等价类对数据库查询计划的生成与优化有重要作用。为了减少查询计划的搜索空间,空间数据库管理系统（Ingres）,将空间拓扑关系视为等价关系,并将空间拓扑关系沉入查询树底端先执行。由于非等值空间关系谓词不具备等价类的传递性,常常导致一些空间查询不能正确执行。本文提出了空间约束对的概念,即将非等值空间谓词连接的2个空间列、或某表的空间列与其空间索引表中的KEY列（记录了MBR）视为空间约束对。空间约束对除不具备等价关系的自反性、对称性和传递性外,其启发式策略仍可沿用等价类的相关规则。此外,本文还探讨了空间约束对在Ingres中的实现,并开展了相关的实证研究。实验表明：将空间拓扑谓词两端的属性视为空间约束对后,原本不能正确执行的查询语句,在改后的Ingres中能正确地找到较优执行计划。
可定位视频是包含位置信息的视频,它的地理空间表达是集成视频与GIS的关键问题。针对视频添加位置标签空间语义单一的不足,设计了一个可定位视频的地理空间表达框架。该框架包括视频帧与视频片段2个层次,在扩展OGC空间数据库几何要素标准基础上,分别定义了3类共7种对象描述可定位视频的空间信息。（1）视频位置（点）,描述视频帧及视频片段拍摄位置及相机姿态;（2）视频轨迹（线）,描述视频片段拍摄轨迹;（3）视频平面视域（面）与立体视域（体）,分别描述视频帧及视频片段拍摄场景二维与三维空间范围。该框架包含了主要空间对象类型,空间表达范围较为完备,同时支持视频帧、视频片段等不同层次数据,在不改变现有数据结构基础上,实现视频数据与GIS松散耦合与有机集成。本文讨论了视频对象空间数据获取方法,定义了逻辑模型,并以可视化与检索为例进行应用分析。结果表明,该框架扩展了现有空间数据标准,易于实现,在地理可视化、视频检索及分析挖掘方面具有应用价值。
随着智慧城市的不断发展,建筑三维模型及其应用研究也从建筑外表层深入到建筑内部环境中。建筑工程数据包含了建筑设计施工阶段中丰富的建筑构件信息,是建筑建模和应用分析的良好数据源。目前,建筑工程数据可划分为非结构化数据、半结构化数据和结构化数据3类。本文从识别方法、提取内容和应用目标等方面对非结构化和结构化的建筑工程数据提取方法进行了分析,并结合国家标准和行业软件对半结构化数据的图层规范和几何图元特征进行研究。半结构化数据在我国建筑信息化现状下具有极大的应用优势,必将成为智慧城市中建筑物数据库建设的重要数据源。
针对WebGIS中大规模矢量数据的网络传输问题,提出采用流式传输方式分批次向客户端传输所需数据,从而达到矢量数据在线实时应用的目的。通过研究流式传输机制,建立了适应于矢量数据流式传输的服务框架;按照流式传输的要求,对矢量数据进行分块组织,保证每个批次的要素作为独立的单元传输并在客户端处理;在传输过程中,实时传输协议实现了矢量数据流式传输机制,并参照流媒体文件“边传边播”的模式,设计了矢量数据的封包和解包算法。该方法实现了矢量数据的发送和接收,达到了多次往复传输的目标,且能通过差错控制和压缩加密等手段提高数据传输效率、保证数据传输质量和安全。实验证明,矢量数据的流式传输能降低约一半的数据传输量,有效地提高了传输效率,降低了系统响应时间。
