空间数据库数据约束系统及其实现

空间数据库模型是构造地理信息系统的关键，如何在空间数据库中定义和实现空间实体间的约束关系直接影响到空间数据的完整性和一致性，是实现通用空间数据库约束系统的关键技术。该文讨论了传统GIS空间数据约束关系实现方法的局限性，提出了一个可扩展的空间数据约束描述和数据更新规则系统，并实现了系统原型。这一可扩展的约束系统将有利于解决GIS的多用户同步操作机制及分布式事务处理的实现问题。     

几何代数GIS计算引擎的设计与实现

分析型GIS的发展对GIS开发模式的统一性和算法的通用性提出了新的要求。基于几何代数(GA)的GIS多维统一计算模型(GA-MUC)为进行复杂GIS空间分析提供了解决思路。该文提出了基于GA的多维统一GIS计算引擎(GA-MUCE),探讨了基于GA的属性空间、网络空间与场空间中基本对象与算子的表达,并将其用于GIS算法的构建。该引擎具有自适应性特征,可根据具体的应用需求定义计算空间,进而设计相应的对象表达与算子、算法库,最终构建插件形式的GIS分析求解模板。该研究是对复杂GIS空间分析问题求解模式的探索,有利于促进新一代分析型GIS的发展。     

基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法

许多地理问题的空间分析中需要采用Voronoi图,但是目前我们尚缺乏一些简单的易于实现的构建任意发生元Voronoi图的方法,也缺乏一个能直接生成任意发生元Voronoi图的软件,为此我们提出了一种基于GIS的构建任意发生元的未加权Voronoi图的逼近方法。首先用有限点来逼近原始发生元,然后构建这些点发生元Voronoi图,最后消除那些属于同一发生元的顶点和边,即得到原始发生元的逼近的Voronoi图。在该算法的具体实现过程中,充分利用了现有GIS软件可以生成点发生元Voronoi图的特性和处理空间数据的能力。试验结果表明,这种方法可以生成未加权的任意形状发生元的逼近Voronoi图,能满足地理问题空间分析的需要。如地理客体可以是点状地理客体(城市、县城、交通枢纽、商业中心和金融中心等)、线状地理客体(交通运输线、经济地带和河系等)、面状地理客体(经济区、公园和绿地等)或者它们的组合,它们的空间影响范围或空间服务范围都可以采用Voronoi图来界定。     

GIS空间动态模型组件的设计与实现

组件重用技术为GIS与空间模型的集成提供了新的解决方案。该文设计的空间动态模型的GIS组件 -Dy namicGC ,它在传统GIS数据模型的基础上 ,增加了表达空间动态系统的过程和关系 (流 )的数据模型和对象接口 ,为GIS环境下创建复杂动态过程模型提供了新的工具和解决方案。该组件基于微软组件对象模型 (COM/DCOM)实现 ,充分考虑了互操作性、模型建模语言以及模型系统的可获取性需求 ,由一系列支持动态数据计算的OLE自动化对象集组成 ,可支持VB、Dephi、VisualC 等通用开发环境 ,也支持VBA、VBSCRIPT、JAVASCRIPT等脚本语言环境。使用VBA创建了经典的“生命游戏”的元胞自动机模型的实现 ,作为该组件创建动态过程模型的应用实例。     

GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模

在综合分析3D地质数据模型的基础上.提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和G0(:AD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型.ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联.实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持.     

基于场所的GIS研究

探讨从地理空间认知出发,实现基于场所的GIS（PB—GIS）的相关问题。PB—GIS以场所为核心,显式表达地理空间知识,并遵循特定规则进行定性空间推理,从而服务于空间行为决策。比较PB—GIS与基于坐标的GIS（CB—GIS）之间的差异和适合解决的问题,并描述定性空间推理的特点及其在PB—GIS中的应用。在分析实现PB—GIS的关键技术基础上,采用三层架构设计了一个PB-GIS的概念体系结构。     

