客观世界存在时空场,大部分地理实体或现象在时空域具有动态变化特性,其空间、时间和属性是过程的统一体,传统的GIS时空数据模型在描述、表达、组织与分析这类数据时面临许多挑战。然而,基于特征的数据模型和以过程为对象的时空数据组织在动态数据的描述与表达的方面具有独特的优势。本文探讨了基于特征的线过程时空数据模型组织的六元组框架体系,实现空间、时间和属性的一体化存储和地理实体的动态分析。在分析线时空过程特性的基础上,归纳总结出3大类12个类别的线过程,进一步提出了基于特征的线过程时空数据模型(Feature-based Line Process Spatio-temporal Data Model)的概念;利用文件层次分块结构对时空线过程数据进行了组织与存储。最后以海洋锋为实例,探讨了该模型在时空数据组织、时空查询、时空过程提取和时空过程可视化等方面的应用。结果表明,该模型能够很好地应用于具有时空过程特性的线数据中,也为时空数据模型的总体设计提供借鉴。

网络技术的发展为实时动态地显示时空过程信息和在线分析提供了可能,也为气象海洋等灾害性过程的预警和防灾决策支持提供了可能;另一方面,随着网络的普及化,公众对GIS时空分析模型的网络实时集成和可视化表达提出了迫切需求。本文在分析网络GIS最新发展趋势的基础上,针对时空过程的动态特性,探讨了时空过程网络实时动态查询、分析和可视化的技术方法,并以台风过程为代表,设计了适合网络环境的台风过程数据的有效组织形式和直观的表达方式,构建了一个台风过程网络系统原型,具备了时空过程查询、可视化、简单的空间分析等功能,实现了台风过境的时空影响网络在线分析。系统基于ArcGIS Server在.NET环境下实现。实践证明本文提出的时空过程网络动态技术,可快捷地实现时空过程信息的网络发布、过程的在线影响分析及其时空动态可视化,可为台风、海啸等灾害性过程的信息提供和灾害评价等提供空间技术支持。

随着社会生产力的持续发展,人类活动范围不断拓宽,不可避免地影响着流域自然水循环过程。因此,在对流域水资源状况进行定量描述时,必须综合考虑自然、人文二元要素的影响。本文选取了近年来水资源短缺和水环境恶化问题严重的京津冀地区为研究对象。根据区内的自然条件和社会发展情况,选取了对水资源空间分布有明显影响的因素。其中距河流远近因素体现了对水资源的开发利用能力;坡度因素代表了土壤的持水能力,对径流和地下水有影响;而土地利用类型因素反映了土壤下垫面的水文特性。通过AHP方法确定上述影响因素的权重,建立水资源空间分布测算模型。根据模型将按流域单元统计的水资源总量数据展布到公里格网上,得到了水资源空间分布结果。最后,通过对空间化水资源数据的分析,剖析了当地的水资源状况,结合"一轴三带"的规划分区思想,对如何进行区域水资源可持续开发利用提出了参考意见。

地理空间数据GIS的处理中,空间分析是其分析、模拟、预测和调控过程的基础理论和技术。空间分析大量时空模型的建立与应用是地学分析区域性或全球性地理问题的重要手段,是新的挑战和机遇。作者从空间分析的定义及空间分析的应用研究出发,认为现代地理学的应用离不开空间分析的支撑;另外空间分析日趋成为自然地理学深化研究、应用的重要技术途径。地学数据GIS的分析处理,须与有空间特征的时空模型、数据挖掘、可视化技术整合,以及关注多维信息空间要素关联性的多元应用。

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是美国农业部开发的具有物理基础的分布式非点源模型系统,可以模拟流域尺度的多种地理过程,如产水、产沙、养分和农药等的迁移与转化,并预测不同的管理措施对流域过程的影响。SWAT模型模拟内容多,程序结构复杂,导致集成应用和模型修改的困难。本文在模型结构剖析的基础上讨论了SWAT模型的内部运行结构,列举实例给出了运行控制文件的写法。