人对所处客观世界的认识具有显著的空间层次特征，可指导出行路径规划过程。常用的层次空间推理的分层路径计算方法，虽顾及了路网的层次性特征，但道路规划等级与人对路网的层次性认知往往并不一致。而道路网络自身的拓扑结构可客观反映道路重要程度，以及出行者对道路的层次性认知经验。本文以拓扑结构指标表达道路的层次性特征，以此规划驾车出行路径，并通过与出租车行驶路径的匹配度及距离最短路径耗时比评价路径规划结果的合理性。研究结果表明，基于路网拓扑层次性表达的规划路径优于距离最短路径、动态时间最短路径、基于道路等级的静态时间最短路径及基于动态中介中心性分层的距离最短路径，与基于出租车经验建模的路径规划结果相当。但本文所提出的方法不需出租车经验建模所依赖的浮动车系统支持，更利于部署应用。
本文利用LANDSAT-8数据计算距离加权不透水面聚集密度,以城市聚类算法提取北京市主要城建区范围。并用2005-2014年MODIS 8天合成地表温度产品,以主要城建区面积150%的周边区域作为边缘区,计算城建区与边缘区平均温度差值为热岛强度;分析北京市主要城建区热岛强度年内时序变化;依据地表温度与当月平均热岛强度对热岛强度进行等级划分,统计不同热岛强度等级出现频率,分析其空间分布特征及与不透水面聚集密度的相关性。结果表明：（1）年内1-12月热岛强度随边缘区平均温度变化显示较好的规律性,白天为逆时针分布,夜间为顺时针分布;（2）白天热岛强度等级以2、3级为主,春、夏季中南部为三级热岛强度高发区;夜间呈现由外围向中心的“环状递增”特征,高等级热岛强度出现的频率由外围向中心不断递增;（3）不透水面聚集密度对白天不同等级热岛强度出现频率影响显著,1-4级热岛强度出现频率,随不透水面聚集密度增加而增加,不透水面聚集密度达到50%后的影响趋于减弱。
利用东北地区2000-2010年93个气象站点观测数据作为“真实值”,对TRMM降水数据进行精度验证,发现研究区TRMM降水数据与观测数据之间具有明显的线性相关性,且TRMM降水数据数值偏大于观测值,表明TRMM降水数据在东北地区具有一定的可信度。对东北地区多年平均、2001、2010年的TRMM数据,进行GWR模型降尺度研究,得到1 km的新降水数据,并与全局OLS回归模型进行对比。结果表明：（1）相比全局OLS回归模型,GWR模型的降尺度结果可获得更好的R与RMSE,说明GWR模型更适用于东北地区TRMM数据的降尺度研究;（2）东北地区GWR模型的降尺度分析结果与观测数据之间的相关系数在0.44-0.97之间,且分布较分散;（3）经过降尺度的TRMM降水数据,在空间分辨率上有较大提高,能更真实地反映研究区的降水特征,为该数据小尺度的应用研究奠定基础。
本文以郑洛地区为研究区域,以裴李岗文化时期、仰韶文化前期、仰韶文化后期和龙山文化时期为时间序列,对研究区域的流域盆地面积与相应的遗址点数量的关系、流域盆地面积与相应的遗址点增长速率的关系,以及各个流域盆地中遗址点分布密度的时空分布特征进行了研究。结果显示：（1）通过相关方法分析,以数字化的形式表明了流域盆地面积与分布的遗址点数量呈显著的正相关关系,且裴李岗文化时期的相关程度与其他3个文化时期相比较小;（2）对各流域盆地内遗址点的变化趋势分析发现,流域盆地面积与分布的遗址点变化趋势呈显著的正相关关系,这也解释了流域盆地黄河流域（B）、伊洛河流域（C）的变化趋势最快的缘由;（3）对各流域盆地内遗址点的分布密度进行分级可发现,在裴李岗文化时期,东部地区遗址点的分布密度大于西部地区,而其他3个文化时期是中西部地区大于东部地区。
