"中国地震活动断层探测技术系统"获取的全国20多个重点城市多源地震探测数据,旨在满足城市地震抗震设防的空间数据基础建设以及城市发展规划、土地利用、重大工程选址应用的迫切需求,分析不同来源的地震探测数据特征,建立中国活动断层探测与地震危险性评价数据库的概念模型。在此概念模型上,结合ArcGIS的GeoDatabase模型给出了城市活动断层探测数据库具体逻辑模型,并按照地震系统确定的活动断层信息管理系统与基础数据库统一的建库标准和数据规范,实现多种活断层探测数据的统一整理和装载入库,完成了全国多个重点城市的活断层探测多源数据库建设,为"中国地震活动断层探测技术系统"各分工程的实施提供了数据保障和数据服务。

随着计算机信息技术在水利学科中应用的深入,以及数字水利、数字流域概念的提出,水利信息化已经成为这一行业领域的主要发展方向,各种流域模型在与地理信息系统平台结合后在数据的收集、存储,提取与处理的基础上都有了很大的发展,在水利工程的规划设计、防洪减灾、水量分配等方面有更为广泛的应用。青岛市大沽河流域内洪水有来势猛、峰高量大和暴涨暴落的特性,为满足防汛管理部门对洪水预测及相关信息快速浏览查询的需求,建立了青岛市大沽河流域防汛信息系统。该系统在MAPX地理信息系统开发软件、数据库存储技术和水流数学模型的支持下,实现了大沽河流域的地理信息、水文信息以及其他信息的综合管理,同时通过水流数学模型对一维和二维洪水进行预测预报,并根据用户的需要完成所需的查询与分析功能,以最直观简洁的方式向用户展示系统的输出结果。系统数据库的开发在满足系统要求的基础上完成了与青岛市雨情水情自动监测系统的对接,保证了水文数据的实时性、完整性和准确性。系统集成了一维非恒定流模型与平面二维非恒定流水流模型,可以根据大沽河流域降雨量计算干流的水位变化以及发生溃堤后洪水的淹没过程。应用表明,该系统界面友好、功能完善、性能良好,具有很强的实用性。

相对于传统的规划方法对城镇现状条件难以进行科学量化的局限性,一些现代数学理论与方法对提高城镇体系规划成果的科学性与准确性方面有显著的促进作用。本文应用分形理论,对新余市城镇体系的规模结构和空间结构的分形特征进行了实证分析,通过构建分形特征的数学模型计算了新余市城镇规模结构的分形维数、空间结构的聚集维数和关联维数,分析其分形结构特征,最后得出新余市城镇规模不均衡,城镇联系不紧密,城镇体系功能未能充分发挥的结论。在此结论基础上根据新余市的现实条件,对新余市城镇体系规划及发展提出了改进建议。

以福州和台北的ASTER和TM遥感影像为数据源,提取两市中心城区绿地信息并计算景观生态指标。对比分析结果表明:1988～2004年期间,两市中心城区面积增加,绿地面积及其所占比例减少,但福州城镇扩张速度和绿地面积所占比例下降幅度远大于台北;两市绿地斑块形状趋向简化,连通性变小,聚集程度降低;与2004年福州相比,2003年台北中心城区绿地的形状更规则,连通性更强,聚集程度较高。

人类个体/群体移动特征是多学科共同关注的研究主题。移动定位、无线通讯和移动互联网技术的快速发展使得获取大规模、长时间序列、精细时空粒度的个体移动轨迹和相互作用定量化成为可能。同时,地理信息科学、统计物理学、复杂网络科学和计算机科学等多学科交叉也为人类移动性研究的定量化提供了有力支撑。本文首先系统总结了大数据时代开展人类移动性研究的多源异构数据基础和多学科研究方法,然后将人类移动性研究归纳为面向人和面向地理空间两大方向。面向人的研究侧重探索人类移动特性的统计规律,并建立模型解释相应的动力学机制,或分析人类活动模式,并预测出行或活动;面向地理空间的研究侧重从地理视角分析人类群体在地理空间中的移动,探索宏观活动和地理空间的交互特征。围绕这两大方向,本文评述了人类移动性的研究进展和存在问题,认为人类移动性研究在数据稀疏性、数据偏斜影响与处理、多源异构数据挖掘、机器学习方法等方面依然面临挑战,对多学科研究方法的交叉与融合提出了更高要求。

