历史GIS的研究现状和发展趋势

历史地理信息系统（历史GIS）属于地理信息系统（GIS）与历史学相结合的交叉研究领域,它有机地集成了GIS的技术方法、地理学家的空间视角和历史学家的时间视角,量化历史时期的地理过程并构建相应的时空模型,为面向未来的科学预测提供研究基础。历史GIS兴起于20世纪90年代中期,给GIS学科、历史地理学和历史学都带来了新的研究机遇与活力,并表现出强劲的发展势头,但也存在一些尚待解决的问题。近年来,历史GIS向社会提供了日益丰富的历史地理信息服务,并逐渐跨越系统的技术层面,向着科学层面纵深发展。本文通过对国内外相关文献的梳理与分析,回顾了历史GIS产生的背景,从数字化、数据模型、数据库建设与系统开发、空间分析和可视化5个方面综述了国内外历史GIS的研究现状。最后,从历史资料的空间化与数字化、历史地理时空大数据、历史地理空间框架构建及历史地理信息服务、历史地理时空过程及模型构建、历史地理信息科学和技术学科体系的形成等角度展望了历史GIS的发展趋势,以期为历史GIS未来的发展提供新的研究思路。     

GIS时空数据模型在姓氏谱系研究中的应用

从应用GIS对中华姓氏历史进行分析与模拟的视角出发,提出一个基于事件的姓氏时空谱系数据模型,弥补了现有时空数据模型对姓氏时空分析存在的不足,为GIS对姓氏历史的时空分析研究奠定了基础。     

基于事件树的地理要素时空回溯

地理对象的时空回溯是时态GIS关注的热点,并在GIS应用领域有着迫切需求.时空回溯能够蓖现历史状态、跟踪变化、预测未来,有助于展现和分析整个地理变化过程.基于现实世界中的事件是引起地理要素变更的根本原因,本文从要素和事件两方面着手,以基础地理数据为例,归纳常见的地理要素变更类型,同时,建立蕴含事件关联及约束的事件树索引体系.在此基础上,剖析事件与要素变更的关联机制,设计时空回溯路线"事件--变更操作--要素状态",提出基于事件树的地理要素时空回溯方法,实现任意范围地理要素和单要素全生命周期的回溯.探讨了任意范同回溯中重叠区域内要素的回溯判别条件,并给出示例反演了跨范围单要素的全生命周期的时空回溯过程.     

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。     

华夏家谱GIS的数据组织与系统架构

华夏文明源远流长,家谱、正史与方志共同构成了中华文明史的三个重要成分,其中,家谱以家族中的个人信息为基本记录单元,以人与人之间的关系为框架,形成了富有中国特色的对家族从空间分布到时间演化的完整描述体系,家谱资料的蕴含信息和记录粒度是其他历史资料所不能比拟的。家谱GIS扩展了现有家谱信息描述的概念,通过强化其中蕴含的空间信息,以家族谱系为基础,在空间信息技术的支持下,重构个人的空间活动,重现一个家族的兴衰、繁衍与变迁,实现从宏观到微观角度家族历史的全面地反映。本文分析了家谱与GIS的关系,提出了家谱GIS构建所必须的统一的历史地理时空描述框架;在此基础上分析了家谱中信息的组织模式,设计了的家谱的核心数据模型;在Web2.0理念下,以公众参与的开放式系统构建为基础,设计了家谱GIS的系统架构并进行了系统实现。     

基于Shapefile的基态修正模型设计与实现

 本文通过对Shapefile文件进行扩展,使用改进的基态修正模型,构建了一种ArcGIS的时空数据模型,支持对时空变化过程的存储、分析和模拟,同时支持传统的GIS空间分析功能。本研究还设计和实现了一种基于多时态矢量数据集的时空数据变化过程发现和时空数据转换算法,此算法可以自动提取多个时态之间的变化过程,将多时态数据转换成基于Shapefile的时空数据模型存储。鉴于该数据模型,设计和实现了时空数据的快照恢复、变化查询、历史演化分析和数据更新方法,验证了模型的可应用性。     

地图学的未来是场景学吗?

信息化与时空大数据时代的到来为地图学的表达和分析能力提出了新的需求。现有地图学的理论难以支撑上述需求,在建模要素、信息处理、表现形式等方面仍存在明显不足。本文以地理场景这一新地图学概念为基础,论述了地理场景的内涵和特点,阐述了从地图向场景转化的必要性和主要技术途径,并提出了用于应对新时代地图学发展需求的数据模型、计算模型和表达模型。数据模型方面可从基于地理信息六要素集成表达的几何代数统一数据模型进行突破;计算模型则可利用多元信息求解的数学空间,构建相应的映射、关联及算子化求解策略;最后提出了兼顾时空分布、演化过程和要素相互作用的场景自适应综合与多模式展示的表达模型发展方向。     

