关系数据库存储空间数据模型与结构分析

空间数据的存储成为地理信息系统的核心问题。本文分析了ERSI的空间数据库引擎和MapInfo公司的SpatialWare,得出空间数据和属性数据在数据库体系下,统一存储管理是必然趋势。另对空间数据的几种存储模型进行了分析,指出全关系型的数据模型或面向对象的关系数据模型是最佳的存储方式。在此基础上。提出了一种将空间数据存入关系型数据库的数据模型,进而对基于SQL Server的全关系化空间数据结构进行了分析。     

海洋GIS数据模型与结构

探讨了海洋 GIS中的数据模型和数据结构问题。根据物理海洋学的研究方法 ,提出了海洋 GIS的数据表达模型。针对海洋 GIS中水体的特点 ,提出了适合海洋 GIS水体的多级化格网型数据结构 ,给出了两种大尺度海洋常用的格网化方案 :全球等角格网化方案和全球等面积格网化方案。这种格网型数据结构是普通 GRID的扩展 ,具有鲜明的海洋数据应用特色。     

空间数据仓库的结构设计

基于数据仓库和GIS技术,设计出了空间数据仓库的体系结构,在该结构中重点描述了空间数据仓库与测绘数据库和应用系统的区别与联系。在此基础上提出了空间数据仓库应由多数据源的抽取、数据仓库管理、元数据管理、数字产品融合、数字产品网上服务、多维分析和二次开发这7大部分组成,并对这7大组成部分的内容进行了详细的描述。     

空间数据库模型概念与结构研究

空间数据库模型是实现地理信息系统的基础,它决定了客观世界中的空间实体将以何种方式在计算机系统中被抽象、存储和管理。传统地理信息系统的空间数据库采用空间数据和属性数据由关系数据库和文件系统分别管理的机制,这种机制在当今面向对象的思想日益得到深入应用以及地理信息系统应用开发日益复杂的趋势之下,暴露出描述能力不足、实现复杂以及不利于空间数据共享等问题。针对这些问题,在此结合OGC(OPEN GIS CONSORTIUM)给出的空间实体存储规范和Oracle Spatial的数据格式,着重讨论了结合关系数据库和面向对象思想的对象-关系数据模型。     

面向全空间信息系统的多粒度时空对象数据模型描述框架

全空间信息系统是一种面向从微观到宏观的动态复杂世界的空间信息系统,其理论基础是多粒度时空对象数据模型。为了确定多粒度时空对象数据模型的具体内容,需要确定描述多粒度时空对象特征的基本框架;为了开展多粒度时空对象的实际建模,需要明确多粒度时空对象数据模型的建模过程。为此,本文首先从数据模型、数据管理、可视化、空间分析和实际应用5个方面,分析了全空间信息系统与传统GIS的联系与区别,从空间范畴、动态变化、复杂关系、认知与行为、可视化技术、时空大数据分析6个方面,分析了传统GIS空间数据模型存在的不足;在此基础上,提出了多粒度时空对象的多粒度、多类型、多形态、多参照系、多元关联、多维动态、多能自主7个特点,确定了由时空参照、空间位置、空间形态、组成结构、关联关系、认知能力、行为能力和属性特征8项内容构成的多粒度时空对象数据模型描述框架;最后在分析了传统GIS空间数据模型建模过程的基础上,提出了多粒度时空对象数据模型的建模过程和思路。     

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。     

基于变焦数据模型的数字地图的研制

数字地图作为一种新型的地图受到人们越来越广泛的关注。数字地图包含着各种地图数据,为了在多种比例尺范围内能快速地检索地图数据,需要把地图数据分层存贮变焦。作者通过变焦数据模型原理,探讨如何建立多层存贮结构,将数字地图中的大比例尺地图数据库自动导出小比例尺图形。变焦数据模型是一种动态的数据模型, 在该模型中,图形比例尺的变化不是简单的图形尺寸的缩放,而是伴随着各个物体的细节和物体数量而增减。这种基于变焦数据模型建立的数字地图可以提高数据检索与图形表示的灵活性,减少大量不必要的用于重复获取数据而消耗的人力物力,广泛应用于各个领域。     

关于空间数据与空间数据模型的思考--中国GIS协会理论与方法研讨会(北京,2004)总结与分析

空间数据和空间数据模型是GIS理论与方法的核心内容。本文总结中国GIS协会理论与方法研讨会(北京,2004)的成果,围绕GIS研究与发展的新动向,分析了空间数据组织、集成、质量、不确定性与数据挖掘及3维空间数据建模、空间关系与可视化等方面的理论问题与发展趋势,并思考和讨论了空间认知学与本体论在GIS理论与方法研究中的作用。     

基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维重建

几何语义一体化三维建筑物模型是智慧城市建设的重要基础数据,有利于促进建筑设施的精细化管理和智能化应用。当前基于点云的三维重建算法大多关注简单屋顶结构的几何模型构建,忽略了模型的语义表达,且基于数据驱动方法的重建结果容易受噪声影响,存在几何和拓扑错误。为了解决复杂屋顶高精度三维重建难题,本文提出一种基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维自动化重建算法。首先,设计了一套可参数化表达的建筑物3D基元库,包含简单和复杂屋顶。其次,通过点云分割和屋顶拓扑图比较来识别点云对应的基元类型。然后,提出了一种点云与3D基元整体拟合的目标优化函数,采用序列二次规划算法估计基元的正确参数。最后,利用城市地理标记语言（City Geography Markup Language, CityGML）构建几何、语义和拓扑一体化表达的三维模型。采用几种不同屋顶风格的建筑物点云数据进行实验,定性和定量对比分析结果表明本文方法能够高效生成几何和拓扑均正确的CityGML模型,对噪声和局部点云缺失具有一定的鲁棒性,有利于促进几何语义一体化建筑物模型快速自动化构建。     

