基于图论的时空数据模型研究

首先分析已有时空数据模型的特点，认为难以显式表达时空语义，然后探讨并发展基于图论的时空数据模型。用图的顶点表示时空实体，用图的边表示实体的时态关系。该模型能显式表达时空实体与时态关系。最后用土地划拔为例进行分析。     

面向实体的三维空间数据模型组织方法

三维空间数据模型是对现实世界模型化的基础,是空间数据组织的概念和方法,反映了现实世界空间实体及实体间的关系。传统的三维数据模型大多从几何特征表达的角度出发,割裂了空间对象个体之间的逻辑联系,不能完整表达地理实体。采用面向对象的思想将地理实体抽象为能独立反映完整空间和逻辑关系的空间对象,提出了面向实体的三维空间数据模型的...     

一种基于特征-语义的时空数据组织方法

在全面研究时空数据模型理论及构建方法的基础上,本文采用面向特征的数据模型构建方法结合时空语义思想,并引入无缝时空理念,探讨了一种基于特征的无缝时空数据模型构建方法。该模型将地理时空过程特征抽象为特征对象、特征事件、特征过程,不仅能够实现地理实体的空间数据组织及复杂拓扑分析,而且,通过描述特征事件、特征过程及其相互关系实现时空语义表达,进而实现海量信息存储以及高层次时空分析,也为通用性时空数据模型的构建提供了一种新思路。     

事件驱动的城市公共交通时空数据模型研究

以模型驱动架构为理论基础,以事件驱动的方法进行面向对象的时空数据建模研究,建立城市公共交通领域的概念模型、静态结构模型、动态行为模型和时态行为模型,并结合软件模型实现时空数据面向对象的组织与操作。事件驱动的面向对象时空数据模型实现了关系数据库和对象关系型GIS平台下面向对象的数据建模,扩展空间对象的动态行为与时态行为特征,实现对复杂空间对象的操作并保证了其空间关系及时态一致性。本研究为行业空间数据建模提供理论和方法上的参考,通过在广州市公共交通规划管理地理信息系统中的应用对模型的实用性进行验证。     

一种面向对象的4层空间数据模型

针对“空间数据是否要建立拓扑关系并在数据库中显式地存储记录”一直是G IS领域争论的问题,给出了解决方案:融合拓扑关系数据模型和面向实体数据模型,进而在分析和总结现有数据模型的基础上提出了一种面向对象的4层空间数据模型。对模型作了4个层次划分:几何对象、基本和复杂要素、分层与分区以及多尺度表达。模型具有3个特点,即多尺度描述地理空间;能描述不同要素层、不同区之间的关系;用户可根据实际情况自定义要素层拓扑关系。最后给出了模型在自主开发的地理数据库管理平台Geoinfo中的应用情况。     

时空数据模型及其在空间运动对象管理中的应用

当前时空数据模型多以描述空间实体的离散变化为主,在对空间运动对象分析的基础上,提出了支持空间对象连续运动的表示方法,该方法同时也能表示空间实体的离散变化,为建立连续运动空间对象的时空数据模型打下了基础。     

路网矢量地图数据生成实体对象的方法研究

新一代全空间信息系统提出了新的空间数据模型——多粒度时空对象模型,多粒度时空实体对象通过唯一实体标识、多元特征信息记录空间实体,能够较好地支持空间实体的空间和语义表达。矢量地图数据作为现有重要的基础地理空间数据,记录了地理实体具体属性和位置信息,为实体对象生成提供了强大的基础数据支持。本文提出了路网矢量地图数据生成实体道路对象的研究方法,通过地图数据特征分析、实体对象生成策略和关键技术研究、实体对象转换3个方面对矢量地图数据的实体对象生成展开研究,实验表明:本文提出的实体对象转换方法为矢量地图数据生成实体对象提供了一个可行的解决方案。     

基于地理事件的时空数据模型及其在土地利用中的应用

本文通过分析基于位置和基于对象的空间数据表达方法的特点,顾及与空间相关的属性与地理实体空间特征之间的相依关系,将“地理事件”引入模型,提出一种顾及“隐含”地理事件和“显式”地理事件的时空数据模型(GESTDM模型).本文提出的模型能够同时提供基于位置、基于对象和基于时间的时空表达和查询功能.将该模型应用于土地利用领域,...     

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。     

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.     

基于ArcGIS Engine的地图要素合并方法研究与实现

地形图数据是GIS基础框架的重要数据源,我国地图制图系统大多以AutoCAD平台开发,很多数据都以CAD格式存储。从空间地理信息系统的角度来看,CAD缺乏对空间数据信息的描述和分析功能,而地理信息系统(GIS),特别是Geodatabase空间地理数据模型在空间信息分析方面发挥着巨大的作用,能对已存在的空间数据进行建模、分析和管理,能够在一个统一的模型框架下处理和表达GIS地理空间要素。本文以CAD数据转换到ArcGIS数据存在的问题为出发点,采用C#语言和COM组件技术,利用ArcGIS的GeoDatabase数据模型,针对数据导入到GeoDatabase空间数据库后跨图幅要素的合并、要素属性的合并等问题提出了相应的模型和算法。     

