基于过程时空数据模型的城市地籍信息组织方法

以文献①中提出的基于过程的面向对象时空数据模型(POOSDM)为理论基础,将其应用于城市地籍信息管理系统中,以验证该模型的实践可行性。POOSDM是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的结合解决了时空动态数据的组织、存储和查询问题。通过分析城市地籍信息的时空变化特点,研究以POOSDM为基础的地籍地理实体对象化描述过程、相关定义和对象构建方法,探索城市地籍综合信息的组织方法和演变过程,为城市地籍时空数据管理提供新思路。     

基于对象—事件—过程的时空数据模型及其应用

根据地理本体思想,提出和构建了基于对象—事件—过程的面向对象的时空数据模型.该模型基于3个基本地理实体类型:地理对象、地理事件和地理过程,三者基于地理本体的特性,本体化地表达和概括了地理现象和事物.该模型能有效地描述和表达复杂的地理动态现象和事物,能增强性的探讨和表征地理现象发生和发展的内在关联.甚者,鉴于描述和表达三者的侧重点不同,该模型可灵动性地整合或拆分成其它时空数据模型,不失为一种通用的时空数据模型.最后,以动态变化的海冰为例,验证了模型的可行性和有效性.     

基于多粒度时空对象数据模型的高速公路智能监控系统建模

多粒度时空对象数据模型更注重现实世界复杂、动态现象的表达,能更好地应用于智能设施管理和智能决策支持系统。该文基于多粒度时空对象数据模型及其建模理论,对高速公路智能监控系统中实体对象的特征和关系进行概念建模,设计数据存储方案,开发高速公路智能监控多粒度时空对象建模原型系统,并验证数据模型的实用性。结果表明:多粒度时空对象数据模型可以很好地支撑高速公路智能监控系统中动态智能实体及实体间复杂关系的表达、管理和分析,实现对路情的智能分析与决策。     

时态GIS的面向过程语义与HAS表达框架

分析认为时空过程语义兼具连续体和偶发体的双重特性,是对现实世界地理过程的简化与抽象表达。针对对象建模视图和基于事件模型不足以描述过程语义的缺陷,提出了一种显式建模地理过程的HAS表达框架,将过程视图剖分为发生(Happenings)、动作(Actions)与状态(States)三域,分别描述时空过程的起因、行为过程和结果状态。在土地利用管理系统中的应用表明,其能较好地对土地利用变迁过程进行表达,能够通过时空查询实现对土地利用变迁过程的整体复原。     

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.     

基于时空本体的数据库模型

构建时空本体的出发点是它能显式地表达地理时空数据所蕴含的学科感知知识,能有效实现不同学科间的信息共享.该文从本体论的角度,对动态变化的地理现象和事物概化,并归纳为时空对象本体、时空事件本体和时空过程本体;从数据库的实现角度,对三类本体进行增强型语义描述、概念化模型图论、元组表达和语义增强型查询.该模型注重描述和表达地理现象和事物的动态变化,也注重描述变化成因.最后,应用该模型研究海冰变化,以验证模型的实用性.     

多源地理大数据支撑下的地理事件建模与分析

地理事件作为描述地理过程的基本单元,逐渐成为地理信息科学（GIS）核心研究内容。由于受人类活动数据获取限制,GIS对地理事件的建模和分析主要关注事件所引起的地理空间要素变化及要素之间的相互影响与作用机制。然而,近年来随着基于位置服务数据（LBS）爆炸式的增长和人类活动大数据定量刻画手段的快速发展,地理事件对人类活动的影响以及公众对地理事件的网络参与度都引起了多个领域的广泛关注,对地理事件的时空认知、建模方法和分析框架提出了巨大的挑战。对此,本文首先深入分析了大数据时代地理事件的概念与分类体系;其次,基于地理事件的时空语义给出了基于图模型的事件数据建模,建立了事件本体及其次生或级联事件的“节点—边”表达结构,开展了事件自身时空演化及其前“因”后“果”的形式化描述;第三,从时空数据分析与挖掘的角度,给出了大数据时代地理事件建模与分析的整体框架,拟突破传统“地理实体空间”事件探测与分析方法的局限性,融合“虚拟空间”事件发现与传播模拟思路,实现多源地理大数据支撑下的面向地理事件的人类活动多尺度时空响应与区域差异分析;最后,本文以城市暴雨事件为例诠释了本文所提出的地理事件建模与分析方法,从城市和城市内部两个尺度进行了暴雨事件与人类活动的一致性响应及区域差异分析,得到了明确的结论,验证了前文分析框架的可行性与实用性。     