基于OCCI的空间数据库几何对象实现方法

海量空间数据的高效访问和操作是 GIS平台和应用系统开发的核心技术。本文分析了 Oracle数据库管理系统所提供的访问接口 OCI、OCCI及对象类型转换工具 OTT的特性 ,基于 OCCI和 OTT技术提出了一种面向对象的访问及操作 SDO几何对象的方法 ,并通过实例讨论了实现过程。该方法利用 SDO几何模型作为 Oracle服务端的几何对象载体 ,在客户端通过继承 SDO几何对象实现自定义几何对象模型 ,避免了 SDO几何对象与用户定义几何对象之间的空间数据转换过程 ,有利于扩展自定义空间数据模型。同时 ,自定义几何对象可以充分利用Oracle Spatial提供的空间操作与整合功能 ,加速 GIS软件平台研发过程。     

全球多尺度空间数据模型研究

如何组织和管理分布式环境下全球海量(PB级以上)空间数据,进行全球多尺度空间剖分,建立高效的编码与索引机制,从而实现海量空间数据的高效调度与协同服务是网络3维虚拟地球平台中关键技术之一.对此,本文重点讨论了全球多尺度空间数据模型的建立,其核心是全球多尺度空间索引和多级金字塔模型的空间数据组织方法.最后基于开放式虚拟地球...     

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。     

空间数据访问中间件技术

空间数据共享和互操作是GIS领域迫切需要解决的重要问题,文中基于OGC规范,探讨了空间数据访问中间件的实现策略,并给出相应的实现模型,屏蔽多源空间数据的异构性和复杂性,实现分布式异构环境下的共享和互操作。     

地质图空间数据库建设数据质量控制研究与实践——以1:25万区域地质图空间数据库建设为例

质量控制是地质数据生产和数据库建设的生命线。本文依据《数字地质图空间数据库标准》(DD2006-06),对采用"数字化地质图"和"数字地质图"的数据建设空间数据库的方法流程和质量控制进行了系统分析,提出了两种建立空间数据库的技术流程和质量控制措施。该方法在全国1∶25万区域地质图空间数据库建设中进行了实践应用,很好地规范了空间数据的生产和数据库的建设,保证了质量。实践证明研究提出的空间数据生产和数据库建设技术流程与质量控制措施先进、实用,可操作性强,具有广泛的推广意义。     

空间数据融合的框架流程及发展现状研究

在介绍空间数据概念和框架流程的基础上,文章将数据集成、数据匹配和数据融合三个重要环节分别展开,列举了各自的内容、处理方法及研究现状。重点介绍了基于本体的语义集成,线状、面状要素的数据匹配,矢量、栅格数据间的融合处理,以及空间数据基础设施(SDI)。     

基于空间分析技术的城市土壤污染评价

结合地理信息系统技术,提出了空间分析技术评价城市土壤污染的技术路线并探讨了与之相关的数据处理方法、评价单元的划分、评价指标体系的建立以及各指标的权重设定,借助GIS软件Arcview的空间分析模块,编程实现了用空间分析方法对城市土壤污染的评价。利用该方法对北京市城区及近郊区土壤污染进行了评价,结果表明,空间分析技术是一种在可视化条件下对城市土壤污染进行评价分析的有效方法,评价结果真实可信。     

城市规划信息系统的时空数据组织方案

从时态GIS出发,分析了城市规划时空对象的内容、时间因素和属性表达问题。论文采用了面向对象的方法,探讨了数据标识方法和属性、空间图形时态数据组织。将版本信息标注在对象属性表的字段上,带有版本号的对象能清楚地表达对象来源和结构关系,直接表达了同一个对象的不同时期的属性值。给出了面向对象管理的时空数据组织结构,将当前状态中的对象与过去不同时间的对象相关联,每个版本与其前后版本相连接。这种数据组织机制方便了对象的版本集合或单个版本的存取。时态通过在对象标识上附加的时间标志方式而实现,线性组织了几何对象的版本序列,构造了时态拓扑关系。在节省存贮空间的同时,提高了数据利用率和历史事件的查询效率。     

GIS的空间数据多比例尺表达与处理概念框架

概念框架是制图综合研究中的一个非常重要的内容,但少有关注。GIS中空间数据的多比例尺表达和处理的概念与制图综合既有联系,又有区别。本文旨在研究满足GIS应用目的空间数据多比例尺变换问题,基于大量文献对空间比例尺、人工制图综合、数字制图综合、地理数据库、地图数据库以及概念框架的相互关系进行了研究和探讨,设计出一种GIS环境下的空间数据多比例尺表达与处理的概念框架,并通过实例进行了验证。     

三维海量点云数据的组织与索引方法

三维点云是三维GIS重要的数据来源,也是三维GIS对地学空间对象、现象进行表达、描述以及建模的重要手段。点云数据的高效组织是对其进行各种分析处理的基础,为此本文在对三维坐标点按照一定的规则进行排序的基础上,采用规则空间八叉树与平衡二叉树相结合的嵌套复合结构进行组织,大大加速了三维点数据基于坐标的查询检索,为海量点云数据的进一步分析操作奠定了基础。最后,文中对该复合组织结构进行了内外存相统一的设计与实现,并验证了该方法的正确性及有效性。