地理信息科学中的尺度分析

尺度是对地理现象观察、度量的标准之一,是空间数据采集、建模、分析的重要依据,是空间数据的重要特征。在探讨空间尺度与人类认知空间的关系基础上,分析地理信息科学(G ISc)中空间尺度在不同应用对象和不同应用环境中的内涵:针对地图表达的比例尺;地理现象的内在尺度和分析建模时的分析尺度。并以地图表达为例重点论述尺度变化对空间模式的影响。     

几何代数在地理信息高维空间表达中的应用

以欧氏几何为基础的信息框架对地理信息科学的发展起着重要作用。然而,由于欧氏空间对地理信息系统(geographic information system,GIS)中地理对象和现象的表达依赖于坐标系统以及对象具体坐标,使得基于欧氏空间的地理对象表达、计算和分析难以形成多维统一的运算规则和运算框架,增加了GIS算法的复杂度,降低了GIS分析效率。几何代数是一种以维度运算为基础的结合代数,在几何代数中,空间被定义为向量集合间的运算,空间维数直接由运算法则确定,可实现高维几何计算和分析的统一。基于几何代数统一的计算与分析框架对现有GIS进行构造,能够更好地对高维对象进行表达与分析,提升对复杂地理对象与动态地理现象的表达、时空多尺度分析以及不同尺度地理模型耦合集成的能力,有助于奠定GIS向实时动态、虚实融合、全视角、全要素、全内容表达的全息地图方向发展的理论基础。     

空间地理信息组织表达方法探讨

随着空间地理信息以及各种新型地图产品在各个领域的广泛应用,人们发现不同时期,应用需求对空间地理信息组织表达的要求是不同的,不同领域和部门对地理信息的组织表达方式也是不同的。但是,目前空间地理信息的共享和互操作、空间地理信息的多尺度分析与表达等,都要求空间地理信息的组织与表达要科学、合理和规范,否则难以满足测绘信息服务化及信息化测绘体系的建设。本文以交通类信息组织表达为例,详尽阐述当前空间地理信息组织表达的现状,分析其原因,并提出了解决这一问题的思路和方法,为今后信息化测绘体系建设、数据库数据组织和地理信息表达,提供理论和方法借鉴。     

空间数据连续尺度表达的矢量金字塔模型

连续多尺度表达是当前地图制图领域中的热点问题之一,常规地图采用多级瓦片剖分、多版本存储技术实现空间多尺度表达,存在数据量冗余、跨级别不一致、瓦片间尺度跳跃大等问题。结合传统地图综合、多尺度表达数据结构和空间索引建立等多种策略,在目标数据模型中加入尺度维和操作信息,记录地图综合的过程和尺度变换,建立空间数据矢量金字塔模型。该模型离线综合获取多级基态尺度表达数据,确定每个目标的尺度表达空间范围,并通过面向对象建模技术将目标表达状态及其纵向关联关系、算子类型及控制参量等信息封装在多尺度目标中;同时,建立一端或两端控制的尺度变换结构。基于该模型可快速获取适应用户需求的连续尺度表达状态。     

形状识别在地图综合中的应用研究

形状分析和形状识别是地图综合的重要内容之一,地图综合中需要对地理要素进行结构的识别,包括对要素的分布模式和形状特征进行分析,以便获取地理要素和现象的分布规律,制定综合的总体策略。其二,同一要素在不同尺度的表达中应保持形状的主体轮廓的一致性,这需要在综合算法中顾及形状的保真问题。其三,在地图综合的结果评价中,形状相似性是其重要的指标。地图是现实世界的抽象反映,没有形状的一致性人们很难将地图中的要素与真实的地理要素建立对应关系。但形状识别属于认知领域的范畴,具有很强的主观性和不确定性。本文就形状分析和识别在地图综合中的应用进行了探讨。     

关于间隔尺度与比率尺度地理资料的空间特性及其制图表示法的几点思考

一、引言在地理学中,尺度理论是地理属性资料量测,分析和处理的基本理论之一。地图作为地理资料和地理研究成果的表达手段,自然也离不开对尺度理论的应用和研究。在北美和英国,尺度理论属高等教育地理专业和地图制图学专业的基础教材内容[Robinson et al,1978;Unwin,1981;Norchliffe,1985]。目前国内地图制图学教育已逐步引进尺度理论概念;国内地图学杂志也刊登了有关尺度理论在地理资料制图表达方面的应用研究[郭仁忠,1987]。这些都表明,地图学作为一门相对独立的学科,正在逐步脱离传统的、经验的研究方式,朝更高的科学水平     

基于代数结构的地形图制图模型

根据地图表达的特点,将地理空间信息抽象表达为二元结构,即反映语义属性及空间位置属性的地理要素和要素间空间关系;利用代数结构形式,在地理空间数据库和地图中分别构建表达地理空间信息的地理要素空间和地图要素空间;地理要素空间中的空间关系是基于欧式空间原理建立的,而地图要素空间中的空间关系则是用视觉模型来刻画.据此,提出以地理...     

