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。     

“数字房产”时空数据模型的建立与应用

本文根据“数字房产”中空间数据变化缓慢、属性数据变化频繁的时空变化特征,提出一种快照序列模型和基态修正模型相结合的时空数据模型。在信息系统中,据该模型提出三库分离技术,实现了对房产时空数据的管理。     

基于道路格网的城市三维数据增量更新技术研究

传统空间数据库全覆盖式更新方法存在数据冗余及更新速率慢等问题,为了能够更好地支持海量城市三维数据的组织和更新工作,本文提出了一种基于道路格网的城市三维数据增量更新方法。利用城市道路格网分组、分块的特性进行城市三维数据的空间划分,建立城市格网模型,以不规则格网的形式进行城市三维数据的组织。利用城市格网模型划分的城市地理块具有不同功能属性的特点,以地理块的形式进行"时间+空间"的增量数据组织。可对城市三维数据进行时间方向和空间方向的历史回溯,改变了传统增量更新的查询管理方式。最后本文基于多基态修正模型设计了增量数据存储模型并给出了更新流程。以某市为例,开发了城市三维数据库增量更新原型系统,实现了城市三维数据的增量更新。     

基态修正模型的时空数据组织和快照查询方法研究

基态修正模型是目前应用较广的一种时空数据模型.本文分析了基态修正模型中的时空数据特点,采用shapefile文件作为基态数据文件,自主设计差文件格式来存储和组织变化数据.在此基础上设计了快照查询的算法、流程和查询结果的显示方法.为了给用户提供更直观、更充分的时空信息,本文提出了一种双屏幕多视图的时空数据显示模式.采用VC.NET从底层开发了一个时态地理信息系统平台,并以中南大学主校区的时空数据为实验数据对上述算法和模式进行了检验.实验表明,本文所设计的算法可行,快照显示模式能够提供更直观、更丰富、对比性强的信息内容,是时空信息显示的一种可行模式.     

交通路况基态修正模型及其效率分析

 交通路况在时间上和空间上具有连续变化的特征,在时空维度上对交通路况进行高分辨率采样得到的数据,对研究交通路况的时空动态十分有利。但长时间大范围的高分辨率交通路况信息数据量巨大,给数据的组织和管理带来了困难。目前,尚没有一种成熟的时空数据模型对高时空分辨率交通路况数据进行高效(顾及数据存储与访问效率)的组织管理。本文提出一种基于线性参照系统的交通路况基态修正模型。此模型应用基态修正模型的基本思想,在时间维度上对交通路况数据进行无损压缩,又引入动态分段技术和线性参照系统,以路划作为交通路况载体,在空间维度上对交通路况数据进行压缩存储。利用成都市区真实交通路况数据,本文验证了此模型的有效性,比较了6种不同参数下交通路况基态修正模型的存储和访问效率,给出了最佳模型建议。     

地籍空间数据质量检查与修正

地籍空间数据质量是地籍数据更新、信息查询与分析的基础。本文首先分析了影响地籍空间数据质量不一致性的表现形式,如结点不吻合、宗地之间存在重叠和裂缝等;提出了对这些错误检查与修正的算法。采用VisualC 和MapX编程实现了上述算法,并通过实验进行了验证。     

安塞油田可视化决策系统研究

 利用安塞油田可视化决策系统,将基础勘察数据油田基本图件和油井数据有效的管理起来,可作统计分析、档案更新、数据查询。这不仅对属性数据可采用数据库管理,而且通过空间数据对属性数据的空间分布特征进行综合分析,实现属性数据、空间数据可视化     

基于Ex-Dewey前缀编码与R树的GML空间数据索引机制

大量GML空间数据的出现,使其有效性的查询处理面临严峻挑战。索引技术是决定数据查询性能的重要因素之一。鉴于GML空间数据XML格式编码的特点,为充分利用Dewey前缀编码方案并消除原方案中节点的插入、删除影响其后趋同胞节点及其子孙节点编码的变更等缺点,论文提出了一种扩展的Dewey编码方案--Ex-Dewey,用以实现对GML文档数据的整体编码和非空间数据的索引构建。研究给出了Ex-Dewey前缀编码的GML非空间数据索引构成模式与处理策略;结合Ex-Dewey,提出GML空间数据索引基于R树的构建,给出了索引构成模式与处理策略。GML空间与非空间数据索引构建,既独立又紧密关联,共同实现GML空间数据的索引。该索引机制意在用于原生GML空间数据库索引构建或单纯GML文档集索引构建中。     

