地理空间大数据存储管理的地理网络地址研究

针对地理空间数据大数据分布式网络存储管理的地理网络位置搜索问题,从地理网络地址的域名角度,基于2n一维整型数组的全球经纬度剖分格网(GeoSOT)框架提出一种具有地理涵义的空间信息存储网络空间域名地址,即Geonet域名,以统一标识地理空间数据的空间区域位置与计算机存储网络的电子方位,实现用户访问的区域范围、地理空间数据所属地域范围与空间信息存储主机之间的一致性空间关联。     

基于全球剖分模型的分发数据预处理与制备方法

随着对地观测技术的迅猛发展,人类获取的空间影像数据更加丰富,如何利用有限的网络带宽响应空间影像数据的实时请求并进行分发是目前空间信息服务的重要研究内容。该文采用地球剖分的思想设计与实现了一种全球空间数据分发系统的影像数据预处理与制备方法。该方法根据GeoSOT剖分方案对地球空间进行多级、多尺度划分,建立剖分编码与单幅影像内数据块的多尺度逻辑索引,这种索引有利于以剖分索引面片为单位进行多尺度数据块的提取与分发。     

基于HBase的矢量空间数据分布式存储研究

分析了分布式数据库HBase的存储模型;结合对HBase集群技术的研究,设计了基于HBase的矢量空间数据存储模型和一种基于MapReduce的并行构建网格空间索引方法,使得海量空间矢量数据的网格索引构建分配到各子节点进行,大大加快索引构建的处理速度;最后,利用HBase集群环境对所提出的方法进行验证,该方法具有较好的可行性和较高的效率.     

GIS与空间数据库技术

地理信息系统（GIS）以空间数据为研究对象,在实现对空间数据的存储和操作的基础上进行空间分析和应用。当前,GIS逐渐向数据服务方向发展,数据管理的重要性日益得到重视。本文主要介绍GIS数据库的管理模式、管理机制以及空间数据库中数据的存储模式等,目的是利用数据库技术实现地理数据的有效存储、管理和检索。     

基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型研究

针对目前空间信息编目多样、缺乏全球统一编目体系的现状,借鉴地理空间信息分类框架,结合地图分幅拓展球面剖分理论,提出了基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型.在此基础上,设计了统一剖分编目中间件,搭建了全球空间信息统一剖分编目数据的管理框架.基于EMD的空间信息剖分一体化编目模型为实现空间数据的全球化、层次化和规范化管理奠定了理论基础.     

面向集聚分布空间数据的混合式索引方法研究

空间数据索引技术可以有效地提高空间数据在存储、处理、分析以及地图可视化中的效率,其性能优劣直接影响GIS的整体性能。该文针对格网索引和四叉树索引存在的问题,提出将四叉树嵌入格网形成一种混合式空间索引结构,并分析其原理、数据结构与影响参数。理论分析及实验证明,对于空间集聚分布状态的海量地理数据而言,混合式索引方法以略高的存储代价换取了更高的检索、插入和删除效率,是一种有效的空间索引方案。     

网格空间数据库副本管理研究

网格GIS的研究重点在于利用网格技术,基于空间数据库实现空间资源共享。网格环境下,用P2P模型解决副本管理问题,可增强系统的可伸缩性和动态性。在网格GIS中,逻辑层与物理存储层分离,采用水平非交叠分片策略,依照空间区域把逻辑层划分为物理片段层。网格GIS应用系统应用GT4部署和实现,在网格上使用JXTA协议建立虚拟网络覆盖层,实现由门户节点、聚合点和物理存储节点组成的层次型全局副本目录结构。为提高空间数据发布效率,采用三层分布式索引结构,物理片段层和逻辑层分别采用R-tree索引和四叉树索引,通过软状态协议维护副本目录的一致性,并讨论副本目录原型GridSRC的实现和性能评价。     

遥感分景数据的剖分索引模型

随着空间技术和对地观测技术的飞速发展,海量遥感影像索引成为目前国内外学术界和应用部门面临的一大难题,地球剖分系统的产生为这一难题的解决开辟了新的途径。本文首先研究了遥感分景数据的特征和EMD全球剖分的特征,然后针对现有遥感影像数据索引方法的不足,提出了基于EMD剖分系统的三种索引模型:基于影像—面片映射关系的索引模型、基于EMD数据模型的索引和剖分数据标识索引模型,从三个不同的方面探讨了解决索引问题的方法和思路。并给出了利用遥感分景数据的剖分索引模型对线状对象和面状对象进行索引应用的实例。遥感分景数据的剖分索引模型的建立为遥感影像数据的高效存储和索引提供了一种有益的新思路。     

