在对应用集成及其发展分析的基础上,将Web Services技术运用到空间信息应用集成,提出和建立了面向服务的空间信息应用集成框架,包括Web应用层、服务集成层、服务层和UDDI等4个组成部分。通过该框架,可以实现空间信息集成、服务集成和应用集成。论文解决了空间信息应用集成框架中的2个关键问题:(1)提出了分别从数据层次和业务层次对原有系统集成的解决方案,在数据层次上,提出了基于XML/GML的空间数据封装和基于Web服务接口的空间数据封装策略;在业务层次上,提出根据系统的功能模块和业务逻辑分别进行封装的策略;(2)提出了空间信息Web服务链接和服务组合的串联、并联和混联模式,通过三种模式服务链的设计,可以实现多个服务的链接和组合,从而完成空间信息以及应用集成。

清末与民国初期调绘了大范围的、内容较为详尽的1 ∶2.5万至1 ∶20万比例尺地图,是研究20世纪初中国历史的宝贵资料。为高效利用这些地图资源,评估地图精度提供了基础性的图件。针对民国初期河南陆地测量局调绘的1 ∶10万河南省地图,应用ArcGIS软件将民国地图与当代地图作对比,对其精度进行了系统分析和初步解释。分析表明:①全省范围内地图精度分布不均匀,经线方向平均向西偏移6.28'、纬线方向平均向南移2.23',标准差分别为3.76和2.51。②纬线方向绝对精度和相对精度总体上高于经线方向;同时,误差分布呈现空间自相关特征,经向误差Moran's I指数为0.85(Z=57),纬向指数为0.69(Z=46)。③平原地区地图相对精度高于山区。④地图误差分布呈现三种模式:位置偏移较小,偏移较大但偏移向量保持一致,以及偏移较大且方向不一致。民国地图误差与《清史稿》记载的经纬度误差具有较强的相关性,由此提出的一个初步推论:民国地图调查作业中采用了晚清时期的经纬度成果。但有些地区利用了较新的成果,也有部分地区参照或转绘了质量较差的旧地图。本研究为民国初期河南省地图的进一步利用提供了依据,也对同期地图的利用具有借鉴价值。

本文以云南省丽江市拉市海高原湿地生态系统核心区为研究区域,利用区域生态系统功能监测指标和自然环境及人文活动因素指标,对拉市海高原湿地生态系统的健康状况进行空间综合评估分析。首先,根据当前生态系统的状况和高原湿地生态系统的特征,结合湿地保护区开展的系列生态系统功能监测项目及其指标,并充分考虑评估模型的系统性、科学性和实际操作的可行性,构建了拉市海高原湿地生态系统健康评价的指标和指标体系。然后,采用层次分析方法(AHP),融合自然综合指标、人文因素指标在内的生态系统健康综合评价模型,确定6级的生态系统健康评估标准;最后,根据空间评价模型和数据资源,对各个指标权重进行分析计算,得出拉市海高原湿地生态系统的健康状况的空间分布。研究结果表明,拉市海高原湿地的生态系统健康状况良好。按照划定的6级标准,其中,稳定区和较稳定区面积9 358.93hm²,占研究区域总面积的61%,脆弱区和较脆弱区面积为6 058.46hm²,占总面积的39%。整个研究区域内不存在很稳定区和极稳定区,这为高原湿地生态系统的综合管理及发展规划提供了依据。

目前,以水文模型提取流域水系已成为水文科学研究中的热点问题。但用DEM提取流域水系的方法不能解决流域水系唯一性的问题。故本文在没有流域纸质水系图或遥感数据的前提下,提出以DEM提取流域水系的河源最小误差法,即通过建立实际河源与提取水系河源两点之间的距离误差与网格数大小的相互关系,以两点之间误差最小为原则解决流域水系提取唯一性问题。以晋江流域为例,30m分辨率的数字高程模型(DEM)为基础数据,采用河源最小误差法提取了晋江流域水系。结果表明,最小河流长度为42m时,实际河源与提取水系河源的距离误差达到最小,相应的晋江流域的水系分维值为1.389,表明该法是提取流域水系较合理可行的算法。

