地理信息技术发展的新方向——网格GIS初探

网格GIS是网格及网格计算技术与GIS相结合而形成的新的GIS发展方向,具有空间资源共享、海量空间数据存储与处理、异地协同工作与异构系统支持等功能,在城市管理、房地产管理、资源勘测与调查等方面具有十分重要的作用。本文在分析网格GIS的概念及其特征的基础上,提出了网格GIS的四层结构体系,并简要介绍了网格GIS实现的关键技术。     

空间位置服务平台的构架设计与服务接口实现

通过空间位置服务平台对位置服务领域中众多复杂的空间信息数据进行有效地整合和资源共享, 可以为用户提供综合性的位置应用和服务.利用基于空间信息网格(spatial information grid, SIG) 的分布式思想对空间位置服务平台的架构进行了模型设计和技术实现, 完成了地图数据和定位查询的分布式存储和检索.平台服务接口满足开放位置服务(openlocation service, OpenLS) 规范, 利用XML进行信息编码, 通过HTTP进行数据传输, 介绍了相应的接口内容和调用示例.针对定位信息的更新和传递提出了一种新的基于Push的主动通知机制, 提供与各种定位接口的数据转换和消息处理能力, 高效地实现了位置应用和服务平台之间的消息传递.最后结合MAPGIS平台和CDMA手机定位技术进行了原型系统的实现, 验证了平台理论模型和服务接口的可用性.      

Implementation of the semi-Lagrangian advection scheme on a quasi-uniform overset grid on a sphere

The semi-Lagrangian advection scheme is implemented on a new quasi-uniform overset （Yin-Yang） grid on the sphere. The Yin-Yang grid is a newly developed grid system in spherical geometry with two perpendicularly-oriented latitude-longitude grid components （called Yin and Yang respectively） that overlapp each other, and this effectively avoids the coordinate singularity and the grid convergence near the poles. In this overset grid, the way of transferring data between the Yin and Yang components is the key to maintaining the accuracy and robustness in numerical solutions. A numerical interpolation for boundary data exchange, which maintains the accuracy of the original advection scheme and is computationally efficient, is given in this paper. A standard test of the solid-body advection proposed by Williamson is carried out on the Yin-Yang grid. Numerical results show that the quasi-uniform Yin-Yang grid can get around the problems near the poles, and the numerical accuracy in the original semi-Lagrangian scheme is effectively maintained in the Yin-Yang grid.     

格网计算法在空间格局分析中的应用--以贵州景观空间格局分析为例

格网地图与格网计算都是基于空间坐标系统来描述、分析、虚拟区域地理现象的有效方法之一。在空间格局分析应用中具有广阔的前景。景观类型的格网地图不仅能反映它们的空间分布,还能反映它们各自占据的生态空间情况。同时,格网地图还能将景观的空间异质性定量化、空间化和图形可视化表达。在格网地图和格网分析法的基础上,可以利用空间自相关分析、半方差分析等空间统计分析方法对景观的空间格局作进一步的深入研究。     

网格嵌套技术对一次中尺度对流系统降水过程模拟的影响

利用非静力中尺度模式MM5对2002年7月22日12:00~23日12:00(世界时,下同)长江流域的一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟试验,主要讨论了网格嵌套技术对降水和中尺度对流系统的影响。结果表明:三重嵌套在D1,D2域选用积云参数化方案后,模拟的雨区收缩,虚假降水中心相对减少,降水强度及分布更接近观测值。在模式非线性动力、热力及湿物理过程共同驱动下,通过嵌套网格的双向相互作用,使可分辨云尺度的细网格域D3将其信息通过嵌套边界向次细网格域D2传递,然后再通过D2域边界向粗网格域D1域传递。同样,动力、热力反馈也会反向进行。结果将有助于改进各网格域的预报效果。但对D1网格域系统位置及其发展演变过程的影响相对小些;另外,通过双向多重嵌套,可提高模式预报区域的分辨率,特别是提高模式关键预报区域的分辨率,这也就有可能改进预报的中尺度物理场,使其能够较真实地描写大气实况。     

