移动GIS中GML数据压缩技术研究

目前利用GML实现多源异构移动GIS空间数据资源整合时,存在数据压缩的"瓶颈"问题。在分析移动计算环境中GML数据压缩特性(语义同构、时空拓扑特性保持以及自适应网络流量动态调整压缩结构)的基础上,利用语义编码构造整体空间,并通过语义空间聚类与小波变换分析,构建移动GIS中GML数据压缩模型。实验表明:该压缩模型在压缩比、直接读取压缩数据以及在无线网络上传输压缩数据3方面均具有较好的性能,对移动GIS数据共享集成的理论与技术研究具有一定的参考价值。     

基于不同方向参考系DEM提取坡度的差异性分析

坡度指标通常基于DEM数据以固定算法直接提取。坡度误差主要来源于算法模型误差和数据误差等,很少顾及在建立DEM时空间参考系方向的变化引起的坡度差异。本文以数学高斯曲面为基准,通过改变参考系X、Y轴方向,对不同参考系下的DEM数据以三阶反距离平方权差分坡度算法提取坡度并分析其差异,结果表明:1.空间参考系方向变化对坡度差异的影响与地表剖面曲率有关,在山顶、谷底以及鞍部等坡度变化较为明显的地形区域,较为显著,两者成一定的正相关,而且与坡向变化率也存在相关关系。2.坡度、坡向差异随着空间参考系方向变化呈现周期性,周期为90°,近似按正弦(y=a·sin(1/2kπ+φ)φ∈[0,π/2])规律变化,在45°处达到峰值,而在0°与90°附近,6°范围内平均差异变化较为平缓,但与正弦曲线偏离较大,且随着空间分辨率的降低,参考系方向引起的坡度、坡向差异有增加的趋势。实验表明在研究区建立独立参考系时应顺应平均坡向原则,以减小参考系方向对坡度、坡向的影响。     

一种基于形状特征的地理实体相似性查询方法

为适应矢量空间数据库的相似性查询的应用需求,提出一种融合区域和边界的形状特征提取算法。通过地理实体的坐标,求解地理实体的质心及离散的旋转角度和质心距离序列,然后等角度间隔重采样,通过线性内插求出所得系列边界点的质心距离,建立质心距离直方图,构造以质心距离直方图、紧凑度和面积的三元组构成的形状特征描述。在此基础上,提出针对矢量空间数据的地理实体相似性查询算法。通过自主开发的GIS空间智能查询与分析平台,以全国1∶25万县市级行政区划矢量数据为数据源,实现了地理实体的相似性查询。实验结果表明,改进图像分析领域的形状分析方法并应用到矢量数据相似性查询领域是可行的,提出的方法可以满足地理实体的相似性查询应用需求。     

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.     

中巴地球资源卫星遥感数据应用开发技术研究概述

以新疆作为主要实验区,概述了利用中巴地球资源卫星(CBERS)遥感数据进行草地资源、水资源、森林资源、土地荒漠化监测评价的主要研究方法.通过系统研究,探索了利用CBERS遥感数据开展国土资源环境监测的理论和方法.在建立CBERS遥感数据全国电子沙盘的基础上,创建了等边直角网构网压缩技术,提高了卫星数据检索分析的能力.研究表明,CBERS遥感数据在干旱、半干旱地区资源调查与监测评价等诸多方面,具有良好的实用性能和应用前景.     

中巴地球资源卫星遥感数据应用开发技术研究概述

以新疆作为主要实验区,概述了利用中巴地球资源卫星(CBERS)遥感数据进行草地资源、水资源、森林资源、土地荒漠化监测评价的主要研究方法.通过系统研究,探索了利用CBERS遥感数据开展国土资源环境监测的理论和方法.在建立CBERS遥感数据全国电子沙盘的基础上,创建了等边直角网构网压缩技术,提高了卫星数据检索分析的能力.研究表明,CBERS遥感数据在干旱、半干旱地区资源调查与监测评价等诸多方面,具有良好的实用性能和应用前景.     

国家自然地图集网络发布的WebG I S解决方案

系统阐述了国家自然地图集网络发布的WebGIS开发策略及其实现方法,首先是数据准备,包括数据标准化规范化改造、数据库结构改造、数据质量控制等:其次是系统功能,如信息查询、动态制图、统计分析等;再次是系统开发技术,包括主页设计、系统实现策略、WebGIS游览器端开发技术、后端服务器的开发技术等.最后,对今后的发展趋势进行了展望.     

