基于对象的GIS时空数据模型设计方法

GIS时空数据模型是描述空间实体的时间特性和空间特性的有机体,是GIS存储、再现、分析动态的现实世界的基础.该文采用面向对象的思想将地理实体抽象为空间对象,对空间对象的空间几何信息、属性信息、时间信息进行封装,提出了基于对象的GIS时空数据模型的构建方法.重点探讨了基于对象的地理实体描述方法、空间对象的时态特征和时态数据的存储方法,为时空信息的有机集成、共享管理、决策分析与应用提供了关于时空数据组织与管理模式的新思路.     

发展时态GIS的可操作性时空数据模型

当前GIS广泛采用的空间数据模型不足以满足时态GIS发展的需要。该文探讨时态GIS所需的、可操作性时空数据模型,并且以土地利用和交通发展的时空相互作用为例,说明如何设计和实施相关的时空数据模型,用于支持发展时态GIS。     

基于对象关系数据库的时空数据模型研究

一体化时空数据建模是新一代GIS理论与技术研究的重要基础。基于对象关系数据库探讨时空数据库的数据建模方法,提出综合考虑矢量和栅格数据一体化的时空数据模型。首先基于基本类型派生定义矢量和栅格抽象数据类型,在此基础上定义时空数据类型为一系列空间类型的时间片序列。该抽象数据类型的定义包括其数据对象和相关操作,将其嵌入对象关系数据库中,扩展其时空数据的存储和查询能力。利用该数据模型,可以统一考虑矢量和栅格数据,建立基于对象关系的时空数据库,并支持矢量—栅格一体化时空数据访问和操作,进而对新一代GIS技术的研究与实现起到重要支撑作用。     

定性GIS在时空间行为研究中的应用

定性GIS已经成为地理学混合研究方法的重要组成部分,通过扎根理论并与可视化结合、GIS和民族志整合等途径,对时空间行为研究产生了深远的影响。其通过文本或非文本质性材料与GIS地理特征的整合,形成了时空行为研究中独特的地理环境系统与空间机制分析,一个重要的前沿领域就是地理叙事在时间地理学研究中的应用。时间地理学是研究人类时空行为的重要视角,但由于对个体主观性及行为的社会文化因素的相对忽视等原因,受到了一定的质疑。近年来以GIS为代表的地理空间技术的定性分析与表达,为时间地理学融入质性分析提供了方法论基础。关美宝创建的基于GIS的地理叙事方法,通过借鉴叙事分析的一般方法尤其是三维叙事空间分析,结合时间地理学概念框架,开发了基于GIS平台的计算机辅助叙事分析组件(3D-VQGIS),实现了在GIS内可视化的、循环交互的叙事分析,为定性GIS发展中GIS与叙事分析方法的融合做出了贡献。将地理叙事方法用于时空行为研究,可以为时间地理学方法创造一个更便于理解与解释研究对象日常行为的地理环境,为其融入行为与主体的质性分析提供从数据整合、数据分析到解释与展示的一整套研究方法与具体操作工具。     

发展时态GIS的可操作性时空数据模型

当前GIS广泛采用的空间数据模型不足以满足时态GIS发展的需要。该文探讨时态GIS所需的、可操作性时空数据模型，并且以土地利用和交通发展的时空相互作用为例，说明如何设计和实施相关的时空数据模型，用于支持发展时态GIS。     

递归算法在改进基态修正时空数据模型多级历史回溯中的应用

在对基态修正时空数据模型研究现状和存在问题分析的基础上,以单个GIS空间对象的全生命周期管理为主线,解决其多级历史回溯过程中的效率和展现问题.提出一种改进基态修正时空数据模型的表述方式,并设计双向递归算法,实现空间数据在频繁变化下历史关系的高效检索.使用GIS时态播放器,以动画形式描述变更过程,直观展示空间对象的历史演变关系.最后,以地籍管理中的宗地变更为典型实例,建立应用系统,实现了宗地数据历史关系的有效管理.     