一种基于事件的双序列时空数据模型

针对现有时空数据模型研究中存在的诸多不足,特别是基于事件的时空模型缺乏以空间对象个体为单位的时空变化贯穿式表达能力等缺点,提出一种基于事件的双序列时空数据模型,将状态变化与空间对象的变化用双重序列表达,用序列存储对象的变化解决了现有时空数据模型基于空间对象个体时空变化信息表达能力弱的问题。实验表明,该模型可有效用于时空数据管理。     

基于相似度理论的时空变化定量描述方法

考虑对变化的认知关系到时空模型驾驭变化信息的能力,而对于时空对象的变化采用定性的判断方法比较主观,不利于对时空变化信息的有效管理,该文提出了利用相似性理论对不同时期对象的变化程度进行定量描述的方法,通过计算不同时期对象间的相似度,判断对象属"量变"还是"质变".该方法能够通过对地理实体变化程度的判断选择为对象建立一个新版本还是生成一个新对象,并能判断地理实体的变化类型,为时空信息的存储和时空变化过程的跟踪提供依据.     

主题公园多细节层次景观语义模型与虚拟表述——以北京延庆县水土保持科技示范园为例

主题公园的虚拟表述不仅要追求与实际景观的视觉接近,更要描述景观结构、演变以及人地关系等景观的地理与生态内涵,但后一层次因缺少理论框架而少有研究.基于景观语义特征的虚拟地理环境思想可以很好的整合两种层次的建模需求.本文以水土保持科技示范园为例,提出了示范园区的虚拟表达对象体系,构建了依据景观特征语义的园区多细节层次模型(...     

面向问题的空间应用表达与实现

讨论空间应用的一种面向问题的表达方法与实现机制。为解决空间应用的描述问题,在建立时空一体化空间数据模型基础上,定义了对SQL进行扩展的时空复合查询语言,实现了对空间应用问题的非过程化描述;研究复杂空间应用的表达问题,讨论时空复合查询语言的限制,并在语言中引入流机制,通过空间应用问题的组合实现更为复杂的空间应用,并支持空间数据分布式计算;最后给出若干空间应用实例及其面向问题的表达。     

地理时空三向聚类分析方法的构建与实践

随着地理数据获取能力的不断提升,地理数据体量呈指数增长,数据种类、数据性质更加多元化。对数据的有效甄别和归类成为理解地理现象时空特征、演化过程和行为机制的关键。传统聚类方法面临数据体量大、维数高、质量差的挑战,加之对地理空间与时间关联分析的需求,对聚类方法改进和提升研究的要求越来越迫切。本文介绍了从单向到三向聚类构建思路的变革。单向聚类是仅在样本或属性方向上进行聚类,易忽视非常相似的局部特征、易犯“横看成岭侧成峰”的错误。双向聚类是基于数据矩阵内元素值的相似性,形成一个子矩阵分割方案,使子矩阵内元素相似度尽可能高,子矩阵间元素相似度尽可能低,从而实现行列两方向的同时聚类,避免了单向聚类的不足。鉴于双向聚类难以满足地理研究超出双向的解译需求,本文提出并研发了一个全新的三向聚类方法,给出了运用该方法开展地理时空格局过程探测的流程,总结了如何根据研究涉及的“空间—时间—尺度—属性”构建三维数据体;最后,展示了三向聚类的地理实践案例。结果表明：① 三向聚类是一种大数据时代探测地理数据时空分异规律的有效方法,可以解决数据维度高、质量低等问题;② 面对不同的地理问题,三向聚类在算法层面上是通用的,不同之处仅在于：根据不同问题涉及的空间、时间、尺度、属性的不同,构建不同的数据体;不同数据体聚类得到的不同结果回答不同的地理问题;③ 三向聚类可以实现地理数据的时空分异规律多方向、多尺度、多层次的联合解译,揭示地理特征时空尺度叠加效应。最后,论文强调根据地理问题组织数据的重要性,期待未来能够提升三向聚类在多空间尺度、多属性方面的地理研究实践。     