基于GeoSOT的遥感影像云索引模型研究

针对目前遥感影像中云信息描述简单、云的空间分布信息不足而限制影像局部云信息检索的现状,提出了基于GeoSOT的影像云索引模型。该模型根据空间信息建立GeoSOT网格与遥感影像的对应,通过判断每个GeoSOT剖分面片对应的影像数据块是否有云,并记录剖分面片编码和判断结果,实现对遥感影像中局部云信息建立索引;在检索影像中局域云信息时,根据剖分面片编码查找云信息标识即可。同时,探讨了不同等级影像数据产品采用精确逻辑剖分和冗余逻辑剖分构建影像云索引的方法,设计了影像云索引的数据结构,分析了影像数据建立云索引的存储代价。通过仿真实验表明,对遥感影像构建基于GeoSOT剖分编码的云索引代价小,其存储量约为原数据的0.01%,提高了影像中局部云信息查询效率,为计算机自动选取高质量的影像提供了一个有效的技术途径。     

基于地理实体的面向对象矢量模型设计

空间数据模型是GIS实现地理空间数据组织、表达、分析、处理和应用的基础。针对基于要素的地理实体矢量描述方法的不足,从地理空间信息一体化管理角度,提出面向对象矢量模型(OOVM),探讨模型体系结构、空间对象的描述方法和空间数据管理模式。该模型利用面向对象的技术,将地理实体抽象为不同的空间对象,并将各空间对象的标识符、属性与方法封装在一起,便于网络环境下地理空间信息的存储和分布式管理。以公司信息管理为例,设计了基于OOVM的分布式空间数据组织过程,为空间数据库的建设和数据共享提供新的方法和思路。     

Ellipsoidal quadtrees for indexing of global geographical data

Systems for landscape visualization and geographical data handling require methods for efficient data access. Retrieval of data from large geographical databases, ten to thousands of Gbytes, is usually optimized with spatial indexing mechanisms. The simplest form of spatial indexing is achieved by dividing the database into congruent grid cells. The subsequent subdivision of the grid cells can be based on so-called quadtrees. Quadtrees for two-dimensional division and subdivision are appropriate for cartographical data. A geographical database, with objects stored in geocentric or geodetic (geographical) co-ordinates, requires indexing mechanisms that take into account the shape of the Earth. In this paper, we present a method for indexing of geographical data, named Ellipsoidal Quadtrees (EQT). In contrast to other global indexing methods, EQT is based on the Earth ellipsoid and not a spherical approximation. EQT division and subdivision make it possible to divide the Earth surface into a mesh of quadrangles with equal areas. We will demonstrate that EQT is flexible. It can be used for indexing databases of various sizes, including national and global databases. Tests on real data show that the performance of EQT is good.     

3D GIS空间索引技术研究

概括并分析3D GIS中使用的空间索引技术,介绍各类技术方法的基本思想;对典型的空间索引方法进行分类,综合比较其优缺点和适用对象;按照空间分割方式将三维空间索引分为规则分割和对象分割两大类,规则分割包括规则网格、BSP树、八叉树、KD树、KDB树和R树系列等,对象分割则通过层次包围体来实现。指出在3D GIS实际应用中,应根据实际情况和应用需要组合多种索引技术,进而生成灵活、高效的索引机制。     

基于球体退化八叉树的全球三维网格与变形特征

基于投影的度量空间变换为数字地球及数字区域建设带来了几何裂缝、投影变形等问题,解决问题的根本途径是摒弃投影.直接在球体流形空间建立统一的地球空间基础框架.该文将球面离散网格向球体内部扩展,基于球体退化八叉树提出一种全新的全球三维空间网格剖分方法--球体退化八叉树网格(SDOG).SDOG具有多层次、多分辨率特性,且网格单元面积、体积变形稳定,可对包括地球在内的任意球体进行有序的多层次三维空间剖分,可为全球空间数据集成组织与检索、多层次空间建模与可视化、地球系统科学研究等提供统一的地球空间基础框架.     

