access. The linear scalability of our approach is demonstrated by handling up to 1,000,000 raster layers in a single space-time data set. We provide several code examples to show the capabilities of the GRASS GIS Temporal Framework and present the spatio-temporal intersection of trajectory data which demonstrates the object-based ability of our framework.