基于对象关系数据库的时空数据管理研究

现实世界中的地理实体具有空间及时态属性,有效的时空数据管理技术是实现地理信息广泛应用的基础。概括目前时空数据管理的一般策略,给出基于对象关系数据库的时空数据管理结构模型。在此基础上,介绍该模型所涉及的相关技术,并提出完整的模型实现的技术框架,给出时空数据库管理系统的原型实现TSpatialService。实例研究表明,该模型能够很好地支撑时空数据的管理及操纵。     

An event-based spatiotemporal data model (ESTDM) for temporal analysis of geographical data

Abstract

Representations historically used within GIS assume a world that exists only in the present. Information contained within a spatial database may be added-to or modified over time, but a sense of change or dynamics through time is not maintained. This limitation of current GIS capabilities has recently received substantial attention, given the increasingly urgent need to better understand geographical processes and the cause-and-effect interrelationships between human activities and the environment. Models proposed so-far for the representation of spatiotemporal data are extensions of traditional raster and vector representations that can be seen as location- or feature-based, respectively, and are therefore best organized for performing either location-based or feature-based queries. Neither form is as well-suited for analysing overall temporal relationships of events and patterns of events throughout a geographical area as a temporally-based representation.

In the current paper, a new spatio-temporal data model is proposed that is based on time as its organizational basis, and is thereby intended to facilitate analysis of temporal relationships and patterns of change through time. This model is named the Event-based Spatio Temporal Data Model (ESTDM). It is shown that temporally-based queries relating to locations can be implemented in an efficient and conceptually straightforward manner using ESTDM by describing algorithms for three fundamental temporally-based retrieval tasks based on this model: (1) retrieving location(s) that changed to a given value at a given time, (2) retrieving location(s) that changed to a given value over a given temporal interval, and (3) calculation of the total area that has changed to a given value over a given temporal interval. An empirical comparison of the space efficiency of ESTDM and compressed and uncompressed forms of the ‘snapshot’ model is also given, showing that ESTDM is also a compact representation of spatio-temporal information.     

Population growth in Uttar Pradesh since 1872

"The present paper aims to analyse district-wise decadal growth of population in Uttar Pradesh [India] since 1872. It also attempts to identify population growth regions based on a suitable statistical technique. The spatio-temporal differentials are explained by the three interacting processes of birth, death and migration."     

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。     

GIS作为新一代地理学语言的特征(英文)