一种面要素语义位置的GeoSOT网格定位方法

为解决传统地图查询方法中对复杂地址对象难以定位的问题,该文面向地理网格的时空大数据分析需求,结合面要素特点与语义分析,提出一种面要素语义位置的GeoSOT网格定位方法。首先通过最小外包矩形(Minimum Bounding Rectangle,MBR)将面要素以九宫格形式分割成9个区块,单独计算各区块的网格编码集合;然后提取位置语句中的名称与空间关系,根据具体情境进行直接查询,或利用网格编码计算目标位置;最后根据语义考虑是否对编码结果做差集运算,从而得到目标的GeoSOT网格定位范围。实验表明,对比现有的地图服务,该方法能够实现语境更加复杂的位置定位,具有可行性和有效性,其提供的未知要素推理定位方法能够有效补充、扩展原有的面要素数据集,可为后续针对面状区域的时空大数据分析提供网格化的数据资源。     

基于遥感数据和POI数据的GDP空间化研究 ——以北京市为例

为了比较分析不同数据对格网化社会经济活动空间分布精度差异性的影响,以北京市为例,基于土地利用数据对第一产业空间建模,基于NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据运用熵值赋权和代用数据空间展布的方法对第二、三产业空间建模,将第一产业和第二、三产业进行格网叠加,并与辖区GDP统计数据进行误差分析。结果表明:借助土地利用数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据和POI数据的GDP空间模拟结果与真实分布格局较为一致,而使用土地利用数据和夜间灯光数据进行GDP空间化模拟的精度明显降低。因此,将反映细节信息的POI数据加入到GDP空间化研究后,能够进一步扩展GDP空间化的数据源,提高GDP空间化模拟精度。基于土地利用数据、NPP/VIIRS夜光数据和POI数据可以实现较高精度的GDP空间化模拟。     

旅游资源格网化框架及其空间分析方法——以青岛市为例

针对当前旅游资源评价方法较为单一、更新较为缓慢、研究尺度易受区域面积影响、基于GIS的空间格网化分析方法在旅游领域研究较少等问题,提出了一套旅游资源格网化分析与评价方法。一是根据社会经济、人口数据空间化分析方法,进一步提出旅游资源的格网化概念及其构建方法,探讨了旅游资源格网化空间拟合模型、格网单元尺度的选取等方法。二是从主观旅游资源本体角度和客观旅游资源开发条件角度分别构建了基于格网化的旅游资源分析与评价方法。三是以青岛市为例构建了基于格网化的旅游资源分析与评价方法,为精细尺度下的旅游资源的空间分析与评价提供方法借鉴。     

适应性球体退化八叉树格网及其编码方法

球体退化八叉树格网(SDOG)为具有经纬一致性、正交、粒度近似、非重叠、多层次性及多分辨率的三维全球空间格网(GSG),有望成为地球系统科学、全球GIS乃至数字地球的空间基础框架,但不便处理半径及球面维度上的分辨率非同步变化问题。该文在SDOG基础上沿某一方向进行独立递归细分,构建了一个能适应非同步变化的多分辨率的球体GSG———适应性SDOG,提出了其耦合退化Z(CDZ)曲线填充编码方法;并以NCEP提供的温度数据为实验,实现了基于适应性SDOG的全球大气温度场三维建模与可视化。结果表明:适应性SDOG具有更好的适应能力,能有效处理分辨率非同步变化问题,提高了SDOG作为全球空间基础框架的应用性能。     

空间自相关的可塑性面积单元问题效应

可塑性面积单元问题(modifiable areal unit problem,MAUP) 效应是对空间数据分析结果产生不确定性影响的主要原因之一,在空间自相关分析中也不例外.本文分别利用网格模拟数据和中国人均GDP实例数据为数据源,以全局Moran's I 系数来探究空间自相关统计中的MAUP效应,分析结果表明,变量的空间自相关程度依赖于空间的粒度大小与单元的划分方法,但空间单元的变化与自相关性并不存在某种函数关系.因此,在进行空间自相关研究时必须选择合适的地理单元的粒度大小和分区.最后本文给出一种基于地统计内插方法来降低MAUP对空间自相关分析影响.     

基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。     

Integration of nighttime light remote sensing images and taxi GPS tracking data for population surface enhancement

The population distribution grid at fine scales better reflects the distribution of residents and plays an important role in investigating urban systems. The recent years have witnessed a growing trend of applying the nighttime light data to the estimation of population at micro levels. However, using the nighttime light data alone to estimate population may cause the overestimation problem due to excessively high light radiance in specific types of areas such as commercial zones and transportation hubs. In dealing with this issue, this study used taxi trajectory data that delineate people’s movements, and explored the utility of integrating the nighttime light and taxi trajectory data in the estimation of population in Shanghai at the spatial resolution of 500 m. First, the initial population distribution grid was generated based on the NPP-VIIRS nighttime light data. Then, a calibration grid was created with taxi trajectory data, whereby the initial population grid was optimized. The accuracy of the resultant population grid was assessed by comparing it with the refined survey data. The result indicates that the final population distribution grid performed better than the initial population grid, which reflects the effectiveness of the proposed calibration process.