时空数据模型综述

虽然相对传统的GIS数据模型而言,人们对时空数据模型的研究起步较晚,但是大量的时空数据模型已经被提出了.在综述已有时空数据模型时,就如何区别时空数据模型的异同,众多研究人员和学者更多地是比较模型优缺点或罗列和陈述各模型针对某一案例的实践和应用,而没有阐述模型间的本质区别,没有过多地解释模型扩展及其关联性,也就无法跟踪已有模型的扩展、变异和发展趋势,最终导致在选择模型的应用、实践和整合其他非一时空数据模型时,不能做出最优抉择.与众多相关时空数据模型的综述文献不同,本文进一步提升和归纳已有模型,主要集中叙述众多相关时空数据模型的扩展和关联性,阐述模型间的本质区别,呈现模型的演变过程,从而为人们在应用和实践时空数据模型时提供科学的指导,为模型的扩展和新模型的研究提供理论依据和参考.     

数字地球视角下的城市规划及展望

基于文献分析方法,综合分析了数字地球的概念,总结了数字地球技术在城市规划中的应用.其主要包括:数据源扩展技术;定量分析技术;公众参与支持系统;动态监测系统;基于云计算模型与时态GIS的城市规划时空展示分析体系;城市规划教育与创新体系.认为凭借其多分辨率、三维动态可视化以及海量数据存储的特点,数字地球技术在城市规划中的应用将具有广阔的发展前景.     

GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模

在综合分析3D地质数据模型的基础上.提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和G0(:AD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型.ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联.实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持.     

时空间行为研究动态及其实践应用前景

随着国内外时空间行为研究的数据采集、计算挖掘、三维可视化与时空模拟等理论与技术的不断革新,时空间行为研究日益呈现出研究数据多源化、研究方法科学化、研究对象个体化、研究主题应用化等趋势。海外的时空间行为研究在结构化理论、GIS 以及其他社会科学领域中得到广泛的理论应用,中国的时空间行为研究经历了时间地理学的引入与描述性统计、城市空间与时空间行为的互动机理研究、基于位置感知设备的数据采集与规划应用等3 个阶段,正在步入实践应用的重要时期。时空间行为研究在城市规划、社会管理、居民服务等领域具有广泛的应用前景。     

基于时空行为视角的犯罪地理创新研究框架

犯罪地理研究与时空行为领域的研究有着共同的理论基础,二者都强调时空间环境与人类行为的相互作用。犯罪行为是人类特殊行为的一种,相关实证前沿已开始重视不同犯罪相关主体（犯罪者、潜在受害者、警察等）时空行为规律的挖掘、日常活动的动态衡量及不同主体行为的交互等方面对犯罪发生的影响;时空行为研究中的活动空间、环境暴露、群体分异、活动交互等维度的成果可拓展至犯罪地理研究。近年来,两大领域的前沿成果不断涌现,但目前仍缺乏从时空行为视角对犯罪地理学研究进行系统梳理,并对两者的融合创新进行深入探讨。为此,本研究在梳理犯罪地理中时空行为的理论基础和评述犯罪者、潜在受害者、警察时空活动对犯罪时空格局的影响研究基础上,基于犯罪地理和时空行为领域的交叉维度构建犯罪时空行为创新研究的框架,尝试推进该交叉领域在理论、方法与应用等方面的发展。     

时间地理支持下的核密度估计研究进展

时间地理核密度估计是经典核密度估计(KDE)基于时间地理的一种扩展,主要是将标准核函数的定义域扩展至时间地理的时空可达域,以通过增强定义域在时空方面的物理意义来避免非零密度被分配到可达域之外的问题。时空可达域包括时空碟和由时空碟复合而成的潜在路径区域(PPA)。这2类可达域用作核函数的定义域能解决上述问题,但也带来了新的问题。基于时空碟构建的核函数能叠加成PPA上的概率密度,但敏感于时空碟的时间点。而基于PPA构建的核函数相较于理想布朗桥模型缺乏双峰特性,且也不能生成时空碟上的概率密度函数。因此,时间地理与KDE相结合的研究还处于应用前的理论探索阶段,论文的目标就是对这一进程进行梳理并引出未来的发展趋势。论文围绕时空轨迹不确定性量化这一目标,首先回顾了时间地理与核密度估计的不同功用,然后对两者相融合的意义、框架和模式进行了阐述。最后,认为时间地理的可达域代替核密度估计的定义域是改进时空轨迹不确定性测度的重要手段,但距离目标的落地还有一定的距离。     