基于GIS的河南省县域经济管理信息系统设计与实现

从数据库的设计、功能模块的设计等方面介绍了基于GIS的河南省县域经济管理信息系统设计与实现流程.系统数据库以Access2003进行管理,在VB环境下开发前端应用平台,利用ADO动态数据连接引擎实现数据通信;利用MapObjects组件技术,采用嵌入式集成方式,实现县域经济信息查询统计、县域经济评价等专业应用与基本地理信息功能的有机集成.     

湖南省城镇空间时空压缩特征及其可视化表达——基于时空图分析模型

本文构建了一个基于“时间-空间图(Time-Space Map)”的技术方法模型,用于分析交通网络建设给地理空间带来的时空压缩效应.现有基于可达性评价模型的“空间格局分析法”只能描述网络整体效率变化,而“等时圈分析法”局限于节点分析,两者都无法完整展现区域时空压缩.本文集成了网络大数据抓取技术、统计分析技术和可视化技术,通过绘制“时空图”实现区域时空压缩的可视化.首先,该方法利用网络大数据抓取技术,通过网络地图路径导航服务获取距离数据矩阵;然后,运用多尺度分析方法(Multidimensional Scaling),用通行时间(距离)取代欧氏距离计算求得最佳拟合空间,并对拟合误差进行估算和检验.最后,将拟合空间与地理空间在三维空间中叠加,观察和分析拟合空间的拉伸、延展、扭曲效果,总结区域时空压缩整体特点.在此基础上,以湖南省为案例绘制出了各地县级城市在现状公路网联系下的通行距离和通行时间时空图.研究验证了时空图在区域时空压缩格局可视化上的有效性和直观性,并在解读时空图集聚、偏移和皱起的基础上,提出改善省内公路网络可达性均衡的政策建议.     

基于国家自然地图集的国土数据库建立与开发

利用《中华人民共和国国家自然地图集》部分地图作为数据来源,建立"基础宏观国土数据库"作为国家级综合信息网络系统和共享数据库的组成部分.同时介绍了该数据库的结构、技术方法、元数据库以及数据分类、编码方案.并且利用共享网络系统发布空间数据、属性数据,为不同地域的用户提供浏览、查询和分析功能.     

GML在数字城市中的应用研究

文章在论述GML(地理标记语言)及其特点的基础上,通过对国内数字城市建设现状的认真分析,探讨GML技术对实现数字城市中空间数据共享和互操作的作用,指出了实施GML技术在数字城市建设中的重要作用。     

基于Web Service的空间数据共享平台

分析传统GIS软件存在的数据共享、集成困难和应用间互操作复杂的问题,提出了基于Web Service的数据共享平台的简单原型和实现技术。阐述如何基于开放的规范和协议构建开放的数据存储一体化模型,并在此基础上,提出了分布式环境下基于Web Service数据节点集群、互操作方案,以及上层充一的应用开发模式,包括提供以面向对象的思想定义的、构建上层应用的组件支持。重点研究了在空间数据文本化之后数据的索引、查询问题,提出了结合元数据和GML的两阶段数据查询方案。并对该平台下空间数据的语义共享方式做初步探讨。     

Spatial inference with an interchangeable rule format

Rule interchange between information systems is expanding as new interoperable rule formats are emerging from research. However, existing spatial inference systems generally operate on locally stored data with an internal rule format. Consequently, their design offers little support or facilities for rule interchange. This article presents the requirements, components and design for a spatial inference system with rule interchange. Computational efficiency and overall functionality of the design are considered separately, with the latter demonstrated using encoded agricultural legislation and data. A spatial inference system with rule interchange is based on three primary components: rule representation, spatial functionality and data integration. Of these, the interoperable rule representation and data integration distinctly differ from existing spatial inference systems. The presented inference system combines a spatial superset of the W3C Rule Interchange Format (RIF) with full Open Geospatial Consortium simple feature access (OGC SFA) functionality and on-demand data integration utilising Resource Deception Framework (RDF). The design was found to be effective with a computational efficiency depending predominantly on the spatial operations. This design could be further adapted to implement spatial extensions for existing inference systems. Considerable benefits were also discovered when RIF was used as the native language for the inference engine, thereby removing the need for rule transformations and facilitating on-demand data integration with the GML.     