可扩展的分布式矢量空间数据库集群原型系统研究

空间数据获取手段呈现多样化,其数据集每天以PB级的速度在增长,如何高性能地存储、高效处理海量空间数据成为重点问题。基于空间数据库集群系统,提出了Geohash的矢量空间数据分片存储方法,通过该分片方法实现了空间数据的并行导入、分布式矢量空间数据查询。通过实验分析了分布式矢量空间数据库在真实数据集以及虚拟数据集下的读写性能。实验表明:考虑空间分布特征的分布式空间数据库集群在空间查询性能和并发访问性能方面具有更好的扩展性。     

地理空间数据来源本体及其在数据关联中的应用

数据来源是数据可靠性评价的重要参考因素,是地理空间数据本体的重要研究内容。本文针对来源这一重要的地理空间数据研究对象,系统地分析了地理空间数据来源的涵义,建立了地理空间数据来源本体模型,在此基础上,提出了地理空间数据来源本体的概念体系和来源本体概念间关系及其属性的形式化表达方法,并构建出地理空间数据来源本体。最后,以“科技基础性工作专项”项目数据资料为例,基于来源本体库,利用RDF从来源角度实现数据的语义关联,通过web前端框架D3.js技术实现数据与其来源信息的可视化。结果表明,基于来源本体的数据关联可以有效解决数据来源信息描述不规范的问题以及能够支持地学数据语义检索、智能推荐等应用,为促进地学数据共享和数据关联应用提供了一种新方法和新思路。     

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。     

顾及语义尺度的时空对象属性特征动态表达

全空间地理信息系统的建设和智慧城市等GIS应用的发展,需对各类地理实体或地理现象抽象成的时空对象采集多类型的属性数据,这些属性数据一般具有多尺度、多维度、动态性的特点,带给时空对象属性特征的表达和管理一定的挑战。本文针对当前时空对象属性特征表达方法中存在的组织结构不清晰、存储冗余、语义异构等表达问题,提出了一套顾及语义尺度和动态特性的属性特征的表达和操作方法。该方法基于概念分类理论实现时空对象属性信息的分类组织,在属性特征表达中引入独立于时空对象空间特征的时间标记,结合属性表达的原始集族和更新集族来记录和管理不同时间节点下的时空对象属性特征;进而面向具有不同语义尺度表达需求的属性特征,设置知识参考表达集合,并在属性特征表达中增加语义尺度标识,对其语义尺度及不同语义尺度间的转换关系进行描述。最后,基于独立时间标记、知识参照表达集合及语义尺度标识,给出属性信息表达在时间尺度转换和语义尺度转化的操作方法,并举例给出了该属性特征动态表达和操作方法的一种实现。本文提出的方法有助于减少时空对象数据模型的存储冗余,提高其属性信息的操作效率,初步实现了时空对象属性特征的多时间尺度和多语义尺度的认知方式,为时空对象属性特征的精细化管理提供了新思路。     

基于时变网络的多粒度时空对象关系演化过程表达与建模

对空间事物的表达与研究模型主要针对多粒度时空数据本身的描述,而不是描述多粒度时空对象的相关性。多粒度时空对象是一种新的时空对象表达方法,其中时空对象关系的演化过程是一种抽象的复杂的网络的过程。本文在多粒度时空对象表达的基础上,对其演化过程进行形式化定义,提出以时变网络的方法构建初步的关系演化过程模型。通过对基于时间切片的退耕还林演化过程关系的描述与表达,形成动态实时变化的网络模型,从而抽象表达退耕还林过程中的对象关系的演化过程。应用时变网络明确多粒度时空对象关系的演化过程,并对演化过程进行初步的表达和建模,可以使对象关系变化更加清晰化,提高其层次性和效率性,为今后研究多粒度时空对象关系变化规律奠定基础。     

Optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the republic of Korea using a scenario optimization model

【Title】

This study explores the optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the Republic of Korea. To improve the effectiveness of Korean initial attack resources with a range of policy goals, we create a scenario optimization model that minimizes the expected number of fires not receiving a predefined response. In this study, the predefined response indicates the number of firefighting resources that must arrive at a fire before the fire escapes and becomes a large fire. We use spatially explicit GIS-based information on the ecology, fire behavior, and economic characterizations important in Korea. The data include historical fire events in the Republic of Korea from 1991 to 2007, suppression costs, and spatial information on forest fire extent. Interviews with forest managers inform the range of we address in the decision model. Based on the geographic data, we conduct a sensitivity analysis by varying the parameters systematically. Information on the relative importance of the components of the settings helps us to identify “rules of thumb” for initial attack resource allocations in particular ecological and policy settings.     