日常生活数字化转向的时间地理学应对

信息和通信技术(ICTs)对日常生活产生重要影响,而时间地理学及时应对了日常生活的数字化转向。论文梳理了日常生活数字化转向的基本特征,包括破碎化、多任务与时空替代等方面。相关实证研究试图回答ICTs是否以及如何改变日常生活,但是忽略了对其内在机制的阐释。时间地理学应对日常生活数字化转向的最新研究包括理论扩展与可视化及分析工具发展等方面,这为理解与刻画日常生活的数字化转向提供了新的理论框架与有效工具。研究发现,首先,经典时间地理学的理论和概念可扩展应用于虚拟空间中的行为。时空间去耦合是日常生活数字化转向的内在机制。其次,基于GIS开发了物质—虚拟混合空间行为的可视化和测度方法。最后,新时间地理学对日常活动复杂情境的分析直观揭示了日常生活数字化转向的时空去耦合机制与破碎化、多任务、时空替代等基本特征,并提出前后台活动、ICT介导的活动束、ICT介导的秩序口袋等理解移动ICTs影响下日常活动转型的创新概念。最后,以时间地理学为基础,提出以实虚活动系统为核心的日常生活数字化转向研究框架,并从数字生活、智慧社会和安全城市等方面讨论未来研究议题。     

中国时空间行为研究进展

自时间地理学和活动分析法引入中国以来的近20年间,时空间行为研究已经成为中国城市地理学的重要领域。中国时空间行为研究关注城市空间重构的描述与解释,试图从行为角度解释中国城市社会转型,强调转型期中国城市空间与居民个体行为之间的互动关系,重视日常生活、生活质量、社会公正、低碳社会、智慧城市等热点问题,探索在城市交通、旅游和城市规划等领域中的实践应用。中国时空间行为研究已经形成了以解读城市转型为目标、以规划应用为导向的鲜明特点,为理解中国城市制度与空间转型背景下人类行为模式的复杂性和多样性提供了一个全新的视角。但是,中国时空间行为研究依然面临着理论发展滞后、实践应用需要突破等挑战。本文是对时空行为研究近年来发展的综述性文章,从数据采集与分析方法演进、实证研究与规划应用进展等方面回顾了近20年来中国城市时空间行为研究的最新进展,致力于推动不同学科领域之间的交流和时空间行为研究自身的发展。     

生活方式视角下的时空行为研究进展

中国城市转型带来了社会群体的异质化和生活方式的多元化,满足不同群体的社会需求成为人本规划的重要目标,需要城市研究更多地关注微观个体的行为差异。随着城市社会现代化进程的加速和个体生活选择的增加,生活方式、城市空间与时空行为三者的互动愈加增强,生活方式对个体时空行为决策具有限制作用,导致个体行为差异的扩大并影响个体对空间政策的应对方式,因而需要在行为研究中增加生活方式的视角。本文从生活方式的相关理论、时间地理学和活动分析法的理论基础出发,综述了生活方式视角下的时空行为研究在国内外的进展,系统介绍这一研究的2个重要方向,包括生活方式的定量测量和基于生活方式群体的行为模式解读,旨在为中国城市时空行为研究提供新的视角。     

Incorporating behavior into animal movement modeling: a constrained agent-based model for estimating visit probabilities in space-time prisms

