关系数据库中地理空间数据存储优化研究

针对地理空间数据存储总量增大导致的系统空间查询性能下降的问题,本文详细分析了不同数据的存储特征,将关系数据库的分区技术应用到地理空间数据存储管理系统的存储优化领域。采用合适的分区策略,选择合理的分区键和分区索引来帮助管理大容量的地理空间数据,有效缩短了系统查询的响应时间,对地理空间数据的存储与管理具有优化作用。     

利用多目标禁忌搜索算法进行土地整理自动分区

提出了一种多目标禁忌搜索算法来实现土地整理备选区片的自动划分,阐述了其流程和关键问题。以武汉市江夏区高产农田整理分区为例进行实证研究,验证了模型的有效性。     

设施服务分区问题的求解算法框架设计

设施服务分区问题(facility service districting problem,FSDP)是指在一个地理区域内,根据服务设施位置和服务能力为其划分服务区,满足供需平衡、形状紧凑和空间连续等要求.空间连续约束使FSDP能更好地满足学区划分、医疗区划分等问题的政策需求,但同时增加了它的求解难度.构造了一个FSD...     

GIS在农业生态功能分区中的应用

利用Map GIS软件从永兴县土地利用现状图中提取出基础数据,以5级(坡度25°)为界线,把农业生态环境划分为25°以下的农业开发层和25°以上的农业生态保护层,并运用Map GIS软件的空间分析功能对人口密度、人均纯收入、建设用地、耕地、森林覆盖因素(自下而上)进行叠加分析,将研究区域划分为"一心、二层、三带、四区"的功能分区格局。这种分区方式使农业生态环境规划更加合理,更好地兼顾了农业发展和农业生态环境保护,更加形象、客观。     

空间统计分析方法的高校生源分区研究

针对高校生源基地建设和招生宣传策略制订的问题,该文以淮海工学院近3年的省内生源数据为基础,运用核密度估计和局部空间自相关分析方法对其生源的空间分布特征进行可视化表达和热点识别,并据此开展生源分区。结果表明,连云港、徐州、宿迁及长江沿岸县市是淮海工学院生源的高密度分布区,淮安南部、扬州和泰州北部以及盐城市全境则为低密度分布区;生源密度的空间分布具有显著的空间自相关性。根据生源密度热点和冷点分布的统计显著性(p0.05)可将全省划分为3类生源区,且各类生源区均有着各自的生源数量和空间分布特征。基于生源核密度的局部空间自相关分析,可获得连续性较好且具有显著统计学意义的生源热点和冷点分布区,其结果可为生源分区提供坚实的数理统计基础。     

重力梯度之地形改正方法与研究

简要介绍地形起伏对地面点重力梯度的影响,推导棱柱法计算重力梯度改正的严格积分公式并和积分核累加法对比验证了其正确性;将积分区域划分为中央区和远区,中央区采用严格的棱柱法进行计算,远区采用线性积分的方式逼近真实值,简化了积分过程;根据重力梯度应用的要求针对不同类型地形设定了中央区划分准则。实验表明:根据文中提出的方法和分区准则,相比于传统的积分法和棱柱法,计算速度得到提高,且精度要求相比于积分核累加法优于0.01E。     

大湄公河次区域土地利用功能分区研究——以老挝中部地区为例

土地是人类进行一切社会经济活动的载体。依据不同区域的自然资源禀赋、社会发展状况及土地利用特点,以土地利用功能多样性为基础,对各类用地的合理配置与布局形式等进行空间划分,最大限度地发挥土地生产潜力。本文以位于大湄公河次区域的老挝中部地区为例,利用遥感、移动测量等技术手段,采用层次分析法与系统聚类分析法,将研究区划分为4个功能区,有针对性地提出土地利用方向及调控措施,有利于促进区域社会经济协调发展,并丰富该地区在土地合理利用与分区等方面的理论研究成果。     

分区优化混合SfM方法

针对大规模无序影像稀疏三维重建问题,本文提出一种稳健、高效且易于并行的分区优化的混合式SfM方法。首先,利用SIFT算法进行影像匹配,无须GPS/INS等其他辅助信息,仅利用影像间的匹配结果计算得到的影像关联度完成影像分区。然后,提出一种改进的增量式SfM方法实现每个分区内快速重建,以及提出多项标准自动剔除不可靠分区并将这些分区内影像重新划分至其他分区,实现分区的动态调整。最后,提出一种稳健高精度的分区融合算法,实现相机参数、影像姿态和场景三维信息的准确融合。多组不同规模、不同影像类型以及不同场景的典型数据试验结果表明本文方法对不同数据集具有很好的稳健性,在保持高精度的同时能大大提高重建效率,尤其适用于大规模影像数据集。     

