基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法

从高维度、大数据量的时空数据中有效选择变量是时空数据领域的重要问题之一,现有的时空数据变量选择的方法在变量选择的过程中未充分考虑时空相关性,时空变量选择阶段与预测阶段分开进行,且往往需要人为设定时空点个数阈值判定变量的取舍,从而无法较为准确的选择对因变量影响最大的变量子集,导致后续预测效果较差。本文针对上述不足,提出了一种基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法,称为分层贝叶斯时空组Lasso变量选择模型（Hierarchical Bayesian Spatio-temporal Group Lasso Variable Selection Method,HBST-GLVS),该方法首先利用时空组Lasso进行变量选择,通过引入最大时间滞后和最大空间邻域充分考虑时空相关性,并根据时空数据连续性,将同一时空变量的时空点进行整体惩罚,避免人为设定时空点个数引起局部片面性。然后,利用分层贝叶斯时空模型对变量选择的效果进行验证,将变量选择过程与模型验证过程置于同一框架下进行参数的调整,从而得到最优的变量子集。实验结果表明,与现有方法相比,本文方法在北京空气质量数据集、波特兰交通流...     

城镇多源时空数据规范化处理系统设计与实现

随着空间探测技术发展和数据获取手段进步,多源时空数据成为数字化、智慧化新型城镇建设的基础.针对城镇化所需的矢量、栅格、点云、传感器等多源时空数据存在格式、尺度、时相、精度、数学模型、空间基准、现势性等不协调统一的问题,本文以Java体系结构为基础,利用Spring Boot作为整体框架设计研发了一套城镇多源时空数据规范化处理系统,包含矢量信息、遥感影像、三维点云数据、传感器类数据处理,可将多种时空数据在空间和时间上的冗余或互补信息整合,形成城镇全域一致的、规范的时空数据成果.应用结果表明,该系统有效提高了城镇多源时空数据质量检查与规范化处理工作效率,具有较好的可行性和实用性,可为新型城镇化建设提供相应的技术支持.     

多模态地理大数据时空分析方法

多模态地理大数据时空分析旨在融合地理大数据的多模态信息发现有价值的时空分布规律、异常表现、关联模式与变化趋势,是全空间信息系统的核心研究内容,并有望成为推进地理学人地关系研究的重要突破口。为应对地理大数据时代的新机遇与挑战,本文围绕4类核心的时空分析方法（时空聚类分析、时空异常分析、时空关联分析与时空预测分析）,系统归纳了国内外研究现状,探讨了时空分析中多尺度建模、多视角协同、多特征认知与多特性表达的研究难点。进而,介绍了多模态地理大数据时空聚类、异常、关联与预测分析模型,更加全面、客观、精准地认知与理解时空大数据中潜在的地理知识,并且能够在气象环境监测、公共安全管理、城市设施规划等多个应用领域发挥关键作用。     

基于室内定位数据的群体时空行为可视化分析

室内定位数据记录了用户在室内空间活动的时空轨迹,是研究人群室内行为的重要信息源。室内数据时空耦合、分布复杂,可视化分析可以更好地揭示其规律。然而,与室外数据不同,室内数据具有时空粒度细、定位精度高等特点,与POI之间的空间关系更为明确,其轨迹受到室内设施和空间的制约,出现高维和不规则的特征,而这给室内行为研究提供依据的同时,又给可视化分析带来一定的挑战。现有的可视化方法主要应用于室外定位数据,关注轨迹自身的活动轨迹分析,往往忽略了所经过POI语义信息表达。针对这一问题,首先分析室内空间结构与定位数据的特征,阐述室内空间可视化分析的特殊性;在此基础上,面向室内人群的时空分布、移动模式及相关POI之间的对比、关联分析的需求,细化可视化分析的内容,明确可视化分析与展示的对象,并设计数据结构;从数据结构、可视化方法、展示图件及用户交互4个层次构建时空行为可视化分析模型;基于上述方法,采用WebGIS和WebGL技术综合设计和实现了面向商场定位的商场客流分析系统;最后,通过某一大型商场的用户定位数据进行可视化分析,从而验证了研究成果的正确性和有效性。     

基于大规模手机定位数据的群体活动时空特征分析

城市空间与居民行为不断交互,相互影响。探究城市空间中的群体活动分布及其时空变化能够帮助数据驱动的城市规划与城市治理。基于大数据的时空间群体活动研究是当前时空大数据研究的一个热点。本文以深圳市为例,基于约1000万手机用户在某一工作日的基站尺度的手机定位数据,识别用户停留位置和停留活动,重建活动语义信息,分析用户的停留点和停留活动的分布差异,研究群体活动的时空分布模式,探讨人群活动模式的多样分布特征。研究表明：停留位置和活动分布存在差异,每人每天平均的停留个数约为2.1个,而每人每天平均从事的活动约为3.4个;不同类型的活动在时间上存在波动;群体活动存在空间分异特征,整体上服从“空间幂律”。本研究揭示了城市空间中群体活动的多样性及其时空分布特征,对于城市居民活动研究、城市交通优化和城市规划具有重要的意义。     