以牛羊为主的反刍动物养殖是我国甲烷的首要排放源,其中又以牛的排放占主导。我国的养殖牛中,黄牛的数量最为庞大,占总存栏牛的56%。在以往有关反刍动物甲烷排放的研究中,着重点多在于排放因子的测定及依据测定结果估算国家尺度的排放源清单。但是,对于反刍动物种群特征及环境因子变化造成的动物甲烷排放在空间和季节的差异却较少关注。本研究收集了我国不同地区46个亚科黄牛的个体特性数据及其生态因子,结合IPCC的反刍动物甲烷排放估算方法,分析了我国2005年黄牛甲烷排放因子的空间差异及其季节变化特征。结果表明,总体上农区肠道发酵排放因子,除4-6月因役用强度大的原因,而排放略高于牧区外,其他月份均小于牧区,而农区粪便管理排放因子全年高于牧区。肠道发酵排放因子在夏季小于其他季节,其月均排放因子为4.48 kg/head/m,粪便管理排放因子则表现出相反的季节格局,夏季粪便管理月均排放因子为0.44 kg/head/m。在7个大的分区中,肠道发酵年排放因子最大、最小区域分别为黄土高原区71.0 kg/head/a和西南区55.2 kg/head/a;粪便管理年排放因子最大、最小区域分别为东南区5.4 kg/head/a和青藏区0.1 kg/head/a。
高分辨率遥感影像的目标分类与识别,是对地观测系统进行图像分析理解,以及自动目标识别系统提取目标信息的重要手段。本文综述了当前国内外在可见光、红外、合成孔径雷达和合成孔径声纳等遥感影像的目标分类与识别的关键技术和最新研究进展。首先,讨论了高分辨率遥感影像的目标分类与识别问题的主要研究层次和内容;其次,深入分析了高分辨率遥感影像目标分类与识别,在滤波降噪、特征提取、目标检测、场景分类、目标分类和目标识别的关键技术及其所存在的问题;最后,结合并行计算、神经计算和认知计算等技术,讨论了目标分类与识别的可行性方案。具体包括：（1）高性能并行计算在高分辨率遥感图像处理的主流技术,并给出了基于Hadoop+OpenMP+CUDA的高分辨率遥感影像混合并行处理架构;（2）深度学习对于提升目标分类和识别精度的应用前景,以及基于深度神经网络的多层次遥感影像目标识别方法;（3）认知计算在解决遥感影像大数据不确定性分析的模型与算法,并讨论了层次主题模型的多尺度遥感影像场景描述方案。此外,根据媒体神经认知计算的相关研究,探讨了遥感影像大数据的目标分类和识别的发展趋势和研究方向。
美国国防气象卫星搭载的业务型线扫描传感器（DMSP/OLS）获取的夜间灯光影像,可客观地反映人类开发建设活动强度,其广泛应用于城市遥感的多个领域。但该数据缺少星上的辐射校正,下载的原始影像数据集不能直接用于研究,需进行区域校正。长时间序列的DMSP/OLS夜间灯光影像数据集主要存在2个问题需在校正过程中解决：（1）原始影像数据集中的影像是非连续性的;（2）数据集中的每一期影像都存在着像元DN值饱和的现象。针对这2个问题,本文提出了一种不变目标区域法的影像校正方法,对提取出来的每一期中国区域的夜间灯光影像进行了校正,该校正方法包括相互校正、饱和校正和影像间的连续性校正。最后,为了检验校正方法的合理性与可靠性,本文将校正前后中国夜间灯光影像与GDP和电力消耗值,分别进行回归分析评价表明,校正后的影像更客观合理地反映区域经济发展的差异。
本文运用面向对象分类与DEM数据相结合的方法,对资源卫星一号02C卫星遥感影像进行湿地提取。探索了基于对象与DEM信息的提取技术,在02C影像湿地的提取应用,对研究我国国产卫星在湿地监测和保护方面有重要的意义。研究结果表明：（1）面向对象的遥感影像信息提取方法,可同时兼顾影像光谱信息及空间信息,适用于02C影像的湿地提取,精度得到明显提高;（2）基于对象与DEM信息的提取方法,使沼泽地与草地相混淆的现象明显减轻,湿地分类精度进一步提高,该方法适用于高分辨率遥感影像的湿地提取研究;（3）基于对象与DEM信息提取的水田、水体、沼泽地及河滩的精度,分别为88.46%、97.44%、86.96%和83.33%,满足资源卫星一号02C遥感影像对湿地进行监测和保护的需要。
