基于主题模型的地理环境时空数据隐含语义理解

文本是战场信息的重要数据模态,从中挖掘地理环境时空语义信息是机器理解战场环境的重要方法,有助于扩展战场环境的空间认知与理解.本文设计一种基于主题模型,反映地理时空因素与事件主题之间语义关系的计算方法,通过信息抽取,挖掘主题要素相关信息,形成不同主题分类及其对应的特征词汇分布;将事件主题与地理时空语义特征建立联合分布模型,自动发现时间、空间与事件主题之间的相关性,从而生成地理时空隐含的语义主题.通过试验验证并结合应用实践,得到如下结论:利用事件主题与位置信息的关联,并应用空间分析方法探寻不同主题的时空分布规律,可为新事件的位置预测及趋利避害对策制定提供基础,从而拓展传统的地理事件主题分析.     

基于OOPN的战场地理环境数据组织过程建模

战场地理环境数据组织是战场环境信息保障的重要环节,而良好定义的数据组织模型将有助于联合作战体系下战场环境保障的顺利实施。已有的战场地理环境数据组织模型多侧重于数据状态的描述,缺乏与作战任务相关联的过程模型,难以表达数据组织与任务事件间的因果关系。通过面向对象的方法建立战场地理环境数据对象静态模型并结构化表达,采用面向对象的Petri网构建数据组织过程模型,统一描述数据与活动之间的交互关系及数据存储结构。通过该模型在战场环境分析平台中的应用,证明其能有效地实现数据状态、任务事件及其相互之间关系的查询。     

一种基于特征-语义的时空数据组织方法

在全面研究时空数据模型理论及构建方法的基础上,本文采用面向特征的数据模型构建方法结合时空语义思想,并引入无缝时空理念,探讨了一种基于特征的无缝时空数据模型构建方法。该模型将地理时空过程特征抽象为特征对象、特征事件、特征过程,不仅能够实现地理实体的空间数据组织及复杂拓扑分析,而且,通过描述特征事件、特征过程及其相互关系实现时空语义表达,进而实现海量信息存储以及高层次时空分析,也为通用性时空数据模型的构建提供了一种新思路。     

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。     

面向地理实体的语义相似性度量方法及其在道路匹配中的应用

语义相似性度量是实现多源矢量空间数据集成与融合的关键技术。首先以地理实体为研究对象,从矢量空间数据表达视角对地理实体的语义信息进行分析与描述,提出基于多特征约束的语义相似性度量模型。然后该模型将地理要素分类关系作为控制条件提取目标实体集,在构建实体间语义特征对应关系的基础上引入属性特征熵的概念,计算不同特征的权重值,进而综合多特征相似性来度量地理实体的整体语义相似程度。最后将该模型应用到道路实体匹配实验中,通过计算实体之间的语义相似性实现匹配,验证了该模型的有效性。实验结果表明,基于多特征约束下的语义相似性度量模型能够合理计算地理实体的语义相似度,且提高了地理实体语义匹配效率。     

面向变化语义描述的事件-过程时空数据模型研究

时空数据所隐含的变化语义信息对时空动态现象模拟具有重要意义,随着时空数据模型研究的深入,出现了面向变化语义描述的时空数据模型。利用事件、过程表达时空变化的发生,是面向变化语义描述的时空数据模型主要方法。由于时空变化的多样、复杂性,现有模型存在变化语义交叉、界限不清等情况。为了模型的改进与应用,本文通过梳理事件、过程为核心的时空数据模型建模理论和方法,分析各类模型表示实体基本类型,回答时空变化基本问题等变化语义描述能力特点,归纳总结了变化语义通用描述框架及未来发展的方向。     

基于地理事件的时空数据模型及其在土地利用中的应用

本文通过分析基于位置和基于对象的空间数据表达方法的特点,顾及与空间相关的属性与地理实体空间特征之间的相依关系,将“地理事件”引入模型,提出一种顾及“隐含”地理事件和“显式”地理事件的时空数据模型(GESTDM模型).本文提出的模型能够同时提供基于位置、基于对象和基于时间的时空表达和查询功能.将该模型应用于土地利用领域,...     