基于几何代数的矢量时空数据表达与建模方法

 针对现有矢量时空数据建模时空分离所导致的时空表达不一致、不统一的问题,运用几何代数理论和统一时空观,对时间、空间与属性进行一体化的表达与建模。构建了时空统一表达的层次体系,并基于面向对象技术和UML方法,探讨了时间、空间与属性等组件的逻辑关系。提出了矢量时空数据时空统一建模流程,定义了相应的数据组织结构与存储结构,实现了对几何代数空间的对象表达与存储,以及常见矢量数据的集成与预处理方法。对上述成果进行整合,建立了相应的原型系统。实验以中国东南地区级行政区演化序列数据为例,实验结果验证了本文提出方法在时空数据的统一建模与表达方面的可行性,能够有效支撑变化检测等时空分析方法的构建与实现,为时空GIS的发展提供理论参考与方法借鉴。     

面向地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究

随着传感器实时监测等高新技术在地质勘查或生产开发中的应用,形成了动态与静态并存、多源异构的地质时空大数据.然而,目前地质信息系统在地质数据组织管理方面,主要是静态地存储和表达出地质矿产勘查或生产开发在某个特定时期的状态,尚不能满足对勘查或生产开发过程中实时信息的存储管理,进而支持对地质过程的分析和研判.针对性开展了地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究,目标是能够融合数据多源与时空多维性,又能够支持时间关联与时间多粒性.针对地质大数据、地质过程的静态与动态数据紧密结合的特点,采用面向对象和基于事件的思想,提出了基于事件多因素驱动的地质时空大数据概念模型,并开展了相应的地质大数据存储管理逻辑模型、基于系统工程库的管理结构和地质时空对象管理模型设计.基于地质时空大数据逻辑组织管理模型和时空过程的非关系型分布式数据库架构,设计了地质大数据存储模型.融合三维地质建模技术、动态监测信息实时可视化等技术,构建了所需模型过程模拟的三维环境,通过绑定观测数据源,设计实现了基于OPC接口的模拟数据产生事件、作用对象响应的矿山动态开采流程.在王家岭煤矿首采区地质数据支持下开展了应用研究,实现地质时空事件条件下的矿山动态开采过程表达与数据管理,验证了本文模型的可行性和有效性.     

浅谈城镇地籍数据库建设中的数据质量控制

分析GIS数据质量类型和质量问题来源的基础上,结合长沙市城镇地籍数据库建设的实践,提出了地籍数据库建设中各个环节质量控制的要求,为各地区城镇地籍数据库的建设提供必要的参考.     

人口数据在地学应用中的若干问题

地学研究中使用的人口数据主要包括:现代人口调查数据、人口预测数据和历史人口统计数据。不同来源的人口数据,具有不同的特点。在使用中,必须关注人口数据本身蕴含的属性特征、空间特征和时间特征。就属性特征而言,需要注意人口统计指标含义的差异、统计口径的差异、城镇建制标准的变化问题;就空间特征而言,需要注意人口统计单元界线的模糊与争议、行政区划的调整与变更、研究区与人口统计单元不一致问题;就时间特征而言,需要注意人口数据的统计时点。在使用人口数据,特别是不同来源、不同时期的人口数据时,应该根据人口本来的属性对不同统计口径和不同统计方法的人口数据进行重新归类和统计;根据行政区划调整情况进行人口数据的再统计,或开展人口数据的空间化;根据人口数据准确的时间特征进行比较,或采用相应的人口预测方法加以推断和预测,从而实现人口数据的整合,以增强人口数据的时空可比性。     

1∶50000地形数据缩编更新质量控制方法研究与实践

1∶50 000地形要素缩编更新是首次在全数字环境下采用地形数据综合技术开展规模化基础地理信息数据更新生产,国家1∶50 000数据库更新工程项目部在开展有针对性的研究和试验的基础上,形成了切合工程实际的质量控制技术方法和实施方案。本文对1∶50 000地形数据缩编更新质量控制的几个关键问题进行了详细介绍,主要包括缩编更新数据源的质量控制、生产过程中关键环节的质量控制以及更新数据成果入库质量检查与控制。     

基于OGC简单要素规范的面向对象时空数据模型

针对时空数据模型与时态地理信息系统研究中存在的几类问题,本文提出了一种通用的面向对象的时空数据模型,即GOO-STDM。该模型从时空对象的基本属性和行为出发,运用面向对象方法,将地学对象封装为空间、专题、时间的整体,满足地学对象的what/where/when语义。在此基础上,利用开放地理空间联盟(OGC)的简单要素规范(SFS)以及对象-关系型数据库设计了模型的时空类结构、时空拓扑关系函数、存储方案和时空中间件实现方法。GOO-STDM模型具有较好的扩展性、实用性和通用性,为时空数据模型的研究提供了新的思路。     

