基于空间信息网络集成的全要素数据模型

首先针对空间信息网络集成中多数据模型集成的问题,分析了栅格、矢量和混合数据模型的特点,然后提出了一种按层次的矢量栅格一体化全要素模型。该模型将实现世界的所有对象均按层次以要素划分与描述,所有数据均以矢量方式进行组织,可以同时描述基于矢量、栅格、三维等模型的数据,克服了目前在空间信息网络集成应用中基于不同模型数据之间不能很好地集成、进行空间分析的缺点。最后构建并给出了点、线、面、体四种基本要素的具体数据结构,针对具体实例进行了分析与描述,并阐述了该模型的特点。     

Generating and updating multiplicatively weighted Voronoi diagrams for point,line and polygon features in GIS

A Voronoi diagram is an interdisciplinary concept that has been applied to many fields. In geographic information systems (GIS), existing capabilities for generating Voronoi diagrams normally focus on ordinary (not weighted) point (not linear or area) features. For better integration of Voronoi diagram models and GIS, a raster-based approach is developed, and implemented seamlessly as an ArcGIS extension using ArcObjects. In this paper, the methodology and implementation of the extension are described, and examples are provided for ordinary or weighted point, line, and polygon features. Advantages and limitations of the extensions are also discussed. The extension has the following features: (1) it works for point, line, and polygon vector features; (2) it can generate both ordinary and multiplicatively weighted Voronoi diagrams in vector format; (3) it can assign non-spatial attributes of input features to Voronoi cells through spatial joining; and (4) it can produce an ordinary or a weighted Euclidean distance raster dataset for spatial modeling applications. The results can be conveniently combined with other GIS datasets to support both vector-based spatial analysis and raster-based spatial modeling.     

栅格数据地理信息系统(Raster GIS)关键技术分析

数据是地理信息系统的基础,强大的地理信息分析功能对地图数据有很高的要求.国内外大多数应用型地理信息系统都是基于矢量地图数据格式的.这样的系统在提供便利操作的同时,增加了系统开发成本和开发周期.如果建立基于栅格数据的地理信息系统,不需要数字化编辑处理地图数据,节省了矢量化数据的成本,并且地图显示更为形象、直观.在分析栅格数据和矢量数据的基础上,探讨了基于栅格数据的地理信息系统体系框架,并就基于栅格数据的地理信息系统开发中的基本地图操作、属性查询、地图分析等关键技术进行研究,提出了一些思路和解决办法.同时,将该技术成功应用到军事演习系统中,取得了良好的效果.     

基于GIS多源栅格数据的模糊综合评价模型

栅格是地球信息科学中大量使用的信息单元,其研究结果具有真正空间性的意义,而且可方便建立各种复杂数学模型。模糊综合评价方法是目前多指标综合评价实践中应用最广的方法之一。为了将模糊综合评价方法应用于空间栅格数据中,首先分析了模糊综合评价方法的原理及方法,然后以多源栅格数据为基础,以GIS空间叠置分析功能为手段,建立模糊综合评价GIS模型,并成功应用于实例中。实验结果表明,该模型能够较好地解决多源栅格数据的模糊综合评价问题。     

Voronoi图k阶邻近并行矩阵迭代算法

针对Voronoi图k阶邻近矢量法构建复杂发生元困难,栅格法耗时长、精度受限等问题,提出了一种基于矩阵迭代的并行计算方法。以刀片机作为并行计算的硬件平台,采用Arcgis软件将MapInfo格式矢量数据转换为栅格数据,实现了MPI并行环境中Voronoi图k阶邻近的栅格计算新方法。实验结果表明,改进后的Voronoi图k阶邻近栅格并行算法明显地提高了计算效率,且在栅格Voronoi图精度较高时,运行时间的拐点后移,加速比提高。     

Basic Topological Models for Spatial Entities in 3-Dimensional Space

In recent years, models of spatial relations, especially topological relations, have attracted much attention from the GIS community. In this paper, some basic topologic models for spatial entities in both vector and raster spaces are discussed.It has been suggested that, in vector space, an open set in 1-D space may not be an open set any more in 2-D and 3-D spaces. Similarly, an open set in 2-D vector space may also not be an open set any more in 3-D vector spaces. As a result, fundamental topological concepts such as boundary and interior are not valid any more when a lower dimensional spatial entity is embedded in higher dimensional space. For example, in 2-D, a line has no interior and the line itself (not its two end-points) forms a boundary. Failure to recognize this fundamental topological property will lead to topological paradox. It has also been stated that the topological models for raster entities are different in Z ² and R ². There are different types of possible boundaries depending on the definition of adjacency or connectedness. If connectedness is not carefully defined, topological paradox may also occur. In raster space, the basic topological concept in vector space—connectedness—is implicitly inherited. This is why the topological properties of spatial entities can also be studied in raster space. Study of entities in raster (discrete) space could be a more efficient method than in vector space, as the expression of spatial entities in discrete space is more explicit than that in connected space.     