一种融合多维关系的地理环境时空主题发现方法

对战场文本数据的深入挖掘,可以高质量和高效率地发现时空主题结构,从而有效揭示战场事件发展的时空规律。针对现有的主题发现方法无法有效适用于具有多维异构关系的时空主题发现,提出了一种融合多维关系联合聚类的时空主题发现方法,首先构建以地理环境实体、地理位置与事件主题为节点的主题关系网络;然后以张量模型的Tucker分解建立主题关系的完全表达式作为主题分类的目标函数;最后运用块值矩阵分解方法进行联合聚类计算,获取主题分类结果和内聚结构。实验结果表明,该方法能够有效发现具有时空语义关系特征的主题结构,较好地体现出地理环境要素与时空主题之间的关联性,以及时空主题在地理位置与事件主题标签上的内聚性,反映出主题的演化过程。     

基于任务过程的战场环境对象时空数据组织模型

军事信息系统始终以面向任务为核心,战场环境数据模型也是围绕作战任务来建立的。针对目前基于任务的战场环境信息系统研究尚不完善,现有的GIS时空数据模型还不能完全满足战场环境时空分析的需要。在对目前几种经典的时空数据模型分析的基础上,以基于对象的数据模型为理论基础,以过程驱动方法为建模机制,设计了适合战场环境领域的时空数据组织模型结构,实现了对复杂环境对象的可操作性。通过模型在战场环境分析系统中的应用,证明了其任务过程和地理空间数据的可对象化描述、组织、存储和查询功能。     

面向GeoBML的作战任务建模与表达

针对目前指控系统的任务模型在地理信息语义描述上还不完善,不能满足战场环境仿真系统与指控系统之间的互操作问题,构建一种基于GeoBML的作战任务模型来有效解析指控系统的关键信息需求。分析了作战任务过程结构化特征,采用面向对象的方法构建作战任务和仿真过程概念模型;分析GeoBML的数据模型和形式化语法,使用形式化语言建立作战任务的语义模型;定义任务过程对象数据结构,构建任务驱动下的仿真过程数据映射模型;最后,基于该模型设计战场环境仿真平台组件并应用,验证其合理性与可扩展性。     

九、P28 地图制图学(地图学)

CH20121724中文文本的地理命名实体标注=Annotation of Geographical Named Entities in Chinese Text/张雪英,朱少楠,张春菊(南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室)//测绘学报.-2012,41(1).-115～120地理信息的语义解析有效地解决自然语言与地理信息系统之间的语义障碍问题。在分析中文文本和地理信息系统中地理实体描述和表达机制差异的基础上,结合地理命名实体描述的语言特点,制定中文文本的地理命名实体标注体系和标注规范,并以GATE(General Architecture for Text Engineering)作为标注平台,构建基于《中国大     

虚拟地理环境时空建模及其作战计划推演应用

制定科学、合理、完备的作战计划是赢得现代战争的关键,作战计划推演可辅助指挥员查找作战计划潜在的冲突与矛盾、优化作战方案。虚拟地理环境可为作战计划推演提供时空描述机制、环境分析模型和态势可视化环境。本文首先设计了面向作战计划推演的虚拟战场环境空间剖分与编码方法和战场环境时空数据组织模型;然后提出基于推演事件的作战计划表达方法,设计了基于推演事件的作战计划时空冲突检测和动态演播方法;最后在防空作战推演中进行了典型应用,验证了方法的可行性。     

语义驱动的地理实体关联网络构建与知识服务

知识服务是GIS的重要应用方向,海量文本数据中蕴含的丰富隐式地理信息的分析与挖掘成为热点研究问题。在自然资源管理领域,一定时空范围内的自然资源分布相对独立和分散,文本中的丰富语义信息零散、庞杂且高度非结构化,缺少有效的组织表达、关联整合与综合应用方案。本文面向自然资源管理领域的文本数据和自然资源实体,提出了语义驱动的地理实体表达框架,通过语义描述、空间位置、属性特征和时间演化四元组来组织表达文本内蕴的地理实体多域信息,并从概念、空间、属性和时间4个维度定义并表示实体间的多类语义关系;继而按照地理实体信息抽取、信息存储和语义关联构建等步骤,给出了多维度地理实体关联网络的构建方法,并设计了基于关联网络的知识问答服务算法;最后,以建设用地审批为例,利用审批过程电子文本数据,完成建设用地信息的实体化表达、建设用地实体关联网络的构建及知识问答服务的实现。试验与分析结果表明,本文的理论与方法能有效促进自然资源管理领域文本中地理信息的有机整合、充分关联与科学管理,为提升自然资源领域信息的应用与社会化服务水平提供切实可行的途径。     