京津冀城镇体系与水系结构的时空关系研究

京津冀地区人水关系矛盾突出,分形可以有效描述城镇体系和水系时空演化特征,从而揭示两者演化关系,为城市问题的解决提供一些理论和经验依据。论文采用分形理论中的网格维数和多分维谱,首先分别刻画了两者的时空演化特征,其次探讨了城镇体系和水系结构之间的时空关系,最后探究了水系结构退化的影响因素。主要结论有：① 1990—2010年,京津冀地区建设用地的网格维数升高、自相似性增强、从集聚向分散转变,意味着建设用地朝着空间填充程度增强、有序、分散的方向发展,而水系反之,证明两者具有不同的时空演化方向;② 21世纪10年代,京津冀的人水关系十分紧张,南水北调虽然缓和了京津冀用水问题,改善了大尺度上的水系结构,但在小尺度上改善有限;③ 越靠近城市中心,建设用地分形形态发育越成熟,结构越有序,越靠近外围越混乱无序;④ 京津冀地区水系退化,由自然和人为两方面因素造成,21世纪以后人为因素的影响较为显著。针对京津冀地区水系退化,提出如下政策建议：在城市建设过程中,一方面科学规划城市水系,重视低等级水系的保护;另一方面节约集约利用水资源,完善水资源管理机制。未来,需要进一步探索城市发展和水系的非线性关系,为城市可持续发展提供依据。     

基于自然间断点分级法的土地利用数据网格化分析

土地利用在自然资源统一管理中扮演着重要角色,面对不同区域和年份的数据,统一分析比对口径尤为重要,同时也应反映出相互之间的差异。本文以宜兴市2009年和2017年土地利用现状数据为数据源,首先使用统一的分类标准提取用地类型中的3大类,通过不同大小的单元划分尝试和结果分析,发现适用于该数据的网格尺度大小;然后基于自然间断点分级法进行分级范围划定,对宜兴市三类用地类型的分布和变化趋势进行综合分析,较为真实地反映了宜兴市用地情况;最后通过选用合适的空间尺度和分级范围划定方法,进而构建一个兼具操作性和科学性的土地利用数据网格化方法,为自然资源部门统筹管理和综合治理提供依据。     

一种云端一体化的土地督察遥感监测方法

针对目前土地遥感监测工作中存在的监测频次低和数据现势性差等问题,通过统筹获取国产卫星影像数据提升监测频次,设计了多源遥感影像的空间网格组织和调度方法,改变传统的影像切片发布模式,建立实时影像服务方法,大幅提升了土地督察遥感监测时效。通过在国家土地督察济南局试点应用,研发了云端一体化的土地督察遥感监测服务平台,实践证明基于空间网格的影像组织管理效率优于传统金字塔切片管理模式,有效支撑了违法用地、永久基本农田保护和城市开发边界突破等监测预警,应用成效显著。     

多重加密格网内插法坐标转换

我国CGCS2000坐标系启用后,各地均面临着大批量、多类型、多坐标系成果数据坐标转换的需求,而国家大地坐标系、地心坐标系及独立坐标系之间的转换参数属于绝密级别,保密要求高,因此给实际应用带来了困难。顾及与参数法坐标转换成果的一致性及数据的安全要求,本文提出了多重加密格网内插坐标转换方法,研制了适用于多种数据格式的二/三维格网坐标转换软件,并将该算法应用于CORS服务,通过实例验证了该方法的可靠性与实用性。     

基于2 m格网点云数据的高精度DEM制作第三次国土调查坡度图

地形地貌随着时间的推移时刻发生变化,以高精度数字高程模型（EDE）数据制作坡度图,进而计算田坎系数,更精准地进行耕地面积计算及统计。以2 m格网点云数据生成的DEM数据为基础,按照第三次全国国土调查的相关技术要求,根据耕地坡度分级要求进行分级,生成坡度分级栅格数据图。对坡度分级栅格数据图进行矢量化,生成坡度分级矢量化数据。对矢量化数据进行图斑综合、界线平滑、拓扑重建、数据裁切等处理,制作完成调查区域坡度图及相关属性数据制作。并对生产的坡度图成果进行分析,找出不同尺度格网生产的坡度图的技术差异,并对高精度坡度的应用进行了展望。