空间尺度与语义尺度联合控制下的地理国情地图综合

地理国情数据具有精度高、数据量大、语义信息丰富的基本特征,是地图产品表达与服务应用的基础数据.为应对多层次服务、多领域应用、多粒度表达与分析的需求,在基础调查数据基础上,通过尺度变换获得多比例尺表达的数据版本很有必要.地理国情地图综合属于专题地图综合范畴,与以实现空间特征简化为目的的普通地图综合相比,其地图综合要更多地关注语义特征的概括,并强调综合结果语义特征的一致.因此,空间特征约束与语义特征约束联合控制将成为地理国情地图综合的主要特点.论文以现有地图综合理论及方法为基础,根据地理国情数据特点及综合需求,对专题地图综合理论和方法进行拓展,针对地理国情数据尺度变换的综合规则构建、综合操作算法设计、综合结果质量评价等问题进行研究,为工程化应用中快速、高效、准确地实施数据多尺度变换提供技术支撑.     

分析利用地图一例

地图是周围环境的图形表达，它以独特的形式科学而形象地显示了空间客体和现象分布的位置，特征及规律，表达了它们的数量、质量特征，揭示了它们的动态变化及发展规律。地图是地理的第二语言，它蕴藏着十分丰富的地理信息。但是长期以来，我国分析利用地图     

认知（心象）地图助力寻亲成功

从地图认知的角度分析了心象地图在一则寻亲成功事件中的重要作用。首先,介绍了地图认知的空间认知、心象地图、认知制图等基本概念,阐述了心象地图在传统地图学三角形模型中的位置和作用;然后,对该案例中寻亲者和被寻者双方的认知过程进行细致的实证分析;最后,探讨了访谈中的3个地理空间认知问题:地图工具对空间认知阶段的适应性差异,心象地图匹配的空间尺度和时间特征,以及认知主体的知识经验对认知结果自上而下的影响;并由此提出地理空间认知在脑科学和人工智能研究的推动下稳健进入新时代的发展趋势。     

适宜空间认知结果表达的地图形式

心象地图是驻留在记忆中的关于地理世界空间特征认知结果的表达,具有如下特征:空间表达的非均一性、内容选取的主观性、空间定位的非确定性、度量特征上的非精确性.心象地图的可视化需要由特殊的图形形式来承担,经过分析提出了适宜这一表达特征的3种可视化技术,包括面向道路网认知表达的路网构架图、专题属性空间定位信息认知表达的面域拓扑图、虚拟网络空间导航认知的赛伯网络图.基于地图的定义,对这3种可视化形式度量特征进行了讨论,认为它们在有序量尺度上具有可度量特征.     

多尺度空间同位模式挖掘的点过程分解方法

空间同位模式挖掘旨在发现多类地理要素或事件频繁互邻近形成的关联规则,对于理解复杂地理现象内在发生机理具有重要价值。针对现有基于关联规则的空间同位模式挖掘方法难以对地理数据特性(如多尺度性)进行有效建模的缺陷,本文提出了一种基于点过程建模与分解的多尺度空间同位模式挖掘方法。首先通过构建一个随机变量将多类要素实例分布数据表达为混合空间点过程,并引入一个非参统计指标对同位模式进行特征尺度判别;基于此,定义一种条件概率密度分布函数,利用点过程分解思想挖掘多尺度空间同位模式及其实例分布。试验分析结果表明本文方法可以准确挖掘空间同位模式在不同尺度的空间分布形态,并且有效降低了人为设定参数的主观性。     

多尺度空间同位模式挖掘的点过程分解方法

空间同位模式挖掘旨在发现多类地理要素或事件频繁互邻近形成的关联规则,对于理解复杂地理现象内在发生机理具有重要价值。针对现有基于关联规则的空间同位模式挖掘方法难以对地理数据特性(如多尺度性)进行有效建模的缺陷,本文提出了一种基于点过程建模与分解的多尺度空间同位模式挖掘方法。首先通过构建一个随机变量将多类要素实例分布数据表达为混合空间点过程,并引入一个非参统计指标对同位模式进行特征尺度判别;基于此,定义一种条件概率密度分布函数,利用点过程分解思想挖掘多尺度空间同位模式及其实例分布。试验分析结果表明本文方法可以准确挖掘空间同位模式在不同尺度的空间分布形态,并且有效降低了人为设定参数的主观性。     