"数字烟草"中空间数据的集成与管理方法

"数字农业"是21世纪农业发展的必然趋势,也是"数字地球"的重要组成部分。而"数字烟草"是"数字农业"中的具体体现,是集GIS、GPS和RS于一体的大型系统。本文针对烟草数据的特点,利用空间数据引擎(SDE)与数据库管理系统(DBMS),从空间数据库的总体设计到栅格、矢量的存储结构进行了系统深入的研究,给出了一套数字烟草3S空间信息集成和管理的方法,并将其成功地应用到空间数据库的建设中。     

基于栅格数据的空间聚类

空间聚类是GIS空间分析的主要内容之一,传统矢量空间聚类算法存在数据冗余、结果不直观等弊端,介绍了基于栅格数据的空间聚类,并且针对现下主流的网格和密度方法的聚类算法存在效率和质量问题,提出了与栅格相结合的聚类挖掘算法,以期得到时间效率和聚类质量上的提高。     

一种适合掌上电脑GIS矢量的栅格存储数据结构的研究

提出了一种适应于以掌上电脑为硬件平台的GIS数据存储数据结构设计技术 ,即基于矢量的栅格化存储结构 ,该数据结构适应于以掌上电脑为代表的小型嵌入式智能移动终端图形显示。     

The enhancement of the cell-based GIS analyses with fuzzy processing capabilities

In order to store and process natural phenomena in Geographic Information Systems (GIS) it is necessary to model the real world to form computational representation. Since classical set theory is used in conventional GIS softwares to model uncertain real world, the natural variability in the environmental phenomena cannot be modeled appropriately. Because, pervasive imprecision of the real world is unavoidably reduced to artificially precise spatial entities when the conventional crisp logic is used for modeling.An alternative approach is the fuzzy set theory, which provides a formal framework to represent and reason with uncertain information. In addition, linguistic variable concept in a fuzzy logic system is useful for communicating concepts and knowledge with human beings. FuzzyCell is a system designed and implemented to enhance commercial GIS software, namely ArcMap^® with fuzzy set theory. FuzzyCell allows users to (a) incorporate human knowledge and experience in the form of linguistically defined variables into GIS-based spatial analyses, (b) handle imprecision in the decision-making processes, and (c) approximate complex ill-defined problems in decision-making processes and classification. It provides eight membership functions, inference methods, methods for rule aggregation, operators for set operations and methods for defuzzification.The operation of FuzzyCell is presented through case studies, which demonstrate its application for classification and decision-making processes. This paper shows how fuzzy logic approach may contribute to a better representation and reasoning with imprecise concepts, which are inherent characteristics of geographic data stored and processed in GIS.     

GRASS的特点,功能与发展

地理资源分析支持系统(GRASS)是一个基于栅格的、具有矢量分析功能的地理信息系统,也是图像处理系统和图件生成系统。它是第一个以工作站为硬件支撑、在 U-NIX 操作系统下运行的地理信息系统。其功能包括:数据输入、地理分析(栅格、矢量、点)、多光谱图像处理、地图显示。分别介绍了 GRASS 在目前以及未来五年主要的设计和实施目标,并由此认为,GRASS 将成为地理信息系统领域的一支后起之秀。     

栅格地图识别的专家系统模型

数据获取是ＧＩＳ的基本组成部件。地图数据依然是大多数ＧＩＳ的主要数据源。如何实现地图数据的快速转换已成为ＧＩＳ迅速发展的一个“瓶颈”。本文基于对地图识别所需知识种类、目标符号描述模型、知识表示方法及知识利用机制的详细研究，提出了一个栅格地图识别的专家系统模型。     

拓扑关系形式化描述的基本问题与研究进展

拓扑关系是GIS中空间目标之间最基本也是最重要的关系之一,在GIS空间数据建模、空间查询、空间分析、空间推理、制图综合等过程中起着重要的作用。该文首先介绍了不同的空间数据模型中拓扑信息的表达模式,然后重点回顾和评述了拓扑关系的建模方法以及拓扑关系形式化模型,并探讨了目前研究中存在的问题和有待进一步研究的工作。     