时空模型在宗地变更和历史回溯中的研究

地籍信息具有显著的时间特性,将地籍数据的时间、空间及属性三者合理地组织在地籍信息系统中的研究具有重要意义。本文借鉴目前TGIS和各种时空应用模型的优势,提出一种基于宗地变更的时空数据结构。针对地籍管理系统中宗地变更和历史回溯的需求,将数据库分为历史库和变更库,比较好的实现了宗地管理要求,有效弥补了一些时空数据库过于臃肿、系统运行效率低下等缺陷。     

支持时空耦合计算的HTM-ST日地空间系统数据组织模型

数据组织模型是对科学数据进行有效管理、共享与应用的基础。日地空间物理学科通常采用基于语义标注的传统数据组织模型,但是该模型忽略了数据间的时空关系,难以支持大规模数据处理与关联分析,应建立一种支持时空计算的数据组织模型,从而有效支持当前日地空间物理领域对数据快速发现、精细结构识别、耦合关系研究与时空演化分析等方面的应用需求。鉴于此,本文提出了HTM-ST离散化时空数据组织模型,该模型在层次三角网格的基础上,在时间维度通过等长剖分进行扩展,从而形成离散化的时空剖分,采用时-空耦合编码将高维的剖分单元组织到一维空间中,并基于上述剖分结构与编码算法在HBase环境下设计了模型的存储方案。本文利用多颗极轨卫星的能量粒子探测数据实现了该数据组织模型的原型示范系统,并设计了基于该模型的时空查询算法和地方时全球数据插值算法,用于对该模型进行实验验证。实验分析表明,HTM-ST模型具有高效性和鲁棒性,可以作为面向时空关系的日地空间物理数据组织与存储基础。     

国产机载LiDAR数据采集与处理的质量控制方法研究

近年来机载Li DAR系统在国内不断发展,其测绘市场和应用领域不断扩大,提高并保证测绘精度在所难免,但是机载Li DAR系统是由多个子系统集成,各个子系统都会不同程度地引入误差,数据采集与处理的各个环节都会对最终结果产生影响。本文通过具体试验对国产机载Li DAR数据采集与处理过程中的质量控制方法进行了研究。     

面向土地全生命周期的地籍时空管理系统设计与探讨

从地籍动态管理的角度,提出了土地与宗地全生命周期的概念。基于此,设计了地籍时空数据结构,探讨了面向全生命周期的地籍时空管理系统的结构和功能,并将研发的系统运用在实际业务中,以贯穿于其全生命周期管理。     

华夏家谱GIS的数据组织与系统架构

华夏文明源远流长,家谱、正史与方志共同构成了中华文明史的三个重要成分,其中,家谱以家族中的个人信息为基本记录单元,以人与人之间的关系为框架,形成了富有中国特色的对家族从空间分布到时间演化的完整描述体系,家谱资料的蕴含信息和记录粒度是其他历史资料所不能比拟的。家谱GIS扩展了现有家谱信息描述的概念,通过强化其中蕴含的空间信息,以家族谱系为基础,在空间信息技术的支持下,重构个人的空间活动,重现一个家族的兴衰、繁衍与变迁,实现从宏观到微观角度家族历史的全面地反映。本文分析了家谱与GIS的关系,提出了家谱GIS构建所必须的统一的历史地理时空描述框架;在此基础上分析了家谱中信息的组织模式,设计了的家谱的核心数据模型;在Web2.0理念下,以公众参与的开放式系统构建为基础,设计了家谱GIS的系统架构并进行了系统实现。     

改进基于事件的时空数据模型

本文回顾了基于状态的时空数据模型和基于事件的时空数据模型。为了完整记录下时空的变化过程,有利于时空过程的查询,论文针对栅格数据提出了一种改进基于事件的时空数据模型。该模型完整地记录下地理现象的变化过程,并将地图数据的当前状态作为基图。由于大多应用中对现状图调用的最多,所以将现状图作为基图改进了系统的运行效率。最后,为了体现模型查询变化信息的优势,文章分析了一些时空查询实例。     

GPS静态观测中数据质量实时检测

在分析观测数据解码以及观测数据质量指标的基础上编制软件,对采集到的原始GPS观测数据进行解码与多路径效应、周跳等质量指标的分析计算,并对质量指标进行直观、实时的图形显示。介绍所写软件在工程实践中的应用,并与TEQC软件进行比较,证明了软件的正确性和可靠性。     

矿产资源潜力评价数据模型研制、开发、应用与数据集成建设

通过研发矿产资源潜力评价数据模型、应用软件及相关方法技术,并全程支撑国土资源部全国矿产资源潜力评价工作(2007~2013年),实现了全程信息数字化、预测处理GIS化、预测结果定量化、预测定位精准化、成果规范化与集成化,取得了大量创新性成果,建立了矿产资源潜力评价数据模型研制、开发、应用与数据集成核心方法技术体系。实践表明该技术体系科学有效,在矿产资源潜力评价乃至地质信息技术领域,具有开拓、引领、示范作用和里程碑意义。