Language plays a vital role in the communication, sharing and transmission of information among human beings. Geographical languages are essential for understanding, investigating, representing and propagating geo-spatial information. Geographical languages have developed and evolved gradually with improvements in science, technology and cognitive levels. Concerning the theoretical progress from geographical information ontology, epistemology and linguistic theory, this paper firstly puts forward the concept of a GIS language and discusses its basic characteristics according to changes in the structures, functions and characteristics of geographical languages. This GIS language can be regarded as a system of synthetic digital symbols. It is a comprehensive representation of geographical objects, phenomena and their spatial distributions and dynamic processes. This representation helps us generate a universal perception of geographical space using geographical scenarios or symbols with geometry, statuses, processes, spatio-temporal relationships, semantics and attributes. Furthermore, this paper states that the GIS language represents a new generation of geographical language due to its intrinsic characteristics, structures, functions and systematic content. Based on the aforementioned theoretical foundation, this paper illustrates the pivotal status and contributions of the GIS language from the perspective of geographical researchers. The language of GIS is a new geographical language designed for the current era, with features including spatio-temporal multi-dimension representation, interactive visualization, virtual geographical scenarios, multi-sensor perception and expedient broadcasting via the web. The GIS language is the highest-level geographical language developed to date, integrating semantic definitions, feature extraction, geographical dynamic representation and spatio-temporal factors and unifying the computation of geographical phenomena and objects. The GIS language possesses five important characteristics: abstraction, systematicness, strictness, precision and hierarchy. In summary, the GIS language provides a new means forpeople to recognize, understand and simulate entire geo-environments. Therefore, exploration of the GIS language’s functions in contemporary geographical developments is becoming increasingly important. Similarly, construction of the conceptual model and scientific systems of the GIS language will promote the development of the disciplines of geography and geographical information sciences. Therefore, this paper investigates the prospects of the GIS language from the perspectives of digital technology, geographical norms, geographical modeling and the disciplinary development of geography.     

城乡文化信息流时空整合的理论体系构建

为了探寻城乡文化信息流的基本规律,将综合运用大数据思维和Petri网理论,通过“3S”集成技术以及State flow分析工具,旨在解决如何测度城乡文化信息的流态关系和构建时空整合模型两个科学问题。从“动态”的城乡文化“场域”视野出发,以城乡文化信息流的时空整合为研究对象,探索文化信息流对新城乡文化空间形成的影响,并研制出驱动机理和时空整合模式,初步构建现代城乡文化信息流的时空整合理论,力图为促进新文化地理学和信息社会学等多学科的交融发展创建新的理论菜单,为加快城乡文化一体化发展奠定理论基础,为中国城乡文化信息资源共享工程的可持续建设提供科学理论支撑。     

A new geographical language：A perspective of GIS

Language plays a vital role in the communication, sharing and transmission of information among human beings. Geographical languages are essential for understanding, investigating, representing and propagating geo-spatial information. Geographical languages have developed and evolved gradually with improvements in science, technology and cognitive levels. Concerning the theoretical progress from geographical information ontology, epistemology and linguistic theory, this paper firstly puts forward the concept of a GIS language and discusses its basic characteristics according to changes in the structures, functions and characteristics of geographical languages. This GIS language can be regarded as a system of synthetic digital symbols. It is a comprehensive representation of geographical objects, phenomena and their spatial distributions and dynamic processes. This representation helps us generate a universal perception of geographical space using geographical scenarios or symbols with geometry, statuses, processes, spatio-temporal relationships, semantics and attributes. Furthermore, this paper states that the GIS language represents a new generation of geographical language due to its intrinsic characteristics, structures, functions and systematic content. Based on the aforementioned theoretical foundation, this paper illustrates the pivotal status and contributions of the GIS language from the perspective of geographical researchers. The language of GIS is a new geographical language designed for the current era, with features including spatio-temporal multi-dimension representation, interactive visualization, virtual geographical scenarios, multi-sensor perception and expedient broadcasting via the web. The GIS language is the highest-level geographical language developed to date, integrating semantic definitions, feature extraction, geographical dynamic representation and spatio-temporal factors and unifying the computation of geographical phenomena and objects. The GIS language possesses five important characteristics: abstraction, systematicness, strictness, precision and hierarchy. In summary, the GIS language provides a new means for people to recognize, understand and simulate entire geo-environments. Therefore, exploration of the GIS language’s functions in contemporary geographical developments is becoming increasingly important. Similarly, construction of the conceptual model and scientific systems of the GIS language will promote the development of the disciplines of geography and geographical information sciences. Therefore, this paper investigates the prospects of the GIS language from the perspectives of digital technology, geographical norms, geographical modeling and the disciplinary development of geography.