ABSTRACT

Animal movement is a dynamic spatio-temporal process. While trajectory data reflect the instantaneous animal position in space and time, other factors influence movement decisions between these observed positions. While some methods incorporate environmental (habitat) context into their understanding of the animal movement process, it is often captured in terms of simple parameters or weights influencing model results; primary behavioral data are not used directly to inform these models. Here, a new space-time constrained agent-based model is introduced, capable of producing ordered, behaviorally informed animal potential paths between observed space-time anchors. Potential paths generated by this approach incorporate both observed animal behavior and classical space-time constraints, and are used to construct associated visit probability distributions. Additionally, the notion of a behavioral space-time path is introduced, a variant of the space-time path based on the results of behaviorally aware animal movement simulation. The results of this approach demonstrate a means to better understand the varied movement opportunities within space-time prisms from an animal behavior perspective. From a spatial ecology perspective, not only is the environmental context considered, but the animal’s choice of transition and movement magnitude between contexts is modeled. This approach provides insight into the complex sequence of behaviorally informed actions driving animal movement decision-making.     

基于文献引用关系和知识图谱的时空关系研究热点分析

本文采用“Web of Science”数据库收录的1999-2013年期间发表的探讨时空关系相关文献,包括2263篇直接文献和这些文献引用的78139篇参考文献为基础数据,采用Histcite软件构建时空关系研究文献数据库,结合Citespace软件对该数据库进行文献引用关系和知识图谱的可视化处理,并对热点文献进行解读与分析,从而分析时空关系研究的研究热点和发展趋势。研究发现:2000年前后,时空关系研究与GIS结合逐步突破了传统时间地理学研究的技术瓶颈和研究框架,迅速进入了一个文献爆炸的阶段,研究的内容逐步从时空行为的描述转向对时空关系的解释。随着时空GIS技术的不断成熟,本领域的研究更多地把时空行为作为一种变量,对各种时空现象和社会问题进行解释,而不仅仅是一个被描述和解释的对象,其学科应用价值将逐步突显。     

信息与通信技术对空间组织的影响及其空间效率的测算

为了更好地展示工业时代的空间组织模式,给出了一个包括时空背景、组织主体、组织客体、要素组成、要素状态、空间效率和技术7个部分的概念性框架;以该框架为基础,逐步分析了信息与通信技术对空间组织其他6个部分的具体作用;最后提出了一个判定空间组织效率的新视角。研究发现,信息与通信技术导致了传统空间组织模式的根本性重构,其对空间组织的影响是全方位的;在过去的30多年间,信息与通信技术对劳动生产率增长的贡献显著,这也证明了其作用下空间组织的高效率。     

北京郊区居民一周时空间行为的日间差异

时空间行为是解读城市空间结构的重要视角。转型期中国城市居民的时空间行为呈现出复杂化、弹性化与个性化等趋势,短期行为与长期行为的关系与作用机理亦成为关键研究问题。本研究基于北京市GPS调查获取的100位郊区居民的一周时空间行为数据,采用三维可视化、描述性统计与方差分析的方法,研究居民一周的时空路径和时间分配的日间差异。结果表明:一周之内居民时空间行为在工作日与休息日之间的差异显著。工作日中,周一的工作时间最长,家外非工作活动的发生率及发生时间均较低;周二至周四居民行为的差异性相对较小;周五是工作日向休息日的过度时期,居民具有较高的时间分配自由度。休息日之间居民的时间分配差异不显著。     

基于时空路径的城市公交时间可靠性研究

时间可靠性是公交重要的时空特性之一,提高公交时间可靠性有助于提高公共交通吸引力。基于时间地理学,从时空过程的角度对公交时间可靠性进行了研究。利用公交时空路径,提出一种城市公交时间可靠性的评价方法,该方法包括单程准时度、单程准时稳定度、站点准时度、站点准时稳定度4个指标。然后利用广州公交GPS数据对各指标进行计算。结果表明,公交时间可靠性随着线路长度增大和站点数增加而降低,随着用地类型的不同而变化,其中商业用地内的时间可靠性最大,并且时段不同,可靠性也有较大差异,其中早高峰的时间可靠性最低,从而验证了所提出评价方法的有效性。