GIS的空间关系表达及计算研究综述

对GIS的空间关系表达及计算研究进行了综述,阐述了GIS中空间关系的定义、分类与特征,详细分析了拓扑关系、方向关系和距离关系三种基本的空间关系的表达方式,探讨了几种主要的空间关系的计算方法与模型以及它们的适用范围和优缺点。     

GIS面目标间空间关系的集成表达方法

以面目标为研究对象,采用分解与组合的研究策略,提出了一种集成两个面目标间各种类型空间关系信息的表达方法。在该方法中,首先将空间关系分类为拓扑关系、方向关系和距离关系。针对每一类关系,分解为局部拓扑关系（即交分量类型）、局部方向关系和局部距离关系。其中局部方向关系和局部距离关系是根据相邻局部拓扑关系进行定义的。然后对这些局部关系进行区分,并按照一定顺序进行组合,从而建立一个集拓扑、方向和距离为一体的空间关系表达框架。最后,给出了各种类型空间关系信息集成表达的实现方法,通过实验例证了所提方法的可行性。     

GIS拓扑空间关系描述的探究

空间关系是GIS的重要理论问题之一,在GIS数据建模、空间查询、空间分析、空间推理、制图综合、地图理解等过程中起着重要作用。而拓扑空间关系是空间关系的重点和难点,其描述理论一直是研究的热点。本文主要论述了拓扑空间关系描述的研究进展和成果。     

空间区域拓扑关系分析方法综述

空间关系形式化模型的发展是空间推理、地理信息系统(geographic information systems,简称GIS)、计算机视觉等领域中的一个非常重要的主题,近年来受到相关领域研究者的极大关注,特别是在空间区域间拓扑关系模型的研究方面取得了很大进展.介绍了区域间拓扑关系形式化分析的主要研究内容、研究方法和研究进展,并探讨了目前存在的问题和今后的发展方向.     

GIS中拓扑关系及空间推理研究

通过研究分析GIS中的核心问题——空间拓扑关系,将空间推理引入拓扑关系的研究中,并在拓扑推理的基础上,提出加入方向关系的推理机制,最后给出了推理的模型。     

空间拓扑关系判断方法的研究

空间拓扑关系是空间分析中的重要部分。如何有效地进行空间拓扑关系的生成和判断，将直接影响到GIS系统的有效性，本在借助已有的拓扑关系识别规则。并分析其思路的基础上，提出了一种利用解析几何的思想来进行空问拓扑关系判断的新方法。     

基于MapObjects的空间拓扑关系的建立

MO(MapObjects)是广泛应用于GIS软件开发的组件,但是它的数据模型的局限性决定了它不能够独立支持空间拓扑关系。而空间拓扑关系是GIS中空间分析的基础,从而限制了它在空间分析方面的应用。该文针对MO不能独立支持空间拓扑关系的问题,分析了空间拓扑关系和MO的空间数据模型,设计了用于存储拓扑关系数据的数据库,给出了建立空间拓扑关系的过程,提出并实现了一种基于MO的空间拓扑关系的建立方法,扩展了MO的空间分析功能,拓展了MO的应用范围。     

不确定性空间关系

空间关系在空间查询语言、基于内容的数据检索及空间分析中有重要作用。不确定性是空间关系的固有特性，但至今没有受到研究人员的足够重视。为了使人们对该理论有个概略了解，首先给出了空间关系不确定性的定义、内涵及其对空间关系应用的影响；然后从数据的不确定性、认知的不确定性以及空间关系分析处理的不确定性等3个方面详细地分析了空间关系不确定性的来源，同时提出了空间关系不确定性的处理方式，并以空间关系不确定性的3个来源为标准，评价并指出了定性空间关系表达方法的不足之处；最后，给出了用模糊集方法研究模糊空间关系的框架和主要内容，以便为不确定性空间关系的研究奠定基础。     

空间关系推理的研究方法

空间关系推理在地理信息系统、空间数据挖掘、模式识别、机器人学、专家系统、图形与图像处理和自然语言理解等方面具有广泛的应用。近年来,国内外专家对空间关系推理进行了大量的研究,取得了一系列的研究成果。介绍了国内外在空间关系推理方面的研究方法和研究成果,并且进行了比较和分析,概括了已有方法的特点和不足,讨论了该领域未来的研究重点和难点。     

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。     

空间网络间的空间关系的表示和推理

空间网络间的空间关系的表示和推理在空间数据库领域具有重要的意义.为了对复杂的空间网络间的空间关系进行定义和区分,首先提出了空间网络间的空间关系的谓词表示和交集模型表示方法,给出了空间网络间的空间关系模型的特征条件式和蕴涵条件式,进一步给出了空间网络间的空间关系的划分定理和推论;系统研究了空间网络间的空间关系的推理方法,针对空间网络间的空间关系推理特点,提出了推理相斥规则和推理蕴涵规则.研究成果为空间网络间的空间关系在空间数据库中的应用奠定了基础,极大地增强了空间数据库处理复杂对象的空间关系的能力.     

