格网技术对地理信息系统应用与发展影响的分析

格网技术作为新一代的 Web技术 ,必将深刻影响地理信息系统的发展。格网计算为数据密集型空间分析提供了计算资源支持。数据格网为海量空间数据分布式存储、管理、传输、分析提供了一体化的解决方法。格网技术为 VRGIS实时场景渲染和海量场景数据存储以及 GIS互操作问题的解决提供了一种新的思路。利用格网中的智能体组件动态组装应用软件将对 GIS应用开发方式产生重大影响。通过建立空间信息格网可以实现我国地理信息系统产业跨越式发展。     

空间索引技术及其GIS应用综述

空间索引技术可提供高效的空间数据组织与管理方式,以支撑海量空间数据的挖掘与分析。针对当前空间索引存在的知识体系不明晰、选择难等问题,该文通过文献调查法和CiteSpace工具,依据空间划分及映射方法将空间索引划分为基于树结构、格网、空间填充曲线和地址编码的空间索引四大类,并综述其原理、空间结构、适用范围及在GIS领域的应用,最后对空间索引在数据组织、高效计算、可视化、可靠性等方面的研究进行展望。结论如下：基于树结构的空间索引最具普适性且可以处理多维度及多层次的数据,查询性能依赖于树结构的平衡性及数据的分布;基于格网的空间索引可以均匀划分空间以便于高效范围查询,却不适用于非结构化或动态数据集;基于空间填充曲线的空间索引可以在实现维度压缩的同时保持局部邻近性,但插入或删除数据可能导致整个曲线的重构难以频繁更新;基于地址编码的空间索引将语义地址信息转化为编码信息,便于高效检索,然而语义地址匹配仍存在较大误差和不确定性。研究结果可为空间数据组织和结构设计提供参考。     

江苏区域格网加权平均温度线性模型研究

针对建立区域加权平均温度线性模型的问题,该文提出了将ERA5再分析数据和无线探空数据结合的方法,利用线性回归方法建立单因子和多因子模型,实现对江苏及周边地区的加权平均温度建模。对于有探空站点分布的ERA5格网区域,利用探空数据对ERA5建立的线性Tm模型进行修正,对于无探空站分布的ERA5格网区域使用江苏及周边区域整体修正系数对Tm进行修正。根据2018年数据进行验证,结果表明,本文所建立的单因子模型精度与之相当甚至略优,建立双因子模型的精度提高最大可达10.52%,证明了利用ERA5再分析资料和无线电探空建立江苏区域Tm模型的适用性。     

扩展卡尔曼滤波的虚拟格网伪距差分算法研究

针对传统伪距差分服务端压力大,以及在复杂环境下进行导航定位,某些历元卫星信号弱、卫星数不足、无法连续定位的问题,该文提出了基于扩展卡尔曼滤波算法的虚拟格网伪距差分方法。该方法充分利用先验信息和动力学模型,解决了复杂环境中动态定位结果不连续、定位精度低等问题。为验证算法的有效性,该文分别进行了动态、静态实验,并与最小二乘结果进行对比,实验结果表明:静态模式下,卡尔曼滤波算法比最小二乘算法的定位精度,在N、E、U方向分别提高48.3%、47.1%、52.5%;动态模式下,卡尔曼滤波算法比最小二乘算法更加稳定,更适合复杂环境定位。     

智能手机虚拟格网伪距差分定位方法研究

针对智能手机全球卫星导航定位系统(GNSS)观测数据质量差、定位精度低的问题,该文提出了基于多普勒平滑的格网伪距差分算法.首先对观测数据进行分析、粗差剔除,再利用多普勒观测值对伪距进行平滑,最后利用虚拟格网伪距观测值改正相关误差进行定位.结果 表明:经过手机观测值质量控制,利用多普勒观测值平滑伪距后进行虚拟格网伪距差分,可以得到平面优于1.5m,垂直优于3 m的定位结果.     

格网尺度下福建省生态服务价值的动态评估

以福建省为研究区,采用单位面积价值当量因子法,引入表面积代替投影面积进行价值计算,选取年降水量、土壤保持量、植被净初级生产力等3个动态变化调节因子进行价值修正,在10 km×10 km格网尺度上实现了对福建省2000、2005、2010以及2015年生态服务价值的动态评估,分析了其分布规律与变化趋势.结果表明福建省表面积与投影面积差异较大,平均差异达到15％,局部最大差异达到30％,使用表面积进行ESV计算更加准确;福建省各地降水量、土壤保持能力、植被净初级生产力存在较大差异,将其作为调节因子对ESV计算结果进行修正十分有必要.     

基于三维地理信息行走扩张域模型的研究

根据已有地理信息地形数据,经过地形数据分析和计算,采用六边形连接方式扩张到整个区域的算法,通过坡度信息和行走速率,建立三维地理信息行走扩张域模型,然后对模型进行了优化研究,并在智慧城市及路径规划等方面进行了应用研究.     

基于移动神经网络方法的似大地水准面格网插值方法研究

提出以移动神经网络方法进行似大地水准面格网插值的新方法,利用EGM2008重力场位系数模拟计算我国西部某区域似大地水准面格网数值模型,采用移动神经网络方法插值该区域内100个离散点的高程异常值,将EGM2008重力场模型计算的离散点的高程异常作为"真值"进行比较,两者差值的标准差为0.007 m,结果表明,新方法具有较好的插值效果,验证了神经网络方法的似大地水准面格网插值可行性.     

数字高程模型格网间距对提取地形因子的影响研究

数字高程模型(DEM)作为地面高程信息的数字表示形式,在地学研究领域得到了广泛应用.本文通过对DEM基本原理及其现有表示形式进行分析,提出了数字等高线也是DEM表示形式的观点.随后通过选取4种不同地貌类型的规则格网DEM作为实验区,分析研究了DEM格网间距对坡度、坡面曲率、地表切割深度、地表粗糙度和沟谷密度等地形因子提取的影响,为人们根据地貌类型和应用需求合理选择DEM分辨率提供了参考.     

基于格网化邻域查询的海上船舶救援搜索方法

海洋渔业是高风险行业,各类海洋灾害频繁发生,海上航行、作业环境复杂,因此,海上快速救援对保护渔民的生命财产安全具有重要意义。本文基于空间剖分的格网化编码,提出一种根据有效救援距离和失事船舶位置进行邻域搜索以查找失事船只相邻和最邻近可供救援的船只的方法,其中有效救援距离通过救援船舶的类型和航速来设定,根据有效救援距离设置不同的编码搜索长度。本文将模拟实验区域设定为我国东海海域,随机生成1×10⁴个船位点,在时间检索效率和内存占用两方面,实验结果表明,与传统的船舶间距离的计算方法相比,基于格网化邻域搜索的查询方法编码后船位数据较编码转换前船位数据占用内存空间减少56.47%,同时,编码后检索运算的用户时间是编码前用户时间的17.67%,因此,基于格网化邻域搜索的查询方法占用内存小,且运算效率较高,能够有效提升对遇险船舶邻域救援船只的查询效率。