An SVG-based method to support spatial analysis in XML/GML/SVG-based WebGIS

XML/GML/SVG-based approaches are promising for building Web-based geographic information systems (WebGIS). However, current XML/GML/SVG-based WebGISs are lacking in spatial analysis. Some of them are designed for web mapping only. Others adopt a server-side solution for spatial analysis, which suffers from the ‘bottleneck’ problem and results in a high network transmission load. Load-balancing spatial analysis between server side and browser side can be used to solve the above problems. This article focuses on one of the key building blocks of load-balancing spatial analysis, that is, SVG-based spatial analysis which enables spatial querying and analysis directly on SVG (on the browser side). After analyzing the workflow of spatial analysis, we identify and focus on two key issues in providing spatial analysis on SVG: SVG-based spatial information representation and SVG-based spatial extended structured query language (SSESQL). For the first issue, a theoretical foundation is set up to develop an SVG-based spatial information representation model. Some spatial operators are designed and integrated into an SSESQL to support spatial querying on SVG. Finally, we design and implement two case studies. The results of these case studies show that the proposed method is feasible and operable in supporting spatial analysis directly on SVG on the browser side. The proposed method can be easily incorporated with some existing methods (e.g., GML-based spatial analysis on the server side) to provide load-balancing spatial analysis (load balancing between server side and browser side) in XML/GML/SVG-based WebGIS. As a result, users can access high-performance spatial analysis simply via a web browser (such as Internet Explorer and Firefox).     

Progressive vector compression for high-accuracy vector map data

With the increase in the number of applications using digital vector maps and the development of surveying techniques, a large volume of GIS (geographic information system) vector maps having high accuracy and precision is being produced. However, to achieve their effective transmission while preserving their high positional quality, these large amounts of vector map data need to be compressed. This paper presents a compression method based on a bin space partitioning data structure, which preserves a high-level accuracy and exact precision of spatial data. To achieve this, the proposed method a priori divides a map into rectangular local regions and classifies the bits of each object in the local regions to three types of bins, defined as category bin (CB), direction bin (DB), and accuracy bin (AB). Then, it encodes objects progressively using the properties of the classified bins, such as adjacency and orientation, to obtain the optimum compression ratio. Experimental results verify that our method can encode vector map data constituting less than 20% of the original map data at a 1-cm accuracy degree and that constituting less than 9% at a 1-m accuracy degree. In addition, its compression efficiency is greater than that of previous methods, whereas its complexity is lower for close to real-time applications.     

基于GML的航空地理数据建模

航空情报资料是空中交通地理活动所必需或所产生的航空地理数据,在信息化管理过程中面临着多源异构数据的集中管理、统一维护和分布使用等需求。GML作为开放的空间数据模型标准,为航空地理数据的交换和共享提供了要素编码方法和数据交换规范。针对航空信息化系统建设中对规范的航空地理数据的应用需求,在研究航空地理数据特点的基础上,通过分析航空地理数据与GML模型之间的映射关系,以航线管理系统中基础航空情报数据库的建设为例,基于GML规范设计了航空地理数据模型,阐明了数据处理流程,为建立标准化的航空信息数据仓库进行了有益的尝试。     

黄河下游堤内滩地土地利用的GIS分析

应用航空彩红外土地利用解译图,以ARC INFO为支撑软件,建立了黄河下游河道滩地(花园口至孙口河段)土地利用现状数据库。通过空间拓朴叠加分析,得到不同类型滩地的土地利用状况。并以数字高程模型为基础,本文分析土地利用与河道滩地的空间分布规律。     

Guest editorial

The past decade has witnessed extensive development of measures that examine characteristics of spatial subsets (local spaces) defined with respect to a complete data set (global space). Such procedures have evolved independently in fields such as geography, GIS, cartography, remote sensing, and landscape ecology. Collectively, we label these procedures as local spatial methods. We focus on those methods that share a common goal of identifying subsets whose characteristics are statistically ‘significant’ in some way. We propose the concept of local spatial statistical analysis (LoSSA) both as an integrative structure for existing methods and as a framework that facilitates the development of new local and global statistics. By formalizing what is involved when a particular local statistic is used, LoSSA helps to reveal the key features and limitations of the procedure. These include a consideration of the nature of the spatial subsets, their spatial relationship to the complete data set, and the relationship between a given global statistic and the corresponding local statistics computed for the data set.