一种基于对象和快照的混合地表覆盖时空数据存储模型

时空数据模型是数据库和时空数据分析研究热点之一。由于时空数据变化类型多、分析计算复杂及应用范围广,一种观点认为建立通用的时空数据模型具有高度复杂性。本文针对地表覆盖变化时空数据建库和时空分析应用需求,提出了基于对象和快照的混合时空数据模型。该模型用面向对象描述地表覆盖的斑块对象时空过程,组织管理斑块对象时空事件和空间、属性信息,同时用快照描述地表覆盖整体时空分布,组织管理栅格快照,两者通过基于时间和空间位置的逻辑关联关系形成混合模型。模型在表达对象自身变化的时空事件类型基础上,增加了不同分类对象之间互相转变的时空事件表达。该模型既可以用于对地表覆盖历史观测数据组织存储建库,又可以用于支持时空统计分析、时空演变模拟和时空数据挖掘。通过对黑龙江地区地表覆盖时空数据建库、查询检索、整体格局演变分析和斑块变化时空过程检索与表达的试验,验证了模型的有效性。     

面向对象的土地利用多尺度时空数据模型

文章分析了目前多尺度土地利用研究现状和面向对象时空数据模型特点,兼顾考虑多尺度土地利用数据的空间、时间和语义属性的多尺度特征,以空间维度为切入,对面向对象时空数据模型进行扩展,构建面向对象的土地利用多尺度时空数据模型.应用实践表明,该模型能够较好表达多尺度土地利用数据的时间、空间及语义属性信息,反映多尺度土地利用要素对象之间的多层次关联关系,既能够降低数据的冗余存储,又确保各要素对象之间的有机耦合.     

面向对象的地籍时空过程表达与数据更新模型研究

对地籍时空数据库持续更新,保持地籍时空数据库的现势性、拓扑一致性和完整性是现代地籍管理的生命所在.通过分析地籍对象变更过程中各类要素的联动变更行为,结合面向对象建模技术与时空演变过程表达思想,建立契合人们思维的以过程为核心的地籍时空数据更新模型.模型制定符合地籍对象时空拓扑演变规律的变更规则,实现地籍要素、土地利用要素和房屋的联动更新,并在地籍管理系统REGIS中得到实现.     

基于变化映射的时空数据动态操作

在分析地理空间实体变化及其与信息空间对象标识状态变化间关系的基础上, 设计了一套将地理空间实体变化映射到其信息空间对象标识状态变化的时空数据动态操作(包括12个动态操作)。这些动态操作包括了以前TGIS学者针对单个实体(对象)设计的所有动态操作, 并且通过其组合能够表达涉及多个地理空间实体的各种演变操作。最后在Oracle Spatial平台上, 用VC++实现了这套动态操作, 并以一个应用实例说明了这套动态操作在空间数据更新中的使用方法。这套时空数据动态操作的提出与实现为时空数据库的更新与维护奠定了基础     

差分式多时态多尺度空间数据库模型研究

针对如今多尺度地理空间数据库更新困难的问题,通过综合考虑时空数据模型与多尺度数据模型的特点,并根据多尺度地理数据差分式更新模式,设计出一种"层次—快照"式多尺度时空数据库模型。并通过数据关联表建立起多尺度多时空数据之间的数据联系。实验结果表明,该模型有利于多尺度数据的更新以及对地理数据的数据挖掘。     

基于双效机制的时空数据模型研究

地理特征对象是时空数据组织的基本单元,而事件是导致时空数据发生变化的根本原因。在分析、借鉴前人的时空数据管理方法的基础上,通过分析事件驱动的特征对象数据存储与管理机制,提出了一种基于特征和事件双效机制的TG IS时空数据模型。同时结合土地利用的时空数据特点,设计了基于该模型的时空数据的快速索引机制和时空数据库。实际运行表明基于该模型的TG IS系统设计方案能高效、快速、全面地实现时空数据的存储、管理和分析。     