基于UML和面向对象方法的GIS应用模型设计与实现

应用分析模型是面向专业应用领域GIS的关键模块之一,其设计和实现应具备良好的可扩展性和可移植性,从而达到软件复用、降低系统维护成本的目标。采用面向对象方法,对辽宁省鞍山市地质灾害评价预警系统中地质灾害危险性区划分析模型模块进行分析和设计,提出分别封装表达地质灾害分析模型方法的抽象类(class CModel)、描述灾害评价因子的抽象类(class CFactor),以及描述灾害分析单元格的抽象类(class CGridLayer)的设计方案,达到模块划分的“高内聚、低耦合”要求,便于模块的修改和扩展。以描述单元格的抽象类(class CGridLayer)作为模块与GIS平台的中间层,面向模块屏蔽不同GIS平台的实现细节,使得模块具备良好的可移植性。最后,以MapGIS 6.5为平台,按上述设计方案构建鞍山市地质灾害评价预警系统并投入实际应用。     

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。     

空间关系的动态性和模糊性描述

完备和形式化的空间关系语义描述方法一直是GIS理论研究的重点,空间关系的动态性和模糊性决定了描述方法的复杂性。该文提出一种空间关系动态性和模糊性的描述方法,该方法顾及0维、1维、2维空间目标,在空间关系语义描述中,引入计算语言学的“施动”和“受动”概念,将语义的产生归因于“施动者”空间目标对“受动者”空间目标的作用,将空间目标间空间关系的语义空间分解为分割度、覆盖度、接近度和环绕度,并给出这些量度系数的表达方法和计算方法。其有助于空间关系语义的形式化描述。     

贵州省产业结构空间演化实证研究

运用GIS技术,对1999,2008年贵州省88个县(区)产业结构空间演化进行实证分析。研究表明,贵州省产业结构空间演化呈现出区域一体化;"点—轴—面"结合;政府调控指向性明确;演化速度加快的特征。影响贵州省产业结构空间演化的因素包括:自然禀赋、社会经济发展水平的非均衡性、政府调控。依据这些因素,建立了产业结构空间演化的过程模型,模拟了产业结构空间演化的过程。     

GIS空间数据库的"一库两用"策略研究

GIS有两种普遍的应用需求:空间分析和数字制图,但两种需求对空间数据的要求不完全一致,导致空间数据在同一GIS中无法充分共享。该文探讨能够同时满足两种需求的GIS构建方法。分析地理空间数据存在的冲突,引入"一库两用"思想,建立空间分析型数据模型;利用专家系统机制实现空间分析数据向数字制图数据的转换,转换过程中补充的信息源于专家知识库。该研究有助于解决GIS中数据不一致问题,使GIS更实用、功能更完善。     

地理信息系统学科中几个基本问题探讨

地理信息科学(GISci)尚不成熟,但中国地理信息系统(GIS)高等教育发展快速,因此GIS学科发展面临许多问题和挑战。尝试从哲学本体论、认识论和方法论角度探讨GIS学科中的几个基本问题:现实世界、概念世界、数字世界、空间认知、空间表达、空间分析与研究方法,同时从社会实践角度总结了GIS应用中的组织、管理与社会问题。1)系统总结地理空间、空间认知与信息表达的关系以及地理信息的基本特征;2)回顾GIS的概念与内涵演变,论证GIS概念的多样性与同一性,分析了几个代表性的GIS研究方向;3)在回顾地理学研究范式转变的基础上,探讨空间分析、知识产生过程以及基于GIS的地理学研究范式;4)辨析GIS与组织管理间的关系、GIS与社会间的互动关系,特别强调发展中国家GIS应用面临的问题。建议围绕“空间认知与表达”、“GIS方法论”、“GIS、组织与社会”进行跨学科研究,完善GIS学科体系。     

论三维地学空间构模

基于广义地理系统(地学系统)观点,结合3D GIS与3D GMS的应用需求,该文提出三维地学空间构模的4个目标层次,并对相应层次的系统功能要求进行比较分析。围绕三维地学空间构模领域中的地学空间目标认知、空间模型维数、空间模型适应性、二维屏幕上三维操纵、三维空间拓扑关系描述和三维空间模型更新6方面进行讨论,提出11个亟需回答的前沿问题。此外,还指出了8项亟需协作攻关的关键理论与技术问题。     

