地理空间模型自动数据匹配结果精准表达方法

随着现代地学研究的深入与交叉融合,地理空间模型变得日益复杂,需要的输入数据也越来越多。为了快速、高效准备输入数据,一种有效的方法就是为模型自动匹配网络上已经共享的数据。在此背景下,本文针对不完全匹配数据需要自动转换处理的需求,开展了匹配结果精准表达方法研究。首先分析了自动数据匹配流程,在此基础上,提出了匹配结果精准表达结构及其形式化方法。匹配结果包含数据内容、空间和时间3个本质特征项,以及数据类型、格式和结构等形态特征项,每个特征项通过基于XML的相似度、匹配关系、匹配范围分别对共享数据与模型输入数据是否一致、差异在哪、差异有多大等问题进行精准的形式化表达。如果某一数据特征项相似度为1或本质特征项相似度为0时,意味着该特征项完全满足或完全不满足模型的需求,则没有必要进一步精准表达匹配结果;否则需要按上述方法对该数据特征项的匹配结果进行精准的形式化表达。湖南省2010年土壤生产潜力计算实践表明,本文方法可以为后继数据处理服务的自动组合及其数据的自动处理,以及最终向模型推荐完全符合需求的数据奠定基础。     

地理数据空间本体构建及其在数据检索中的应用

随着新地理信息时代的来临,地理数据已经呈现出爆炸式增长的趋势。如何在海量的地理数据中准确、及时地找到人们所需要的数据,并把相关联的数据智能地推荐给用户,成为亟待解决的一大难题。针对传统以关键词、主题词等字符串匹配为核心的数据发现方法存在的查不全、查不准的问题,本文通过对地理空间中的概念、属性、关系、规则,以及相应实例的详细表达,初步提出了地理空间本体构建框架,并在此基础上构建了较为完整的地理数据空间本体,以实现地理数据的智能关联,最后在地球系统科学数据共享平台中进行应用实践。结果表明,引入地理数据空间本体后,检索的结果在数据的查全和查准方面显著提高,而且还能智能推荐相关联的数据信息。本文构建的地理数据空间本体对于大数据时代背景下地理数据的精确发现和共享有重要意义。     

地球系统科学数据共享网络平台的设计和开发

“地球系统科学数据共享网”是国家科学数据共享工程的试点之一,同时也是国家科技基础条件平台的组成部分,其目的是为地球系统科学的基础和前沿研究提供数据支撑服务。该系统平台(GEODATA)是一个分布式的数据交换体系,总体设计思路是利用元数据整合分散的地学数据资源,通过业务逻辑的技术封装提供地学数据的网络共享。设计的GEODATA体系是一个五层结构,即门户层、共享业务层、核心服务层、资源管理层和网络平台层,具体的业务逻辑处理功能被分解为13个功能模块。GEODATA的研发技术路线包括总中心和分中心两大部分,其中总中心采用“地学数据超市”理念进行功能组织;分中心基于Web Services技术,采用分布式数据管理的模式进行设计。两者的业务逻辑基于元数据的生命周期被串联成一个有机的整体。GEODATA原型系统利用J2EE开发,实现跨平台部署。应用实践表明这种平台构架模式非常适用于地球系统科学的学科特点。     

中国煤矿安全生产水平空间差异与影响因素

基于2001—2019年分省百万吨死亡率,利用泰尔指数、变异系数和地理探测器等对中国煤矿安全生产水平空间差异程度及其驱动因素展开定量化研究,为及时获取区域煤矿安全态势、提升煤矿事故精准预警与防范提供支持。结果显示：① 依据百万吨死亡率可将中国煤矿安全生产水平分为南方区（川云渝贵湘鄂桂赣粤苏浙闽）、东北区（黑吉辽）、西北区（青新甘）、华北区（京冀鲁豫皖）和中北区（晋陕蒙宁）5个区域,各区煤矿安全水平依次升高。② 煤矿安全水平总体差异经历了总体稳定且差异均衡期（2001—2007年）、总体及差异波动上升期（2008—2015年）、总体稳定但区间差异加大期（2016—2019年）3个发展阶段后仍保持缓慢增长态势,区内差异开始缩减但区间差异持续扩大。③ 影响五大区安全水平的因素各异,采掘环境对东北区、西北区和南方区影响大;供需情况和企业管理类指标的变化更易引起东北区、华北区和中北区安全水平变动;监察执法类指标对中北区以外的各区均具有较高的影响力;各区百万吨死亡率对经济环境均产生响应,但指标的影响系数处于中等水平。④ 监察执法、供需情况和经济环境类指标与其他类别指标普遍具有较强的非线性增强效应,通过调整监察执法类指标更易对安全水平变动产生效果。     