面向过程的时空数据模型研究

根据近20年来时空数据模型的研究现状、存在问题及其原因剖析,以连续渐变地理实体的表达、组织和存储为研究对象,提出面向过程的时空数据模型。根据连续渐变地理实体的内在特性,将其分级抽象为过程对象系列,进一步探讨过程对象及过程对象间逻辑关系,并设计其UML模型结构及物理存储结构。通过抽象的过程对象隐式地记录地理实体动态变化机制,及自定义的过程对象存储表提供演变机制的函数接口模式,实现连续渐变地理实体的过程化组织、存储与动态分析。最后,以海洋数据的过程化组织与分析为例,构建时空过程模型原型系统(海洋过程对象—关系数据库系统与功能分析平台),验证和评价该模型的实用性。     

地理本体驱动的遥感影像面向对象分析方法

针对遥感影像面向对象分析技术存在的“分类过程中专家分析不同带来的分类结果不一致”问题,提出地理本体驱动的“地理实体描述-模型构建-影像对象分类”解译框架。首先,利用地理本体建立影像对象客观特征与地理专家知识的联系,实现对地理实体的描述与表达;其次,利用知识工程方法以及计算机可操作的形式化本体语言构建影像对象特征、分类器的本体模型,形成语义网络模型;最后,联合语义网络模型与专家规则实现影像对象的语义分类。地表覆盖分类实验结果表明,该方法不仅能够得到反映真实地理对象的遥感影像分类结果,而且能够掌握地理实体的语义信息,实现地表覆盖分类知识的共享与语义网络模型的复用,为遥感影像面向对象分析提供了一种全局性的解译分析框架及其方法。     

任务驱动的面向对象战场环境仿真过程建模

战场环境仿真过程是战场环境信息保障的重要组成部分,需要紧密围绕任务过程来建立。目前战场环境仿真系统与指控系统之间互操作性还不完善,传统的仿真数据模型还不能满足作战人员对战场环境信息高效而精确的理解和分析,因此,需要构建一种面向作战任务的战场环境仿真过程模型来有效解析指控系统的关键信息需求。本文分析了作战任务与仿真过程结构化特征,采用面向对象的方法构建仿真过程概念模型;分析GeoBML的数据模型和形式化语法,使用形式化语言建立仿真过程的逻辑模型;定义仿真过程对象数据结构,构建物理模型并建立仿真过程动态映射模型。最后,基于该模型设计战场环境仿真平台组件并应用,验证该模型能有效表达战场环境仿真数据与作战任务实时动态的关联过程。     

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。     

基于过程的面向对象时空数据模型数据组织方法

本文在分析现有时空数据模型和面向对象方法的基础上,提出了基于过程的面向对象时空数据模型,该模型从时空语义建模的角度反映空间对象的演变过程,以及在这个过程中产生的事件因果联系,并且通过过程语义和面向对象思想两者的结合解决了时空动态数据的组织、存储和查询问题。     

面向地理信息大数据的时空事件关系可视化分析框架

不同类型的地理信息大数据蕴含了丰富的时空关系,反映个体或者群体时空事件之间的变化模式,在资源、环境、交通等领域的智慧应用中起到关键性作用。然而,地理信息大数据拥有的多尺度和多语义特性,在挖掘地理信息大数据的时空关系时会存在许多困难。如何有效地构建多尺度多语义时空关系,并直观地表达这些时空关系是一个重大挑战。本文设计了一种时空事件关系可视化分析框架,通过定义事件间时空关系的描述,设计了一种多视图协同的可视化分析方法,结合时空关系的可视化协同交互,实现地理信息大数据时空事件可视分析。基于时空轨迹数据,通过试验说明该方法可以探寻时空事件及背景间的时空关系,实现时空事件的交互可视分析。     

基于地理认知的GIS数据元模型研究

将G IS相关认知活动分为类型分层、实体分层和地理实体的具体描述,并在此基础上对G IS数据元模型的结构进行描述。该数据元模型可以较好的实现地理数据不同层次的语义表达及数据间一定程度语义关系的表达,并有利于不同尺度地理分析和决策所需相关地理信息的高效提取。