融合微波遥感与模型模拟的时空无缝土壤湿度数据生成方法

遥感反演与模型模拟是获取全球土壤湿度数据的两种基本手段,遥感反演可以获得相对较高的空间分辨率,但往往存在时空缝隙;陆面模型能够模拟土壤湿度的时空连续演进,但空间分辨率往往较粗。为此,集成二者的互补优势,提出一种融合微波遥感与模型模拟的全球无缝土壤湿度数据生成方法。具体地,针对SMAP(soil moisture active passive）卫星9 km土壤湿度数据的空缺区域,引入GLDAS Noah 0.25°的模型同化数据,建立二者之间的时空融合模型,通过对模型数据的降尺度实现对遥感数据的填补,进一步基于泊松方程方法进行残差校正,进而生成高精度的9 km日尺度土壤湿度无缝数据。实验结果证明,该方法可以有效结合遥感观测的空间分辨率优势与模型模拟的时空连续优势,提供时空无缝全球土壤湿度数据,更好地满足全球尺度水循环监测与水资源管理的需求。     

面向网络空间测绘的图论-时空对象表达模型

针对传统网络空间逻辑关系及地理空间要素表达模型,不能很好应用于网络空间测绘表达的问题,该文将网络空间测绘表达对象概括为网络空间资源、关系、事件3类,并结合网络空间资源跨层、要素关联、事件多发、尺度多变的特点,遵循以图论为基础、结合多粒度时空对象模型、强化时间属性3个原则,设计了基于图论-时空对象的网络空间测绘表达模型,较好的满足了网络空间特点,可以屏蔽不同来源的网络空间数据类型、数据库存储格式等的差异性,生成一体化场景,实现对网络空间测绘成果的有效组织与表达。以全球网络自治域系统情况为例进行的模型应用实例表明：该模型可以有效对网络空间资源、关系、事件进行表达,实现利用一套数据、一个表达模型进行跨层表达,同时能有效满足网络空间事件多发、多尺度的表达要求。     

面向地理空间信息的轨迹模型及时空模式查询

轨迹数据处理与分析是目前空间信息和数据库等相关领域的研究热点之一。本文从Stop-Move轨迹模型出发,通过集成地理空间上下文信息来建模轨迹数据,并研究轨迹时空模式的查询处理技术。首先分析Stop/Move对象与点/线/面地理空间要素之间的时空关联关系,据此提出显式表达该关联语义的地理关联轨迹模型,在此基础上利用关系-对象数据库技术,为地理关联轨迹模型设计独立于应用的关系模式,接着定义轨迹时空模式查询,并提出基于地理关联轨迹关系模式的SQL处理框架,最后以典型性检索请求为例,讨论分析位置-时间、位置-顺序和位置-关系等三类轨迹时空模式查询的纯SQL处理技术,并以样例轨迹数据验证了本文方法的可行性。     

利用视距进行多源空间数据尺度集成

多源空间数据尺度集成是将不同类型的数据在空间尺度上集成统一的过程,是空间数据集成的研究难题之一。针对多源空间数据尺度集成问题,在自然法则的基础上,提出将视距作为空间尺度集成的标准,并深入探索了视距与比率尺度、级别尺度的转换方法,并以"对象-空间形态-样式"3层数据结构管理存储多尺度集成数据。实验结果表明:①以视距作为多源数据空间尺度集成的标准是符合认知规律的;②利用视距进行多源空间数据尺度集成是解决多主题、多尺度GIS数据集成与管理的有效方法;③多源数据空间尺度集成是一个综合性的问题,还需要空间尺度转换、多尺度空间数据索引等关键技术的支撑。     

基于模糊理论的时空数据模型及算法解决

针对当前时空数据模型中存在的主要问题,本文提出了一种基于模糊理论的时空数据模型.该模型从时空对象演化的角度出发,结合模糊隶属度的概念,力求精确表达对象演化的整个过程及对象之间的相互关系.在此基础上,进一步分析了该模型的数据结构以及算法解决,为时空数据模型的研究提供了新的思路.     

