面向仿真事件的战场地理环境时空过程建模

已有的战场环境仿真模型缺乏作战实体与地理实体和地理现象之间相互影响及交互作用的语义表达,难以反映时空条件下地理环境实体的动态变化规律。提出了一种面向仿真事件的战场地理环境时空过程模型,实现时空过程语义的一体化描述以及结构化存储,从语义角度表达时空对象之间的相互作用和影响关系。该模型采用本体的方法集成描述仿真事件、环境实体及其行为过程的时空语义和属性语义,基于面向对象的方法构建具有层次结构的时空过程语义逻辑关系,按照数据模型的语义特征建立时空过程数据的组织与存储结构。基于该模型设计战场环境仿真平台组件并在仿真系统中应用,实验表明,与传统仿真模型相比,该模型能更好地记录和表达时空过程语义变化信息。     

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。     

利用作战任务本体计算战场环境要素语义相似性

如何根据作战任务需求为用户快速提供有针对性的有效数据,是战场环境数据保障实现主动服务必须解决的问题之一。针对作战任务与战场环境数据关联关系复杂,目前方法上存在缺少数据匹配语义表达、语义相关度及不同要素类语义权重量化等问题,提出了一种基于作战任务本体的战场环境要素语义相似性计算方法。利用本体方法确定作战任务与战场环境数据在概念语义上的逻辑关系,按照作战任务语义相关度划分战场环境要素,采用规则与案例相结合的推理技术建立语义相似性计算,从而量化战场环境要素实体语义权重。实验结果表明,该方法能有效提升战场环境数据组织的效率与精度。     

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。     

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。     

序列状态的林业资源时空数据模型研究

对林业地理实体时空演变过程进行分析,认为林业地理实体的演变总体上是渐变和突变交替的时空过程,而且各专题属性和空间分布的演变类型和演变频率不尽相同。在此基础上,提出由序列快照和事件方法组合而成的序列状态时空表达方法,以状态集表达时空对象在生命周期内的演化历程,并针对林业数据的特点,采用面向对象的数据组织方式设计了林业资源时空数据模型。模型可对不同演变类型进行组合,并实现了对渐变和突变的统一表达,另外,模型也允许采用不确定数据以加强对渐变过程的表达。通过原型系统验证了模型的可行性。     

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。     

顾及信誉的众源时空数据模型

提出了一种顾及信誉度的众源时空数据模型。在分析众源时空数据中地理要素、目标状态、对象版本、贡献者、信誉度、改变现实空间实体或信息空间对象状态的事件等要素间的相互作用机理的基础上,采用面向对象方法设计了一种顾及信誉度的众源时空数据组织方法,用UML对其进行描述,分析了与信誉度相关操作及其联动关系,得出了8条联动规则。开发了顾及信誉度的众源时空数据管理原型系统,验证了所提模型的有效性。     

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.     

面向地理分析模拟的城市小区场景数据组织方法

城市小区是城市人居环境的重要构成部分,与城市居民生活关系密切。面向城市小区环境综合分析模拟的需求,本文结合虚拟地理环境中虚拟场景和集成建模等概念,设计了可支撑分析模拟的城市小区场景数据组织方法。通过小区系统、小区系统要素和小区系统要素关系来对复杂小区环境信息进行对象化的描述,并按照层次化结构实现城市小区建模场景的组织。利用统一数据表达与交换模型UDX对小区系统-要素-关系中的数据内容进行统一的表达和存储,在此基础上设计了城市小区建模场景对象;利用可扩展接口的方式,实现从城市小区建模场景中抽取符合分析模型需求的数据内容,由此支撑将不同地理分析模型与城市小区建模场景集成。试验结果表明,本文所设计的方法能够有效组织多源异构的城市小区环境数据,并可以便捷地为不同研究方向的城市小区分析模型提供所需建模数据。     

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。     

语义模型支持的战场环境数据集成方法

针对战场环境数据资源来源广泛、结构复杂、集成困难等问题,提出了语义模型支持的战场环境数据集成方法。分析各类数据资源的特点和集成需求,设计了战场环境数据集成框架;构建了战场环境知识图谱描述各类概念之间的关系;使用D2RQ工具将关系数据库中的数据资源映射为语义数据,利用映射关系完成数据对象的匹配。提出的战场环境数据集成方法能够有效集成融合多源异构数据资源,满足多种类型的数据应用需求,提高战场环境数据资源的使用效益。     

训练模拟系统中的战场地理环境数据标准研究

训练模拟系统对战场环境数据的要求,在分析战场环境特点的基础上,提出制订战场地理环境数据标准应遵循准确性、逻辑性、稳定性和可扩展性原则,并以此为基础设计了战场地理环境数据标准的三层体系结构,包括基础层、交互层和应用层.根据该体系结构,具体阐述了地理空间数据的分类编码标准、质量控制标准、元数据标准、转换与交互标准及地理空间数据库设计标准的作用、内容、依据,分析了各标准间互相依存与制约的关系.     

面向对象的城市管网数据组织模型设计

针对现有城市管网数据组织方式存在的问题,提出了一种基于面向对象的城市管网数据组织模型,该模型从人们认知的角度,将客观世界中的管网作为集数据和方法于一体的对象综合体,进行一体化存储和管理。模型在引入"类"概念的基础上,对基类中几何类和实体类的结构进行了详细设计,并讨论了模型中类与类、类与对象之间的关系,最后以城市供水管网为例,设计了基于对象的城市供水管网数据组织模型。     

训练模拟系统中的战场地理环境数据标准研究

训练模拟系统对战场环境数据的要求,在分析战场环境特点的基础上,提出制订战场地理环境数据标准应遵循准确性、逻辑性、稳定性和可扩展性原则,并以此为基础设计了战场地理环境数据标准的三层体系结构,包括基础层、交互层和应用层。根据该体系结构,具体阐述了地理空间数据的分类编码标准、质量控制标准、元数据标准、转换与交互标准及地理空间数据库设计标准的作用、内容、依据,分析了各标准间互相依存与制约的关系。     

面向BDS时空数据的多粒度时空模型构建研究

针对北斗卫星导航系统（BDS）时空数据组织管理过程中数据存储与分析困难的问题,本文面向BDS时空数据,通过分析其数据特征,引入时空粒化思想,从空间粒度、时间粒度、时空粒度三个粒度对BDS时空对象进行多粒度表达．参考面向对象和基态修正模型的方法,建立BDS多粒度时空数据模型的概念模型,提出一种BDS时空对象多粒度表达方法,并实例证明该方法可以实现BDS时空数据的组织与存储．      

基于面向对象技术的测量仪器系统开发

传统的关系数据模型难以表达测量过程中数据的复杂结构,更不能表达数据间的继承、聚合关系。而采用面向对象的技术则可以很好地解决上述问题。介绍面向对象测量数据库的设计和建立,并通过在仪器上有效应用得出采用这种方法的优点。     

体素模型的战场环境建模研究

针对基于面模型的战场环境建模难以展现战场环境要素的内部属性和规律等的不足,该文提出了利用体素模型实现战场环境建模的基本方法。该方法能够记录战场环境各要素的不同属性,反映其内部属性和规律,准确地模拟战场地理环境的变换过程,可实现战场环境各要素的统一建模。文章利用体素模型实现了对战场环境的认知与抽象,对战场环境体素数据模型进行了分类。最后以战场地形环境要素为例,利用战场环境基本体元实现了对战场地形环境的体素建模。     

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。