地理空间模型输入数据自动匹配方法研究

地理空间模型是地学研究中的重要工具,然而随着研究的深入,日益复杂的输入数据制备过程已成为影响地理空间模型应用和发展的严重障碍。当前数据共享快速发展,网络上已经存在大量的开放共享数据。因此,从网络开放共享数据中为地理空间模型自动匹配符合需求的数据是解决该问题的一种有效解决方案。本文提出了一种地理空间模型输入数据自动匹配方法,该方法首先通过选取统一描述因子,构建一致性描述方法,消除网络共享数据和地理空间模型在描述内容上的异构性;在此基础上,对地理空间模型输入需求和网络共享数据进行匹配计算,并通过相似度、匹配关系、匹配范围等相结合的方式精准记录两者间的匹配程度和匹配细节,为数据自动处理奠定基础;最后,针对不完全匹配数据,采用基于网络服务的数据自动处理方法消除其与地理空间模型输入需求间的差异,从而实现地理空间模型输入数据的自动匹配。土壤生产潜力模型应用实例表明,本文方法可有效实现地理空间模型输入数据的自动匹配,为解决地理空间模型输入数据制备困难问题提供参考。     

时间本体及其在地学数据检索中的应用

高效、准确地获取目标数据及其关联数据,是决定大数据共享与挖掘分析能否实现的关键因素。传统的数据检索方法无法利用地学数据间的显性或隐含关系,已不能满足日益增长的对检索结果质和量的需求,而本体理论和技术的语义检索成为当前的研究热点。本文针对时间这一地学数据的本质属性,在系统研究地学数据时间概念与特征的基础上,建立了地学数据时间本体模型,并深入论述了模型中的时间关系、时间坐标系等内容,提出了时间位置和时间距离的描述函数,同时研究了二者的本体表达方式。构建了包括地质年代等在内的地学数据时间本体库,并以语义网开发框架Jena为基础,经本体解析、元数据时间信息抽取与标注等过程,将时间本体应用于地球系统科学数据共享平台的元数据检索之中。结果表明,以时间本体的地学数据语义检索查全率约为关键字方法的1倍,检索结果排序,以及关联数据推荐方面也有更好的效果,为促进地学数据共享与关联发现提供了一种有效的方法。     

城市供水水质监测及应急处理系统设计与实现

随着城市化进程的日益加快,水污染问题越来越严重,水质污染处理成了城市发展中亟待解决的问题。因此,研究构建城市供水水质监测及应急处理系统,实现对城市供水水质实时监测及水质污染应急处理非常重要。本文对城市供水水质监测及应急处理系统的概述、逻辑层次、功能体系、处理流程进行了设计,详细阐述了系统的数据录入模块、水质监测及应急事件处理模块。采用浏览器/服务器的体系结构,以Flex作为前端展示技术、将MapGIS K9 IGServer作为地图服务平台进行二次开发,对城市供水时空数据进行一站式管理,实现对城市饮用水的水质指标监测和应急处理。     

基于数字地球的全球变化研究

该文论述了全球变化研究和数字地球的特点及其内涵，重点分析了“数字地球”技术体系在全球变化研究过程的应用前景。在数字地球技术体系支持下，充分利用全球空间信息基础设施、3S技术、网络技术和虚拟现实等技术，不仅为全球变化研究提供强有力的理论和技术支撑框架，而且将极大地促进全球变化学科的飞速发展。     

非专业弱关联影像的地理配准及其精度评估

由非专业弱关联影像自动化构建的三维地理空间模型是地理空间信息的重要来源。非专业弱关联影像在三维重建后必须经过地理配准,具有了绝对地理空间坐标系的位置信息及其准确的空间精度信息后,才有可能成为有效的地理空间信息。本文提出了一种以相机GPS模块获取的地理空间坐标为依据的理配准方法,依据影像的地理空间坐标和其三维重建后得到图像空间坐标的空间相似性,考虑GPS实时测量坐标精度较差和高程测量值不稳定的特点,采用RANSAC方法求解二维和三维两种空间变换参数及地理配准结果。利用差分GPS测量的影像位置数据对地理配准的精度进行了分析,给出了位移、旋转和缩放等误差的定量评估结果,分析了产生错误结果的原因。这种地理配准方法对数据采集设备要求低,过程无须人工参与。试验证明,在参与地理配准运算的照片数量较多时,配准结果正确、空间精度较高。     

基于GML的时空地理本体模型构建及应用研究

时空地理本体模型是一套描述地理时空知识的形式化说明规范,是构建时空地理本体实例的基础和参考。本文基于GML规范及时空推理理论提出了一种时空地理本体模型的框架,并详细阐述了其组成:要素模型、几何模型、空间关系模型、时态模型中类的关系和所涉及到的属性定义,并基于该本体模型给出了应用实例--行政区划本体设计和构建方法。文中所提出的时空地理本体模型,对开展面向不同应用的地理本体实例的构建和共享研究具有一定参考意义。