城市传感网观测数据的多层次摘要模型

针对海量、多源、异构的城市传感网观测数据,从摘要这一崭新角度讨论数据资源的集成共享问题,提出了一种城市传感网观测数据的多层次摘要模型。该模型从元数据、统计、采样、过滤和语义共5个层次描述观测数据源的不同视图,方便用户观看和理解数据源,可用于在多个层次和角度上集成共享多源异构的传感网业务系统,指导智慧城市和应急指挥等综合应用在合适层次上集成所需的摘要信息,满足综合应用对于传感器观测数据集成共享的多层次、多类型摘要需求。     

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。     

有向线对象细节拓扑关系模型

轨迹数据处理与分析是目前数据库和空间信息等相关领域的研究热点之一。针对轨迹在地理空间中相对于有向线的移动过程发生多次相交、相切、重叠、折返且存在停留的复杂情况,提出一种面向关键点的轨迹-有向线语义拓扑移动过程模型,表达轨迹相对于有向线的随时间演变的语义拓扑关系,包括方向关系、位置关系及语义信息。该模型从方向关系的局部有效特征出发,基于缓冲区建立平面空间参考框架;在此基础上,从拓扑角度对轨迹-有向线的起止点、交点、折返点和停留点等关键点进行分析,得到172种语义拓扑关系,将其划分为14种拓扑关系类;最后,模型以语义明确的字符编码表达关键点的语义拓扑关系,并以关键点编码序列刻画轨迹相对于有向线的复杂移动过程。     

基于众源地理数据的个性化路线服务框架及应用实验

随着移动通信与LBS的蓬勃发展,能够描述个体行为的众源时空大数据大量涌现,为感知群体时空行为模式与探究个性化路线提供了新视角。该文将众源时空信息与出行者的个人意愿映射到实际路网空间,融合大众偏好和定制趋势,构建包含主题序列生成、POI推荐、历史路线推荐的局部路网模型,进而实现一种利用众源时空数据改进的HMM路线规划方法,为用户提供合适且个性化的出行方案;以长沙市岳麓区为研究案例,利用真实路网数据与相关兴趣点作为实验数据,基于该方法可在短时间内提供满足用户需求的不同月份的最优路线。     

轨迹数据的非关系管理及相似性分析

针对高动态、半结构化的轨迹数据,充分利用文档型非关系数据库MongoDB的特性,本文首先提出了一套分层、分区、分片的存储策略,设计了以整条轨迹为基本粒度的非关系组织模型,能够有效应对轨迹数据的海量性和动态性挑战。然后据此开展轨迹相似性分析的研究,提出了一种兼顾时间维和轨迹形状的轨迹相似性度量方法DTWEUCLI,可计算长短不一且含有噪声的轨迹数据之间的相似性。最后基于轨迹的非关系存储和相似性计算,开展了轨迹簇生成的试验与分析,设计实现了基于轨迹相似性计算的轨迹聚类计算框架。基于3个轨迹数据集的试验表明,DTWEUCLI算法能够对多源轨迹数据集进行有效聚类,输出轨迹簇。     

面向GeoGlobe的Oracle GeoRaster应用研究

GeoRaster是Oracle公司最新推出的用于栅格数据组织与管理的技术模块,其底层数据模型和高层开发接口非常适合于海量栅格数据的管理、应用和共享。本文讨论了如何在＂天地图＂核心支撑软件——GeoGlobe中接入Oracle GeoRaster栅格数据源,设计了面向GeoGlobe的库表结构和集成框架,针对影像黑边和内外码转换等问题,提出了相应的解决方案,实现了GeoGobe与Oracle GeoRaster的集成原型。结果表明：Oracle GeoRaster技术可以胜任GeoGlobe中栅格数据的组织与管理工作。     

空间数据库管理系统的概念与发展趋势

现有的分布式空间数据管理系统侧重于对离散点集、点序列等类型数据的索引与查询,对线、面类对象的支持不足。针对该问题,基于开源HBase数据库,提出了一种面向矢量数据的自适应分布式管理方案(vector-oriented adaptive management scheme based on HBase, VA-HBase)。该方案先对点、线、面等矢量对象采用两级索引结构,主索引自适应剖分对象,寻找其合适存储层级,二级索引在全局粗粒度网格上记录覆盖对象的最小存储层级,然后设计最简字节流方法简化编码长度,优化存储空间,最后基于此设计了高效的范围查询算法。实验结果表明,所提出的VA-HBase方案能有效压缩各类矢量对象的存储空间,查询时能维持稳定的过滤性能,查询效率高于GeoMesa等对比方案约2~10倍,当数据集增大时,VA-HBase显示出良好的扩展性。

     

基于虚拟地球的网络地理信息集成共享服务方法

如何有效地对全球分布式、多源和异构空间信息进行集成共享服务是地理信息集成共享服务中面临的挑战．对此,本文首先设计了分布式多源地理信息集成共享服务架构;提出了全球虚拟金字塔结构数据模型,在此基础上,研究了多源异构虚拟地球数据集成共享方法．针对网络多节点地理信息共享服务的难点,提出了网络多级节点服务聚合的地理信息集成共享方法,最后将上述方法集成于自主研制的开放式虚拟地球集成共享平台GeoGlobe中,并成功应用于国家地理信息公共服务平台“天地图”中,实现了二、三维一体化的地理信息集成服务．     

顾及路网与轨迹多模特征的道路等级分类研究

道路等级不仅反映在路网结构的静态骨架信息上,也蕴含在轨迹数据呈现的动态语义信息上。为解决(OpenStreetMap)OSM路网部分路段及路网生成产品等级缺失问题,本文提出一种顾及路网与轨迹多模特征的道路等级分类方法。首先通过轨迹数据的清洗、地图匹配和基于路名的路网合并实现轨迹点与命名道路的联结;然后以命名道路为分析单元,综合考虑路网及轨迹数据,在系统分析路网结构的道路几何特征、道路分布特征、道路拓扑特征及道路单双向信息基础上,进一步挖掘与融合轨迹数据蕴含的道路宽度、道路车流量、道路速度等静动态特征,形成关于道路等级的描述特征集,作为识别道路等级的基础与依据;最后以随机森林(RF)为基本分类器进行特征选择及模型训练实现道路等级识别。为验证本文方法,选取武汉市汉正街区域及二环区域,基于OSM路网数据及众源轨迹数据开展试验。该方法取得了较好的分类结果,小范围汉正街区域的验证集准确率为91.2%,大范围二环区域的验证集准确率达到80.8%。与单类特征相比,集成路网与轨迹特征极大提高了道路等级分类准确率;与原始路段形式进行道路等级分类相比,以路名重构道路形式进行道路等级分类效果更好。