地理现象的周期性往往掩盖了许多地学规律,这也是地学数据挖掘的一个主要内容。本文以周期表设计了一种时空层次关联规则挖掘方法——PRules-Miner。模型利用周期表的表现形式对时空数据进行组织,并通过两步挖掘过程发现具有"遥相关"地理事物间的变化模式。模型算法分为3个步骤: (1)过滤周期表内无序数据:逐行地提取多周期内时空状态的频繁项,生成新的时空频繁状态表;(2)基于向下闭合引理,对时空频繁状态表中的对象进行时空拓扑匹配,得到时空关联规则候选集;(3)对于候选数据集进行时空拓扑验证,得到时空关联规则集。为证明模型算法的可靠性,应用PO.DAAC提供的20年AVHRR Product 016海表面温度遥感反演数据集和国家气象科学院提供的南京地区降水逐日数据资料,研究大洋暖池与南京降水间的时空关联规则。实践表明,这种挖掘方法具有以下特点:(1)算法基于面向对象思想,对地理对象状态进行独立描述。因此,所得时空关联规则与时空粒度无关,并能够挖掘出时空粒度不一致的地物间的关联关系。(2)算法使用笛卡尔积得到在时空拓扑阈值内匹配的时空候选集,并可以发现时域、空域均不邻接的事物间的时空关联规则,即时延不确定的地理现象的相互关联。

针对单一描述语句表达位置信息的不足,如依赖用户对单一参照物的熟悉程度、定位范围较大而不明确等,本文提出同时采用多种参照物并兼顾多种空间关系的组合描述机制,逐步逼近目标位置,同时弱化用户对参照物的认知依赖。探讨了具有结构特征及与目标物有空间关系约束等不同类型参照物的选取方法,研究了空间关系等相对位置信息的描述参数及其计算方法,并结合空间认知理论将结果转换为对应的自然语言词汇,通过各种类型信息自然语言描述语句的句法模式形成完整的语句,最后在组合描述原则的指导下,将多个描述语句整合为多空间认知层次、多定位结构的位置信息描述语段。经实验对比单句描述与组合描述两种方式,证明后者有助于提高地理目标位置认知与定位的效果。

以遥感数据、数字高程数据等为代表的栅格数据获取技术的进步,以及栅格数据本身适合地学模拟的特点,使得栅格数据应用越来越广泛。当前以定量计算为主的方法难以有效支撑栅格数据分析任务,将可视化引入,充分利用人机协同优势,形成栅格数据地学可视化分析环境是一个较好的解决途径。但是,栅格数据大数据量的特征会引起属性空间可视化时的遮挡问题,分析者难以通过可视化分析环境有效识别有意义的地学模式。本研究主要针对这一问题,在现有方法基础上,提出了一种基于体绘制的层次性栅格数据地学可视化分析环境构建方法。当栅格数据集较大时,采用体绘制方法表达密度信息,避免大数据量引起的遮挡问题;在分析者通过人机交互缩小感兴趣数据集后,采用平行坐标法进行可视化,支持细节模式的发现。新方法所构建的原型系统被成功应用于从地形数据集中发现代表土壤类型的聚类模式,从而验证了方法的有效性。

在国家科技支撑计划全国警用信息基础平台应用技术研究与规模示范应用(PGIS)项目的支撑下,公安部在"金盾工程"二期中开展警用信息系统研究,并在上海市公安局PGIS平台应用示范。在应用示范项目建设过程中,针对上海大量警用信息具备时间和空间双重属性,并且随着城市变迁而快速更新的现实条件,本文提出了时空关联技术建设上海警用信息系统。本文重点研究了时空关联的警用信息系统(SPGIS)的主要特征、数据时空化处理方法、结构体系设计、数据库设计、GPS接入设计、展示方式等方面的内容。在此基础之上对上海警用信息系统从开放式架构体系、可持续的数据更新机制、数据接入时效设计、时空关系的数据挖掘等方面具体内容进行重点探讨。系统的建设成功实现了在统一的数据展示与交换平台上进行各种类型时间、空间相关数据的关联、展示、交换、共享,实现了数据的一体化管理、分析和挖掘,并于2010年上海世博安保中投入使用,为各级领导世博安保期间警务指挥决策、案事件侦办提供了有力支持。