栅格地图注记一致性探测与度量

一致性是空间数据质量的重要标准。空间数据的一致性探测对于多源、多尺度空间数据的融合具有重要意义。注记是地图的重要组成元素,包含了丰富的地理位置信息。由于制图综合、资料来源等原因,使得多个尺度的注记当中存在大量不一致现象。尝试从栅格地图中进行多尺度注记一致性的探测。在已有的空间目标变化类型基础上,提出了地图注记的12种基本变化类型,对地图注记在不同表达之间的一致程度进行量化表达,并提出了针对栅格地图注记一致性探测的方法。利用该方法对瓦片地图上的不同尺度的注记进行一致性探测与度量,证明了该方法的合理性和有效性。     

多维动态GIS空间数据模型与方法的研究

以地理空间实体及其相互间关系的抽象、表达与组织为主线,从三维、时空、尺度等角度出发,进行了多维动态空间数据模型研究。介绍了该项研究在空间铺盖建模、空间关系理论、多维建模、时空与动态建模、多尺度建模等方面取得的成果。     

后现代哲学视野下的微地图

在现代到后现代社会的转变过程中, 人类的信息传播模式进入自媒体时代, 在地图上表现为制图用户向大众或地图爱好者转移, 地图的精确性不高、表达方式多样化。微地图是其中的一种, 旨在改善传统地图表达和大众地理空间认知的矛盾, 改进自媒体时代地图用户的主观信息表达, 突破传统地图仅从有限、规范化的角度和维度对地理事物和现象进行表达的局限。首先, 针对微地图的3个特点, 在后现代哲学的视角下分析其产生的原因并给予解释; 然后, 利用认知语言学的体验人本观、原型范畴论和去中心论等后现代哲学方法论, 对传统地图的空间认知、信息分类、制图表达等基础问题进行批判性分析和重构, 形成具有后现代哲学特点的微地图概念框架;最后, 通过实验验证了微地图存在的可能性及其后现代属性。     

基于尺度的GIS空间资料表达模型

介绍了基于层的GIS空间资料表达方法易于进行空间查询与空间分析处理的优点,针对其引起的地图难以进行扩展与图像显示转换困难的缺点,提出了基于尺度(比例尺)的空间资料表达新方法.在基于尺度的空间资料表达方法中,地图可以由空间对象,区域,尺度视图三级尺度模型表达.对尺度方法下的地图结构,地图组织,指标结构,地图扩展等在理论上作了探讨,提出了基于尺度的方法与已广为使用的基于层的方法的有效集合,将有可能成为地理信息表达研究的最重要研究方向.     

基于ORDB的地理空间对象模型M-L-E(S,A)改进研究

针对地理数据中空间对象概念模型,尝试利用对象-关系数据库(ORDB)的一些优势,对已有的地理数据中空间对象的M-L-E(S,A)分层模型进行了改进,实体之间可以通过类、继承等方式产生和关联,地图和图层之间、图层和实体之间采用引用方式实现连接,不再存在从属关系,实现了更大程度的共享,可以更好地体现ORDB相对于OODB或RDB对地理空间数据的表达。同时提出了该模型的形式化表达,并对空间实体、图层和地图各层次分别进行了分析讨论,提出基于ORDB的支持方式和特点,并设想了地图尺度转化从图层到实体向下层追溯的过程。     

面向网络地图发布的电子地图制图模板设计方法

以基础地理数据为基础,从多尺度数据分级分类组织方法、地图制图表达方法设计以及要素表达中的空间冲突关系处理3个方面对面向网络电子地图的制作方法进行分析研究,并提出各类问题的处理原则和解决方案,得出模版制作方法。该方法已在项目中得到应用,取得了很好的效果。     

电子航道图与航标遥测监控系统

"数字航道"建设的主要目标在于应用信息技术平台保障航道安全、提高航务管理水平.作为航道管理中的重要导航设施航标灯(船),对其工作状态、空间位置进行远距离全天候监测与遥控是"数字航道"建设的主要内容.航标遥测监控系统集成无线通讯、传感器、空间信息处理等技术,实现航标信息的实时采集与传输,异常状况的报警及统计等功能.电子航道图运用事件驱动型地图表达、时空变化特征地图表达、多尺度地图表达及国际电子海图S57/S52标准表达等关键技术,为监控航标提供地理定位背景,并支持遥控监测中的空间信息查询、分析等功能.