南海历史地理争端空间分布与关联性研究

南海占我国海洋国土的2/3,不仅是中国国家安全的天然屏障和重要的出海口与战略通道,而且是我国未来重要的能源接续区与资源基地、地缘政治经济问题的多发区。对南海争端发展态势进行空间分布与关联性GIS分析,是重要的辅助决策支持。结果表明：（1）文献研究和网络爬虫等方法可以快速有效地获取南海争端历史地理数据,GIS技术能够对南海争端历史地理数据进行时空变化的深入分析;（2）就争端事件的时间分布而言,事件数量随时间推进呈现显著增长,个别发生重大南海争端事件的年份出现突增的现象;（3）就争端事件的空间分布而言,与越南及菲律宾相关的南海争端事件尤甚,其他周边国家则相对较少,这主要源于越菲两国的战略利益与南海所在区域交叠,使得越菲不断挑起事端;（4）越南、菲律宾与马来西亚等国的利益诉求区主要位于南沙群岛,各国诉求区分布明确,局部交错。网络GIS技术丰富了历史地理研究的途径,为其提供了新的思路和方法。     

古旧地图专题平台的建设思路及实践

古旧地图作为研究历史地理问题的重要材料和研究对象,引起了多领域众多学者的关注.通过充分考虑中国古旧地图的特点,综合运用GIS、数据库、互联网可视化等技术,本文提出了古旧地图专题平台建设的一般性思路,并以混合物理存储机制、地图多样显示方法和属性库的完备设计为创新点,系统阐述了平台的功能设计、技术路线和重点建设内容.同时,...     

面向对象的地理实体时空位置多粒度表达

同一地理实体在不同的时空粒度下会表现出相异的位置动态变化规律。近年来,如何对地理实体在不同时空粒度下的时空位置进行组织和表达成为GIS研究的热点之一。本文基于面向对象的思想,设计了“三级空间”和“0-1位置变化序列”,并由此提出一种地理实体时空位置的多粒度表达方法。在实体时空位置的多粒度描述方面,对于任一地理实体,空间维度上构建一种具有不同空间粒度的“全局—相对—对象”三级空间;时间维度上将不同时段或时刻转换为一系列不同时间粒度的离散时间点。在实体时空位置的多粒度存储组织方面,将地理实体时空位置的变化过程划分为不同阶段,对该实体在不同时间点下的空间位置信息设置不同的存储方式,可合理减少信息冗余。在实体时空位置的多粒度转换方面,提出基于三级空间的递进认知、时间点与时段之间快速转换等策略,初步实现了地理实体时空位置在不同时空粒度下的转换。该方法可有效地描述地理实体在可变时空粒度下的时空位置,为时态GIS和多粒度时空数据库的建立提供参考。     

GIS与历史地理学

本文初步分析了传统历史地理学存在的缺陷,GIS的快速发展为历史地理学提供了机遇;阐述了GIS在历史地理学中应用取得的成效、存在的问题和发展趋势,并就GIS与历史地理学如何更好的结合提出了几点对策。     

GIS在历史地理学中的应用

GIS技术的日益发展,对历史地理学缺乏量化指标,历史地理制图内容单一、时空覆盖率低、无法反映历史变化等缺点发出挑战。中国历史地理信息系统(CHGIS)、过去2000年中国环境综合研究、省级断代历史地理信息系统研究相继启动,GIS开始应用于历史地理研究中。历史地理信息系统尚处起步阶段,还有许多工作要做。     

古代城市结构复原的GIS分析与应用——以北宋东京城为例

空间综合研究方法在社会科学研究中越来越受到重视,GIS正成为一种新的历史学研究工具。本文以北宋东京为例,讨论了运用GIS进行古代城市结构复原可行性。基于开封市考古发现和历史文献研究成果,运用地图学方法、GPS、GIS技术,探讨了古代城市空间结构复原的基本思路、方法和操作步骤。东京城GIS的初步实现表明:以现有考古发现和文献研究资料为基础,在GIS环境中重现古代城市空间,可以整合历史学研究成果,不仅实现历史研究成果的共享,而且为历史学研究提供一个新方法。     

全国省级行政区域界线管理系统设计与实现

行政区域界线管理工作是国家政权建设的重要组成部分，全国68条省级陆地行政区域界线在勘界过程中形成了大量的图形、文本、表格、照片等珍贵资料，种类繁多，关系复杂。为满足对上述资料的有序存储、管理与提供服务的要求，本系统不仅具有地理信息系统功能，同时兼具办公自动化的特点，在充分分析资料的基础上，设计了系统的数据结构模型和系统功能，采用MapGIS这一国产优秀地理信息系统软件作为基础平台，在其上又作了相应的定制开发，实现了多种形式数据采集、编辑和存储建库，建立了融GIS和OA技术为一体的全国省级行政区域界线管理系统。     

提升地理信息数据可获取性对促进我国经济发展的意义

本文在分析我国现有地理信息数据可获取性的现状和问题基础上,提出了对现行地理信息数据政策的一些看法和建议。在经济比较发达、对外比较开放的城市和地区设立“地理信息数据开放特区”的建议,可使GIS在民用和国民经济领域的应用更加合理合法化,使GIS技术在提高经济发展的同时,能够更多地为广大人民服务。     

三维GIS及其在智慧城市中的应用

三维GIS是当今乃至未来GIS技术的主要标志性内容之一,它突破了空间信息在二维地图平面中单调表现的束缚,为各行各业以及人们的日常生活提供了更有效的辅助决策支持。本文重点介绍了三维GIS的数据模型、数据库管理和可视化分析等关键技术及其研究进展,并以武汉市为例展示了三维GIS对城市立体空间的整体表达,为大城市、全市域的三维数字城市建设奠定了基础,最后探讨了在智慧城市建设与城市安全中三维GIS将发挥日益重要的时空信息承载引擎与空间智能技术支撑作用。