提出分布式环境下,由于空间数据表达对象的分布性、数据来源分布性和空间信息服务对象的分布性特征,决定了空间信息服务技术系统——GIS具有分布式的特点,另一方面空间信息服务在许多应用领域又具有实时性要求,这两个特点产生了一个矛盾,也就是空间信息服务系统的分布性特征与信息服务的实时性要求的矛盾。为了解决空间信息服务系统的分布性特征和信息服务的实时性之间矛盾,本文首次提出了主动空间信息服务的思想和概念,并在此基础上提出了实现主动空间信息服务的支持技术——主动式地理信息系统的概念,以分布式地理信息系统的单个节点为例,提出了主动式地理信息系统的软件体系结构和主动服务的规则,主动式地理信息系统节点(GIS)包括一个传统的地理信息系统、一个事件驱动知识库和一个事件监视器三部分构成;主动功能的实现需要是由事件监视器监视相关事件的发生,并依据事件驱动知识库中的主动服务规则执行相应的功能。提出了主动式地理信息系统中基本事件和事件表达式、事件运算的方法以及复杂事件的表达等,对主动服务的实现途径以及关键技术进行了研究。结合某企业综合资源GIS系统的研究对主动式地理信息系统的体系结构、实现途径和关键技术等进行了试验,实验结果表明,主动式地理信息系统可以有效地提供实时空间信息服务。

“:三层”软件体系结构作为构建传统信息系统应用的成熟框架,将其应用于GIS,从整体上看是合适的。但同时考虑到地理信息所具有的特殊性,使得通用的GIS应用还需要在“三层”体系结构中加入一些额外的功能要求。具体分析了“三层”软件体系结构与地理信息的特殊性之后,参考OGC和ISO/TC211的标准规范,提出了一种通用的GIS应用体系结构,并按照体系结构构建了一个GIS应用实例,证明了结构的合理性与可行性。

随着Internet的飞速发展,WebGIS也进入了蓬勃发展的阶段,而制约WebGIS发展的问题也日益突出。本文针对WebGIS中存在的地理空间数据语义共享和网络带宽日益紧张的问题,引入了GML和SVG,在此基础上提出并论证的基于GML和SVG的WebGIS系统的方案和应用模式,并详析了实现该系统的体系结构和相关技术,最后给出了该系统的应用实例。

OLE技术的开发方式能够将成熟地理信息系统软件的强大功能和面向对象开发语言有机结合起来,但在海量数据管理上还存在一些问题。本文以泰宁基础地理信息系统(TNGIS)的开发为例,重点介绍了基于OLE技术的回叫机制、MapInfo对象、实现MapInfo与应用程序通讯所用的类、窗体类及其使用方法。以此为基础,笔者提出了以大型分布式数据库MYSQL为平台,采用图形与属性分离的方式对海量空间数据进行管理的方法,以解决系统运行速度缓慢的问题,达到优化数据访问方法的目的。

随着信息化建设的深入发展,计算机及网络应用范围不断拓展,应用系统的规模不断扩大,所面临的一个共同问题是如何在原有的建设基础上,进行信息资源的整合,实现信息资源共享。本文以福建省数字林业政务信息共享平台构建为例,在尽可能利用和保护原有投资存量的前提下,针对分布式异构环境中的林业数据和业务应用系统的信息共享要求,提出了基于.NET平台,运用先进的XML&Web Services/MS BizTalk Server2004核心技术的信息交换和共享的整体解决方案及其实现方法。

随着GIS应用在地学应用领域的拓展和加深,有必要为GIS工具引入和整合地质统计学等分析工具。应用COM组件技术和Python及其科学计算扩展模块SciPy可以迅速高效的开发出具有COM接口的地质统计学分析模块,并整合到组件式GIS工具中。本文介绍了应用Python在SuperMapObject集成中的趋势面分析。

从时态GIS出发,分析了城市规划时空对象的内容、时间因素和属性表达问题。论文采用了面向对象的方法,探讨了数据标识方法和属性、空间图形时态数据组织。将版本信息标注在对象属性表的字段上,带有版本号的对象能清楚地表达对象来源和结构关系,直接表达了同一个对象的不同时期的属性值。给出了面向对象管理的时空数据组织结构,将当前状态中的对象与过去不同时间的对象相关联,每个版本与其前后版本相连接。这种数据组织机制方便了对象的版本集合或单个版本的存取。时态通过在对象标识上附加的时间标志方式而实现,线性组织了几何对象的版本序列,构造了时态拓扑关系。在节省存贮空间的同时,提高了数据利用率和历史事件的查询效率。