Multi-level Topological Relations Between Spatial Regions Based Upon Topological Invariants

Topological relations have played important roles in spatial query, analysis and reasoning. In a two-dimensional space (IR²), most existing topological models can distinguish the eight basic topological relations between two spatial regions. Due to the arbitrariness and complexity of topological relations between spatial regions, it is difficult for these models to describe the order property of transformations among the topological relations, which is important for detailed analysis of spatial relations. In order to overcome the insufficiency in existing models, a multi-level modeling approach is employed to describe all the necessary details of region–region relations based upon topological invariants. In this approach, a set of hierarchically topological invariants is defined based upon the boundary–boundary intersection set (BBIS) of two involved regions. These topological invariants are classified into three levels based upon spatial set concept proposed, which include content, dimension and separation number at the set level, the element type at the element level, and the sequence at the integrated level. Corresponding to these hierarchical invariants, multi-level formal models of topological relations between spatial regions are built. A practical example is provided to illustrate the use of the approach presented in this paper.

Part and Complement: Fundamental Concepts in Spatial Relations

The spatial world consists of regions and relationships between regions. Examples of such relationships are that two regions are disjoint or that one is a proper part of the other. The formal specification of spatial relations is an important part of any formal ontology used in qualitative spatial reasoning or geographical information systems. Various schemes of relationships have been proposed and basic schemes have been extended to deal with vague regions, coarse regions, regions varying over time, and so on. The principal aim of this paper is not to propose further schemes, but to provide a uniform framework within which several existing schemes can be understood, and upon which further schemes can be constructed in a principled manner. This framework is based on the fundamental concepts of part and of complement. By varying these concepts, for example, allowing a part-of relation taking values in a lattice of truth values beyond the two-valued Boolean case, we obtain a family of schemes of spatial relations. The viability of this approach to spatial relations as parameterized by the concepts of part and complement is demonstrated by showing how it encompasses the RCC5 and RCC8 schemes as well as the case of egg–yolk regions.     

基于区域伸缩的空间关系表示

区域连接演算(RCC)是定性空间推理的重要基础理论之一.但由于缺乏必要的度量,RCC只是粗略地描述空间拓扑关系而难以对其更准确地描述,也难以利用RCC描述除拓扑关系之外的其它空间关系,如距离、方向等.本文在RCC理论的基础上,提出了区域伸缩演算(RESC).RESC增加了一个全等CG的原始空间关系,引入了两个新颖的对区域的演算函数,即区域延伸和区域收缩,从而给出了一种以区域为单位的形式化的度量方法.利用RESC,不仅可以扩展RCC-8拓扑关系,而且能以灵活多样的粒度来描述区域间的距离关系、方向关系、位置关系以及运动关系.RESC增强了RCC的空间关系表示能力,拓展了RCC理论的适用范围.     

面目标间拓扑关系的形式化描述

为了更有效地描述和区分空间面目标间的拓扑关系,本文在4交差模型的基础上,结合两面目标交集的维数和边界交集的分离数,建立相应的面目标间的拓扑关系形式化描述模型。该模型可以进一步区分4交差模型无法区分的相接、交叠、覆盖于和覆盖的拓扑关系。     

Efficient Implementation of Semantic Relations in Lexical Databases

In this paper we develop a formalization of semantic relations that facilitates efficient implementations of relations in lexical databases or knowledge representation systems using bases. The formalization of relations is based on a modeling of hierarchical relations in Formal Concept Analysis. Further, relations are analyzed according to Relational Concept Analysis, which allows a representation of semantic relations consisting of relational components and quantificational tags. This representation utilizes mathematical properties of semantic relations. The quantificational tags imply inheritance rules among semantic relations that can be used to check the consistency of relations and to reduce the redundancy in implementations by storing only the basis elements of semantic relations. The research presented in this paper is an example of an application of Relational Concept Analysis to lexical databases and knowledge representation systems (cf. Priss 1996) which is part of a larger framework of research on natural language analysis and formalization.     

GIS中由单种细节方向关系推理拓扑关系的方法

介绍了一种用细节方向关系来处理与参照对象内部有关方向的方法,以弥补外部方向关系的不足;提出了描述两个方向关系之间的关系的九交模型,并得到了19条根据细节方向关系推理拓扑关系的规则,通过这些规则即可得到未知的拓扑关系,而不需要任何几何计算．由于规则推理比几何计算速度快、内存消耗小,因此推理能够提高基于空间关系的空间数据查询的速度和效率。     

3维空间线与体对象间的拓扑关系完备性研究

线与体是3维空间中两类重要的空间对象,对其之间的拓扑关系进行研究在地矿开采、交通运输等很多领域都有非常重要的应用价值。为了准确高效地对3维空间线与体,特别是复杂对象间的拓扑关系进行分析,首先定义了一类基本空间对象,同时用9交模型来表达空间对象之间的拓扑关系;然后利用线与体之间的9条否定规则推导出基本线与体之间可能存在的11种拓扑关系,再利用复合推导的方法来得到复合线对象与体之间的19种拓扑关系;最后得出了用于推导分析复杂线与体之间拓扑关系的算法。经过详细分析与讨论,证明了这些拓扑关系具有完备性。实践表明,利用完备拓扑关系,不仅可以保证推导分析算法的正确性,也能极大简化复杂线对象与体对象间拓扑关系的分析。     

定性空间表示与定性空间的研究与发展

1 引言空间推理是指利用空间理论和人工智能技术对空间对象建模、描述和表示,并据此对空间对象间的空间关系进行的定性或定量的分析和处理过程。在描述和推断空间对象间的空间关系时,要获得精确、定量的数据通常是不可能的或不必要的,在这种情况下,可能要用到关于空间关系的定性空间推理。定性空间推理是一个