基于ArcObjects的GIS系统的二次开发--以济源市水土保持决策支持系统为例

COM技术是新一代组件式GIS发展的主流，文章阐述了COM，COMGIS的基本原理，介绍了AreOhjects的组成结构、开发的关键技术、开发方式，以及AreGIS Engine的功能，对使用两种组件式GIS进行二次开发进行了比较。最后给出了使用ArcObjects开发的一个实例——济源市水土保持决策支持系统，描述了系统的设计原则。系统的结构设计和系统的功能，并简要说明了系统的主要功能所使用的关键接口。     

利用场模型拓扑表达GIS中的地理目标

该文阐述为了实现在GIS中描述自然界里带有模糊不确定性的地理目标 ,扩充GIS的模糊查询功能 ,首先基于集合论思想探讨了确定性地理目标的代数解析表达与其拓扑表达 ,指出了确定性点、线、面之间拓扑表达的构成机理 ;然后 ,基于场模型建立了模糊地理目标的空间表达 ,分析了模糊地理目标的位置不确定性 ,进而建立了模糊地理目标的拓扑表达模型 ,即点集拓扑内部、边界和外部。分析表明 ,公认的Egenhofer模型是该文模型在地理目标不带有误差或不确定性情况下的特例。最后 ,与Clementini(1996 )提出的模型做了比较分析 ,表明了该文模型的合理性。     

GIS应用中认知阶层性对地理信息有效传输的影响

GIS应用的最终目的是使其所包含的地理信息有效传递。该文从信息科学、认知科学及地理信息科学角度出发,指出认知空间和地理空间的阶层对应性是实现地理信息有效传递的基础;提出两类空间重叠区的概念,并阐明其在信息有效传递过程中的重要作用;确立认知科学在GIS应用中的两个基本原则是建立这种对应性的理论依据;强调信息制造者(制图者)是构建这种对应性的实施者,而信息接收者(用户)对认知空间分类阶层的正确识别则是构建这种对应性的出发点。     

多源空间数据无缝集成研究

随着地理信息系统的社会化发展 ,空间数据共享成为一种必然要求 ,然而要真正实现空间数据共享 ,多格式空间数据集成是一个亟待解决的问题。多源空间数据无缝集成( SIMS)技术实现了一种特殊的数据访问机制 ,不仅提供了直接存取多种数据格式的能力 ,而且使 GIS软件具有跨数据源复合分析功能 ,是实现空间数据共享的有效的技术基础。本文阐述了 SIMS技术体系结构 ,并探讨了 SIMS技术在 GIS软件开发中的应用。     

地理信息科学

术的发展使得新的重要数据的获得成为可能。可以说,GIS 的研究前景,具有相当的吸引力。然而,所有这些活动的目的是什么?象“空间数据处理”这样的名词可以描述我们做了些什么,但描述不了为什么我们这样做。     

基于场模型的空间动态数据建模及空间动态模型语言设计

目前空间数据库的研究集中于基于对象 (Object)空间数据模型的研究 ,而基于场 (Field)空间数据模型的研究相对进展较慢 ,将来的需求要求空间数据库增加基于场模型的功能 ,特别是考虑到空间动态过程模拟的需要。该文的目的是设计一种能镶嵌在GIS系统里的空间动态模型语言 ,为模拟复杂时空过程提供数据库管理和算法优化支持 ,并支持逻辑清晰的模型框架结构。该语言可为自然资源管理和生态环境应用提供定量和模拟工具 ,扩展了空间数据库基于场模型的应用。     

基于对象的GIS时空数据模型设计方法

GIS时空数据模型是描述空间实体的时间特性和空间特性的有机体,是GIS存储、再现、分析动态的现实世界的基础.该文采用面向对象的思想将地理实体抽象为空间对象,对空间对象的空间几何信息、属性信息、时间信息进行封装,提出了基于对象的GIS时空数据模型的构建方法.重点探讨了基于对象的地理实体描述方法、空间对象的时态特征和时态数据的存储方法,为时空信息的有机集成、共享管理、决策分析与应用提供了关于时空数据组织与管理模式的新思路.