一种顾及异常区域的海温多尺度分区方法

空间聚类分析是空间数据挖掘的主要方法之一,旨在发现海量数据中潜在的空间分布模式和异常特征。此处采用空间聚类分析和多尺度分析相结合的策略对海温进行多尺度气候分区。首先,针对气候时间序列特征和异常区域特征,提出一种顾及异常区域的多尺度分区方法;进而,分别采用传统方法和新方法对海温进行多尺度气候分区,通过比较分析发现新方法更优越;最后,利用气候指数对分区结果进行验证,说明新方法是有效的。     

黑土区田块尺度遥感精准管理分区

基于格网采样与空间插值的精准管理分区方法精度高,但时效性差、成本高。本文以东北农垦地区红星农场农田为研究对象,提出一种基于遥感影像的精准管理分区方法:以裸土高空间分辨率遥感影像作为数据源,结合田间格网采样数据,基于裸土反射光谱特征与黑土主要理化性质的显著相关关系,运用面向对象分割、空间统计分析方法,对典型黑土区田块进行精准管理分区研究,并利用土壤理化性质和农作物生理参数,对分区结果进行评价。得出如下结论:(1)典型黑土区田块内部土壤养分含量空间变异显著;(2)基于裸土影像与面向对象的精准管理分区方法精度高,增强了分区之间的土壤养分与归一化植被指数(NDVI)差异性、分区内部各属性的一致性;(3)基于2015年4月1日和2015年5月20日单期影像分区和两期影像波段叠加(Layer stacking)分区,区间变异系数与区内变异系数之比分别为1.42、1.39和7.63,基于两期影像综合信息的分区结果显著优于基于单期影像分区;(4)基于裸土影像面向对象分割的精准管理分区方法时效性强、成本低、精度高。研究成果为田间变量施肥、发展精准农业、实现农业可持续发展提供依据。     

Allocation using a heterogeneous space Voronoi diagram

Spatial allocation is a fundamentally important process reflecting customer behavior, efficient service assignment, districting, etc., and is at the heart of many spatial analytical methods and processes. The Voronoi diagram has proven to be an important mathematical and geometric construct and has been widely applied in various fields because it is intuitive and efficient in the allocation and/or partitioning of space. However, existing Voronoi diagram approaches rely on the assumption that the attribute(s) of continuous space (non-generator points) is homogenous, which often is not the case for many application contexts. This paper introduces the concept of spatial heterogeneity in allocation. A new Voronoi diagram is defined—the heterogeneous Voronoi diagram. A geographic information system-based method is developed to derive the heterogeneous Voronoi diagram using discretized spatial allocation properties. Application of the heterogeneous Voronoi diagram is reported for a planning problem involving emergency drone delivery. Results show that response potential is over- and underestimated when heterogeneity and travel obstacles are disregarded. Further, feasibility, usefulness, and significance are demonstrated for incorporating geographic heterogeneity in the allocation process.     

一种面向地理对象的遥感影像变化检测方法

目的 根据高空间分辨率影像上变化区域呈聚集状分布的特点,提出了一种面向地理对象的遥感影像变化检测算法。在利用 Mean-Shift分割算法的基础上,获得不同时相地理对 象 的 灰 度特征 信息,结合 变 化 矢量 分析,采用最大数学期望算法自动提取变化区域。以 QuickBird、SPOT、TM 三组不同空间分辨率的影像进行算法验证并比较了该方法与单像素变化检测算法的差异。结果表明,三组影像中面向对象的变化检测算法的检测精度分 别 为 91.1%,87.3% 和 84.3%,单像素 的 变 化 检 测算法 检测精度分别为 86.41%,82.48% 和81.02%。试验结果显示面向对象的算法检测精度高于基于单像素的变化检测算法,且对高空间分辨率的影像检测效果要优于对中低空间分辨率的影像的检测效果。该算法减少了变化阈值确定中的人工干预,克服了以像素为单位的变化检测算法中由于缺少空间邻域信息而产生孤立、离散、不连通变化结果的问题,能够满足在不同土地覆盖类型下的变化检测要求,在国土资源监测中具有一定的使用价值。     

Inference and analysis across spatial supports in the big data era: Uncertain point observations and geographic contexts

The ways in which geographic information are produced have expanded rapidly over recent decades. These advances have provided new opportunities for geographical information science and spatial analysis—allowing the tools and theories to be expanded to new domain areas and providing the impetus for theory and methodological development. In this light, old problems of inference and analysis are rediscovered and need to be reinterpreted, and new ones are made apparent. This article describes a new typology of geographical analysis problems that relates to uncertainties in the relationship between individual‐level data, represented as point features, and the geographic context(s) that they are associated with. We describe how uncertainty in context linkage (uncertain geographic context problem) is also related to, but distinct from, uncertainty in point‐event locations (uncertain point observation problem) and how these issues can impact spatial analysis. A case study analysis of a geosocial dataset demonstrates how alternative conclusions can result from failure to account for these sources of uncertainty. Sources of point observation uncertainties common in many forms of user‐generated and big spatial data are outlined and methods for dealing with them are reviewed and discussed.     