一种面向时空对象及其关联关系动态变化表达的概念数据模型

根据全空间信息系统中地理实体基本特征以及存储管理的需求,本文提出了一种面向地理实体及其关联关系动态变化表达的时空数据模型。① 在地理实体方面,将其抽象为由有序、无缝对象片段组成的时空对象,并建立了对象片段表达的三元组模型,即空间位置、几何形态和属性特征;② 在关联关系方面,采用基于RDF模型来对空间关系和属性关系进行形式化描述;③ 在动态变化方面,将地理实体的变化分为空间位置的变化、几何形态的变化和属性特征的变化,关联关系的变化分为空间关系和属性关系的变化,并分别采用快照/增量、方程/模型2种方式来统一表达它们的离散和连续变化。该模型可显式地描述动态的时空对象及其关联关系在时空过程中的变化,有助于探讨和挖掘地理现象的基本变化规律和内在关联性。     

政区多粒度时空对象建模及其Geodatabase实现

全空间信息系统是将现实世界抽象为由多粒度时空对象组成的数据世界,对动态且复杂的现实世界中的各类时空实体对象进行表达、分析等。时空数据模型是时态地理信息系统（TGIS）核心,在一些特定领域上取得了较好的应用效果,对时空对象的时态信息进行了一定程度的表达,但仍旧无法完整地描述时空对象的变化以及联系。本文在分析时空数据模型的研究现状和存在问题的基础上,以全空间多粒度时空对象建模为指导思想,以北京近百年来的政区演变为例,分析了政区的基本特征,进而将政区看作是多粒度时空对象,探索了多粒度时空对象的建模方法,对政区进行了多粒度时空对象表达,并采用可视化表达的方法进行了实验验证。结果表明：多粒度时空对象建模能较好地反映政区的空间特征、属性特征和时间特征,反映其在时空上的演变过程以及便于更好地支持时空对象的查询、分析和可视化表达等。     

高分辨率时序InSAR在矿区开采沉陷监测中的应用--以霄云矿区为例

煤炭资源的高强度开采在促进社会经济发展的同时,也造成了一系列地质环境问题。采煤沉陷区的综合治理及生态修复亟需矿区现状调查数据作为基础支撑,而现状数据的快速更新在监测效率、经济代价及可延续性方面对当前测量方法及工作手段提出了更高的要求。该文以济宁市霄云矿区为例,采用时序InSAR技术对2016—2018年间的15期高分辨率RADARSAT-2XF模式影像开展解译处理,获取霄云矿区的时空形变特征,并结合不同时段开采工作面位置进行了监测结果分析。结果表明,高分辨率时序InSAR技术能够有效识别矿区开采引起的形变迹象,满足采煤沉陷区下沉信息精确获取的监测要求,为大范围开采沉陷信息的获取及影响程度的划定提供了可靠技术方法。     

时空对象行为分类与形式化表达

基于行为驱动的传统时空数据模型只关注时空对象的空间运动行为,忽略了行为对时空对象属性、关系等的改变,导致行为对时空对象的驱动机制研究不足。时空行为是全空间信息系统表达的重要特征之一,为此,本文从以下几个方面阐述了时空对象的行为。首先,本文阐述3行为的定义及将行为作为时空本体的元组的必要性。其次,研究了时空对象行为的复杂性、可继承性及在时态上的延续性等特征。再次,根据行为的作用对象,将时空对象的行为分为空间行为、属性行为、关系行为及复合行为4类行为,并给出了上述4类行为的定义与形式化表达方式。最后,分析了时空本体中时空行为的驱动机制。通过时空行为分类及其在时空本体中的形式化表达研究,为基于行为驱动的时空对象构模奠定了理论基础。     

多粒度时空对象建模的基本内容与方法

多粒度时空对象数据模型是全空间信息系统的基础,构建多粒度时空对象数据模型是全空间信息系统的核心任务。分析了多粒度时空对象建模的基本内容,包括基本概念、基本流程、关键问题等。在此基础上提出了多粒度时空对象建模的5种基本方法,并分析了每种建模方法的主要特点和适用范围。