由于地域、天气等原因造成的云影问题,导致了水体时序分析困难。本文以资源三号（ZY-3）影像作为辅助数据,以环境与灾害监测预报小卫星影像（HJ-1）作为研究数据,通过提取一个时间段内多景时相相近HJ-1数据中有效水体信息,迭代补充成完整的水体提取结果,将不同时间段内影像水体提取的完整结果形成时序监测数据,以达到对某地区水体时序变化监测的目的。通过对淮河流域安徽段研究区水体分布监测表明,该方法能充分利用每个时间段内质量不理想的源数据,对相近时相数据迭代补充,完整提取该时间段内的水体信息。多个时间段迭代补充形成的时序数据可有效支持时序监测。本文在研究区共选取了8295个查找点,结果表明：2013年该研究区洪季（7、8月）水体信息比旱季（3、4月）更丰富,特别是东南部在洪季形成了许多零散水体;相较于旱季,洪季研究区水域面积增长了22.1%。
钢铁行业是主要污染源之一。钢铁企业违法建设行为时有发生,给生态环境带来巨大压力。为提高环境监察部门执法能力,保障生态环境安全,开展基于遥感技术的钢铁企业违法建设核查研究具有重要意义。本研究以石家庄地区为例,分析将遥感技术应用于核查钢铁企业违法建设行为的可行性,并提出不同核查任务的最低影像分辨率需求。首先,选择不同规模代表性钢铁企业,开展遥感特征解译分析,建立解译知识库;其次,研究不同规模钢铁企业遥感解译标志在不同分辨率遥感影像下的可识别性;最后,根据不同核查任务,提出各任务对影像分辨率的需求。结果表明：（1）高炉、煤气柜、电除尘器、储料区是钢铁厂遥感识别的重要特征;（2）对于批小建大行为、正在建设的未批先建行为的遥感核查,最低影像分辨率需求为：大型企业2 m全色影像,中型企业1 m全色影像,小型企业0.5 m全色影像;（3）对于在敏感区已建成未批先建行为的遥感核查,最低影像分辨率需求为：大型钢铁企业2 m全色影像,中型企业2 m全色影像配合5 m多光谱影像,小型企业0.5 m全色影像配合5 m多光谱影像;（4）对于非敏感区已建成未批先建行为的遥感核查,最低影像分辨率需求为5 m多光谱影像。
为实现水土流失区植被遥感信息的准确提取,本文采用2007年ALOS 10 m多光谱影像,利用土壤调节植被指数SAVI和MSAVI,对福建长汀水土流失区马尾松林不同植被覆盖密度的3个实验区进行植被提取,并选用不同的土壤调节因子（L=0.25,0.5,0.75,1）做实验,将结果和以NDVI植被指数提取的结果进行对比,分析了提取效果及受土壤噪音的影响程度。实验表明,SAVI指数能提高水土流失区的植被提取精度。在中、低植被覆盖区,其提取的总精度比NDVI高出2%~7%,Kappa系数高出7%~18%;而土壤调节因子L的取值对植被信息的提取也呈现出一定的规律性,即：随着L从0向1递增,SAVI提取稀疏植被的能力上升而探测阴坡植被的能力下降。总体来看,对于低植被覆盖和中等植被覆盖地区,可分别用SAVI（L取0.75）和SAVI（L取0.5）来提取植被信息,对于高植被覆盖区,仍可直接用NDVI进行植被信息提取;研究发现MSAVI在植被信息提取中并不具有特别的优势。