插件式太湖水污染扩散模拟系统,基于三维水体污染扩散模型,结合GIS技术和三维可视化技术,再现了水体污染物运移扩散的时空分布特征与动态演进过程。为了保证系统的可扩展性,需要一种松散的耦合机制。插件技术可以有效地降低系统功能模块间的耦合,把插件技术引入GIS的二次开发可以赋予系统动态可扩展性。本文首先,介绍插件式系统的一般结构,然后,依据水污染扩散模拟的实现流程,设计系统的宿主程序和各功能插件,并在此基础上,实现了插件式太湖水污染扩散模拟系统,对插件技术在GIS的二次开发中的应用做出了有益的尝试。通过插件这种松散的耦合机制,插件式太湖水污染扩散模拟系统,具有良好的动态可扩展性,可在不影响已部署系统的前提下,快速地纳入新的功能插件,扩展系统功能。

网络地图可以快捷地提供海量空间数据,用户可通过其提供的API方便地将其嵌入到定制的网络应用中,同样,将其集成到功能丰富的GIS桌面系统中是必要的、有益的。但目前主流的网络地图如Google地图、Bing地图等,与主流GIS桌面系统所支持的OGC的WFS、WMS、WCS等空间数据服务发布规范不兼容,因而不能被GIS桌面系统直接使用。为了解决这一问题,本文提出了一种将二者集成的思路与方法,即利用网络地图的可下载性和GIS桌面系统的可扩展性,采用配置机制实现统一编程接口,将不同站点、不同类型的网络地图作为GIS桌面系统的自定义图层处理。在实验验证中,我们采用ArcGIS Desktop作为实验平台,以自定义扩展模块实现功能,以自定义工具条实现用户访问界面,将Google中文和英文地图、Bing地图、Esri在线地图等4类12种大型网络地图以自定义图层的形式实时、动态、全比例尺地加载到ArcGIS Desktop中,供显示、利用,实现了独立桌面系统和独立网站之间的连接。本文提出的方法具有一定的实用价值和较广泛的应用前景,对实现类似的集成和定义网络地图访问接口标准具有参考价值。

现有的3D-GIS空间数据结构在构建地下数据及地上－地表－地下三维空间对象一体化表达方面存在不足。本研究扩展了传统GIS三维空间数据结构,提出了地上－地表－地下三维空间对象一体化表达模型,并在关键技术研究基础上,用C# + OpenGL实现了模型可视化,并实现了地上－地表－地下三维空间对象浏览、查询、剖面分析等功能。此研究成果应用到了三峡库区高切坡监测预警信息系统中,突破了传统三维空间可视化表达和空间数据结构的局限,具有重要的理论和实践意义。

传统的空间关联规则挖掘,一般是使用属性关联规则的挖掘算法,对空间数据进行泛化处理,不考虑空间数据的空间自相关性,也没有考虑空间自相关与空间关联规则的关系。本文运用改进的Apriori算法对某一数据进行空间关联规则挖掘,并对同一数据进行空间自相关分析,比较两种方法反映的属性的相关性,探讨了数据的空间自相关性对空间关联规则挖掘的影响。论文采用2000年英国的HAYFEVE患病数据集和当时的气温、降雨数据作为实验数据。采用两种方法处理相同的数据集,即Apriori方法和空间自相关方法,发现二者的结果中所得的一项关联规则和二项关联规则一致,证明了通过研究数据的空间自相关性也能获得准确的关联规则,且数据的空间自相关性对关联规则的挖掘存在作用和影响。如何定量度量一元空间自相关对空间关联规则的影响,以及利用二元空间自相关结果作为空间关联规则候挖掘的候选频繁项集,进而提高挖掘效率是本文的进一步工作。