基于任务过程的战场环境对象时空数据组织模型

军事信息系统始终以面向任务为核心,战场环境数据模型也是围绕作战任务来建立的。针对目前基于任务的战场环境信息系统研究尚不完善,现有的GIS时空数据模型还不能完全满足战场环境时空分析的需要。在对目前几种经典的时空数据模型分析的基础上,以基于对象的数据模型为理论基础,以过程驱动方法为建模机制,设计了适合战场环境领域的时空数据组织模型结构,实现了对复杂环境对象的可操作性。通过模型在战场环境分析系统中的应用,证明了其任务过程和地理空间数据的可对象化描述、组织、存储和查询功能。     

基于特征的时空数据模型用于地籍变更的探讨

传统的基于专题地理分层的GIS数据模型在数据组织 ,数据共享及复杂的空间分析方面存在明显的不足 ,认为发展新一代的基于特征的时空模型成为必然。本文结合实践中地籍变更的特点 ,提出了基于特征变化状态的时空数据模型。该模型保持了地理现象的完整性 ,实现了时空专题信息的有机集成 ,有利于发展复杂的面向目标的定向分析。     

通用三维GIS场数据模型研究与实践

随着三维地理信息系统(geographic information system,GIS)应用的发展,空中电磁信号场、空气与水体污染场、地下地质属性场等连续、非匀质的三维空间属性场数据进行建模、可视化与分析计算对GIS基础软件提出了新的挑战。已被广泛应用的TIN(triangulated irregular network)与栅格数据属于表面模型,通常用来表达二维场数据,其中由TIN组成的封闭表面可用于表达三维体,但两者都无法描述非匀质、连续变化的三维属性场。探讨了在通用GIS基础软件中基于TIN和Grid进行升维表达,实现不规则四面体网格(tetrahedralized irregular mesh,TIM)和体元栅格(voxel grid)两大类三维空间场数据模型,分析了两类数据模型的特点,探讨了三维场数据在可视化和分析计算方面的关键技术,实现了基于TIM与体元栅格表达和应用三维GIS场数据,完善了GIS三维数据模型体系,实现了空/天、地表、地下全空间的一体化表达、模拟与分析计算。     

森林资源空间数据更新的时空数据模型研究

地理信息系统(GIS)技术可以实现空间数据和属性数据统一存贮、管理和数据更新,但往往缺失时间数据,较难实现历史查询。本文以森林小班数据为例,分析林木自然生长以外数据更新的空间形态变化,使用图论对森林资源小班数据更新的时空信息进行描述,在此基础上构建森林资源更新的时空数据模型,此模型能够方便地进行历史查询分析。     

基于GIS的开采沉陷空间建模及计算研究

本文针对开采沉陷地表移动变形计算问题,在GIS平台利用空间数据模型给出了预测计算中不同坐标系的转换公式及其空间数据库的构建,并讨论GIS与专业工程模型的耦合方法,提出了基于COM的模型耦合方法应用于系统的构架。实践证明,该方式下GIS与开采沉陷专业工程模型结合具有明显的优越性,对其他相关专业领域的耦合应用具有一定的借鉴意义。     

时空过程对象的LULC时空演变分析算法

地理时空变化是地理学研究的重要内容之一,如何用计算机技术来表达空间数据的时空变化独具前瞻性。从揭示LULC时空演变过程和挖掘时空演变规律出发,讨论了基于地类图斑的时空演变过程类型与判定方法,并构建了一种基于地类图斑的时空变化分析算法。通过对抚仙湖流域近40年来LULC时空演变分析,验证了算法的可靠性与有效性。表明该方法可用于地表覆盖等地理要素的时空变化过程分析,能较好地揭示地理要素及其属性在时间轴上的改变过程。     

空间信息服务时态数据的管理与应用

本文面向当前空间信息应用的实际需求,以传统GIS为基础,研究建立实用的、易于实现的集矢量与栅格数据为一体的时空数据模型,增加GIS对时态属性的管理和操作。本文研究解决了时态拓扑构建的关键技术,采用面向对象方法开发了一套时态空间数据库管理系统,实现了时空数据的采集、存储、查询和显示,并以中国多个历史时期的行政界线为基础数据,进行了时空数据模型的应用研究,为TGIS发展探索了一条实用的技术路线。     

Fields as a framework for integrating GIS and environmental process models. Part 1: Representing spatial continuity

Linking a GIS to a spatially distributed, physically-based environmental model offers many advantages. However, the implementation of such linkages is generally problematic. Many problems arise because the relationship between the reality being represented by the mathematical model and the data model used to organize the spatial data in the GIS has not been rigorously defined. In particular, while many environmental models are based on theories that assume continuity and incorporate physical fields as independent variables, current GISs can only represent continuous phenomena in a variety of discrete data models. This paper outlines a strategy in which field variables are used to enable modellers to work directly with the spatial data as spatially continuous phenomena. This allows the manner in which the spatial data has been discretized and the ways in which it can be manipulated to be treated independently from the conceptual modelling of physical processes. Modellers can express their spatial data needs as representations of reality, rather than as elements of a GIS database, and a GIS-independent language for model development may result. By providing a formal linkage between the various models of spatial phenomena, a mechanism is created for the explicit expression of transformation rules between the different spatial data models stored and manipulated by a GIS.