多层次地理视频语义模型

针对公共安全应急响应中支持推理、挖掘和关联分析的地理视频建模难题,提出了一种显式表达视频变化的多层次地理视频语义模型,并用UML图进行描述。该模型的特点是:改变了传统视频流整体语义描述方法,通过面向变化的三域(特征域-行为过程域-事件域)定义地理视频语义的层次结构和数据的层次表达;在各层次语义描述中将地理环境语义与视频内容语义有机结合,支持多地理视频数据的关联表示。以公共安全事件监控视频为例阐明了模型的实用性和有效性。     

基于历史拓扑和描述子的时空数据模型

针对已有时空数据模型在表达时空信息上存在的问题,提出基于一个新的历史拓扑和描述子的时空数据模型STORM.STORM采用结合显式表达和隐式表达的混合型方法来表示时空信息,其中历史拓扑显式表达时空对象间的历史关联,而描述子隐式表达单个时空对象的内部属性变化以及时空对象间的空间拓扑关系.该模型可以同时表达时空信息的静态语义和动态语义,并可通过扩展的关系结构和关系代数操作进行表示和查询.     

一种改进的基于事件-过程的时态模型研究

针对当前基于事件时态模型研究的现状和存在的问题,从时空语义表达的目的和要求出发,提出了一种改进的基于事件-过程的时态模型(event-process based spatio-temporal model,E-PSTM),将事件进一步细分为若干过程的组成;采用面向对象的方法进行了模型的逻辑设计。通过模型在地籍变更系统的应用,证明其可方便地实现对土地登记事件和空间变迁过程语义的查询。     

基于分层子网的时空索引机制

目前,已有的时空索引机制主要考虑时空对象,缺乏对显式表达的时空关系的索引,不便于因果关系查询,降低了图论时空模型的实用性。这里扩展了图的数学概念,提出了时空图的分割策略,构建了基于分层子网的时空索引机制,实现了时空对象与时空关系索引的一体化,增强了基于图论的时空数据库的灵活性,有利于因果关系的查询。     

地籍信息系统中的时态问题研究

研究了地籍系统中的时态信息内容及表达方式，并对其时空数据模型设计等问题进行了探讨，给出了一些具有指导性的原则。     

基于时空知识图谱的古城叙事地图设计与实现

作为人类文明的见证,古城文化遗产让文明记忆更加鲜活,城市生活环境得以延续。叙事地图结合了地图学及叙事学对于空间信息、时间信息的表达优势,不仅是近年来地图学的新兴方向,也为古城文化遗产展现提供了新型空间叙事载体。论文针对古城叙事地图表达需求,从地理学时空视角出发,研究了古城叙事地图的组成要素及其结构与关系,构建了古城叙事地图知识图谱。在此基础上,以清江浦古城为例,设计了古城叙事地图的架构,基于清江浦遥感影像、照片、史志等多源资料,利用倾斜摄影测量与三维实景建模技术构建了古城典型景观建筑模型,设计与实现了多尺度、多载体的古城叙事地图。本研究提出的基于时空知识图谱叙事地图设计思路、基于遥感影像等多源资料的古城景观模型构建技术以及多尺度、多载体的古城文化遗产景观复现方法为古城历史文化遗产研究提供了参考。     

时空积和模型的数据插值与交叉验证

研究了时空变异函数和协方差函数的积和模型并将其推导成能够实现的形式,提出了时空权重系数的计算矩阵、基于该矩阵实现了积和模型的时空插值,并用时空交叉验证来验证了插值数据的有效性。实验表明,本方法能为时空随机领域以一定的精度提供较多的信息,从而达到时空插值的目的。     

移动轨迹的尺度特征

移动轨迹是移动对象在地理空间环境中移动而留下的痕迹。移动轨迹数据是一类特殊的地理时空数据,它具有时间尺度、空间尺度和语义尺度特征。本文首先分析了轨迹数据的空间尺度特征与时间尺度特征,建立了轨迹空间尺度与时间尺度转换关系式;然后论述了轨迹的语义内涵和语义尺度特征,将轨迹语义分为移动对象语义、地理空间环境语义、采集设备语义、移动方式语义,并从地理空间环境语义的角度分析了轨迹的语义多尺度;最后探讨了轨迹语义尺度与时空尺度之间的一致性关系。     

时态GIS及其在艾滋病时空分布研究中的应用

时态GIS是GIS向多维化发展的产物。介绍了时态GIS的概念、特征、关键技术及主要时空数据模型。针对艾滋病传播的时空变化特性,提出了基于时态GIS的艾滋病时空分布动态监测的初步解决方案,较详细探讨了基于基态修正模型的艾滋病时空分布动态监测历史库与现时库动态更新方法。