模糊栅格区域的层次拓扑关系模型

空间区域拓扑关系建模是空间推理和地理信息系统(GIS)等领域的一个主要研究内容,近年来模糊空间区域建模及其拓扑关系分析显现出越来越重要的作用．根据栅格数据模型下模糊区域的特征和实际应用领域中拓扑关系分析的特点,提出了一种模糊栅格区域的层次拓扑关系模型,该模型利用3个谓词的真值来分析栅格区域间的拓扑关系,将分明栅格区域作为特例统一处理,能够根据谓词的多种真值实现模糊栅格区域在多个层次上的拓扑关系分析．该模型表达能力强、易于实现,并且在实际应用中得到了令人满意的结果．     

空间对象及其拓扑关系

论文首先讨论了传统的地理信息系统中空间对象的空间数据模型,提出了面向对象的层次矢量数据模型。然后定性地分析了空间对象点与点、点与线和点与区域之间的拓扑关系,并给出了一种形式化表达空间对象成分拓扑关系的模型。最后,将这种模型与空间对象之间的拓扑关系结合起来,使其可以方便地处理地理信息系统中的对象间的拓扑关系。     

GIS中最短路径的求取及三维可视化

最短路径是GIS网络分析的主要问题之一,而经典的Dijkstra算法是目前解决这一问题的理论基础。论文在Dijkstra算法的基础上,根据Shape矢量地图的自身特点,对算法的存储结构和算法过程进行了相应的设计,完成了最短路径的显示。并且最终分别利用一种求交和插值算法,结合OpenGL实现了最短路径在三维地形(基于规则格网)中的可视化,从而为用户提供了一个更加真实沉浸的可视化环境。     

透射率全局估计航空影像去雾算法

针对雾霾天气会导致航空影像的色彩失真、信息损失，对影像的后期处理和判读造成了负面影响，以暗原色先验为理论基础，结合航空影像的成像特点和景物内容特点提出一种针对航空影像的去雾算法。首先，获取航空影像透射率图并对其自动分割；其次，对影像透射率全局估计和局部优化；最后，根据大气物理模型对影像恢复处理。选取了山区、村镇、城市等各种场景近20组航空影像进行试验，从主观和客观两方面对算法效果进行评价，结果表明该算法具有处理效果稳定、鲁棒性强的特点。     

统一对象模型—对GIS融入IT的认识

The process of manufacturing tools by human being has experienced three stages material tools,energy tools and information tools. Information tools compose information system in the form of systems. Information systems are mapping of entities and relationships between them in real world. It composes of objects and relationships,objects can be classified into Facility Objects and Domain Objects, Domain Objects are inheritance and extension of Software Facility Objects ,Software Facility Objects are generalization and abstraction of Domain Objects. Information systems are digital model of the real world; the core problems of IT development are modeling the real world. The development of GIS extends the current object model,to construct a Unified Object Model with spatial property. It makes IT modeling the real world more effectually,information is organized and analyzed in the spatial framework,it will improve the unification of spatial and temporal recognition in IT and promote the development of knowledge tools. Current GIS technology is suitable for resolving the macro spatial problems,Micro GIS must be developed to solve the micro spatial problem.     

矢栅一体化的三维地形可视化研究

三维地形可视化是三维GIS中的一个重要功能。由于传统的地形可视化仅仅考虑了三维地形的真实显示,因此忽略了GIS中对空间数据的分析功能,文章探讨了适合在三维地形上矢量栅格数据一体化显示的方法,使用空间插值的方法在栅格纹理上叠加矢量图形。矢量数据的加入为在三维地形上进行空间分析提供了可能性。笔者将该方法应用于荆江地区的三维地形显示,取得了较好的效果。     

基于空间近邻查询的移动医疗呼叫算法

随着大数据时代的到来，传统的计算机因为单机资源有限、运行速度慢、分布式处理支持差，已满足不了现行的医疗体系中的大数据处理需求，基于时空数据的移动医疗呼叫系统方法可以很好地解决这些问题。在移动云计算环境下研究[k]最近邻查询算法是当前一个热点问题，支持可扩展和分布式的空间数据索引对于kNN查询的效率影响很大，目前已有的查询算法不适合并行化或者会导致内容冗余。将MapReduce分布式处理技术与空间kNN查询方法相结合，设计可以快速检索到满足用户查询需求的医生位置信息的移动医疗呼叫算法。提出并构建了一个新的分布式空间数据索引方法：倒排Voronoi图索引，它将倒排索引和Voronoi图索引进行结合；提出了一种基于MapReduce的利用Voronoi图来处理kNN查询的高效算法，其在分布式环境下可以有效提高查询效率；用真实的和仿真的数据集来进行大量实验评估，实验结果表明所提出的方法具有良好的高效性和可扩展性。