Building Displacement Based on the Topological Structure

Map data at smaller scales than their source can result in spatial conflict, whereby map symbols become too close, or overlaid. Server map generalisation operators may be applied to solve this problem, including displacement. In this paper, we show how an optimisation algorithm, the snake algorithm, was used to displace multiple objects in order to resolve spatial conflicts and maintain important spatial relationships between objects during displacement. Two principles based on the snake algorithm are proposed in this paper. First, the truss structure mirroring spatial proximity relationships between buildings and between building and road is formed based on the weighted proximity graph derived from constrained Delaunay triangulations (CDT) in each map partition. In the weighted proximity graph, each connecting line is determined as a snake and as an element unit to assemble the global stiffness matrix in snake algorithm. Second, a buffer method that calculates force between a building and a road (or other linear features) or between pair of buildings is adopted in the snake algorithm. This avoids the imbalance phenomenon caused by different force calculation methods during the displacement. The feasibility of the approach is demonstrated in obtaining real geographic data. Finally, the results are cartographically usable and in particular, the spatial relationships between objects are preserved.     

GBGWR模型在降水量空间分布模拟中的应用

近年来,我国大部分地区屡遭洪涝与干旱两种自然灾害侵袭,对重洪涝干旱区域进行空间插值具有重要的意义。针对传统地理加权回归（GWR）模型建模过程中模型识别和参数估计易受观测值异常点影响的问题,本文提出了一种基于吉布斯采样的贝叶斯地理加权回归（GBGWR）方法。运用基于吉布斯采样的马尔可夫链蒙特卡罗贝叶斯方法,估计地理加权回归模型参数,通过平滑函数降低观测值中异常点位数据,最后对湖南省1985-2015年35个观测站点的降水观测数据进行了空间分布模拟。试验结果表明,本文提出的方法相较于GWR模型性能提高了19.8%,相较于BGWR模型性能提高了8.2%,该方法可以有效降低异常值和"弱数据"对回归结果的影响,能够更加真实地模拟湖南省降水量的空间分布。     

关于线状地理特征空间关系的自然语言描述的形式化表达

目前的地理信息系统都使用定量的方法存储和查询空间信息,不能反映人们的定性思维方式,因此它表达地理空间信息的能力受到限制。在关于空间关系的自然语言描述的调查的基础上,本文定义了一组能反映线状物体空间关系的度量指标,结合反映拓扑关系的定量指标,使用决策树的数据挖掘算法,对调查结果进行分析,形式化了描述空间关系的自然语言词汇,建立了模糊的自然语言表达和图形的几何特征之间的联系。自然语言形式化后得到的规则可用于空间关系的自然语言查询系统。     

地理要素的分布式空间近似查询处理方法

针对传统空间查询无法满足地理数据交互式可视化对处理时间要求的问题,以窗口查询为例,提出了一种空间近似查询处理方法。该方法包括预处理和查询两步:在预处理阶段,利用分布化的线简化算法对空间对象进行顾及误差的预处理采样,将采样过程及误差值用树型结构保存;在查询阶段,以豪斯多夫距离定义数据可视化的误差,进行误差可知的顶点即时采样与截取,从而实现针对可视化应用的高效的空间近似查询处理。在Hadoop集群上利用77GB的OpenStreetMap数据集进行了实验,证实了本方法的效力与效率。     

一种多边形交、并、差运算的有效算法

以周培德的Z₅₄算法为参考,提出了一种简单多边形交、并、差运算算法--IBO算法。该算法能够处理二维现实世界中的各种情况,对于地理信息系统的空间分析有较好的应用价值。     

基于GML的多源异构空间数据集成框架研究

基于GML的多源异构空间数据集成将GML技术与空间数据集成技术相结合,能解决网络环境下地理信息资源相互不兼容的瓶颈问题,有效的实现数据的互操作。本文在分析GML数据格式特征的基础上,基于J2EE网络环境提出一个基于GML的多源异构空间数据应用集成框架。重点介绍了E00格式的空间数据规格定义以及向GML格式转换处理过程,并以福建省主要公路数据集为样本数据验证了集成结果。结果表明,采用GML作为多源异构数据集成的描述格式,可在数据层上有效地实现空间数据的集成和互操作。