依托首都铁路、航空枢纽的优势,天津又是全国最大人工海港,滨海新区,曹妃甸相继建成。秦皇岛、黄骅成为晋煤海运专运海港。营口、烟台、东营等港口各具特色,优势互补。大连、青岛分别辐射东北亚,大西北,与京、津互为崎角之势,形成向产业集群发展与区域大都市圈的优势组合。2005年跨越海峡的火车轮渡开始营运,海岸高速公路南北全线畅通,鸭绿江引水渡海方案,也在酝酿之中。渤海海上油气资源丰富,但污染严重,城市环境恶化,反差强烈,亟需加强区域协调,统筹兼顾,修复生态,共同实现繁荣富强、和谐宜居,创业环境之梦。

在动态度、马尔柯夫链等数学方法和景观生态学理论指导下,建立了闽江口湿地时空演变模型,应用组件式技术,利用MapObjects在Visual Basic平台上,进行闽江口湿地时空演变信息系统设计和开发,并应用该信息系统对闽江口湿地时空演变进行实例分析。结果表明,该系统能更高效、直观管理闽江口湿地空间信息和属性信息,以形象化的方式对湿地作全局性时空分析,使得闽江口湿地管理和保护更加科学。

针对GIS矢量数据水印技术的应用现状和需求,本文根据GIS矢量数据要素类型、存储格式、冗余起始位等方面的多样性及基于行政(自然)区划分块的应用特点,提出双重嵌入的自适应水印算法:点图层基于行政(自然)区划分块自适应嵌入、提取水印;线、面图层按顶点顺序自适应嵌入、提取水印。另外,由于GIS矢量数据点图层数据存储"无序"的特点,决定了数据受调序攻击时水印标记易被破坏,而数据精度并不会遭受任何影响,因此,对点图层,需基于空间关系与位置进行数据排序预处理,从而实现水印的有序嵌入与提取。最后,本文从差异性定义出发,通过空间分析操作,判断面向GIS矢量数据水印系统的不可感知性。实验表明双重嵌入的自适应水印算法具有较好的不可感知性和鲁棒性。

本文分析了几种常用GIS平台在规划领域系统建库中的优点和缺点,以及规划部门数据及行业管理特点。同时从数据格式、系统兼容等方面论述了MicroStation的规划行业建库的特点,揭示出MicroStation的规划管理信息系统建库的适宜性。最后以番禺规划管理信息系统的建立为例,较好地说明基于MicroStation的规划行业建库的实用性。

栅格数据矢量化是遥感和地理信息系统一体化集成的关键技术之一。在以往的研究中,对"岛",尤其是多层嵌套岛的处理还不够完善。本文提出了一种新的矢量化方法,其步骤如下:(1)提取端点和结点。使用2×2模板匹配窗口对图像进行一次遍历,提取出端点和结点以及它们之间的连接信息;(2)形成弧段。利用端点和结点的连接信息来形成非闭合弧段和闭合弧段;(3)建立多边形。对于闭合弧段在某种意义上就是一个简单多边形,只需将弧段的结点转换为多边形的结点就可形成由它组成的简单多边形,对于非闭合弧段,则使用左转算法来形成由它们组成的简单多边形;(4)对"岛"进行处理。由于可能发生一个多边形同时被多个多边形包含的情况,为了建立正确的拓扑关系,需要对这种包含关系进行分析,找到岛的最小包含多边形。实验证明,本算法较好地对"岛"的问题进行了处理,并且速度较快,能够满足实际应用的要求。

手持设备自身的限制及无线网络环境的特点,要求地图在许多方面进行改革以适应新的技术条件。制图综合作为地图生产与制作的重要环节,是当前移动环境下地图应用必须面临的问题。本文以居民地综合算法为例,探讨了部分算法在移动环境中的执行效率,并进行了可用性验证。尝试将移动环境中用户位置以及用户的当前任务等上下文信息用于综合算法中,设计以用户位置及当前任务为中心的实时制图综合算法,最后以案例证明了算法的可用性。

为了消除集中式SOA系统的"单点故障"问题,本文把语义P2P技术和SOA相结合,不再采用SOA的UDD I进行服务的集中式发布,而是在P2P网络上进行分布式服务发布。通过在语义P2P网络上构建SOA系统,利用P2P的优势进行服务的快速发现和获取,同时也利用地理语义推理解决了地理服务发现中的语义冲突问题。为了实现SOA和语义P2P结合的透明性和平滑性,本文把SOA的服务总线扩展为地理服务总线,地理服务总线基于语义P2P进行服务发现,新的服务发现机制在GSB内部实现,对挂接在GSB上的服务透明,服务间还是按同样的方式交互,因而基于SOA的遗留系统能够平滑升级。通过把地理语义P2P引入SOA,既能发挥SOA在解决大规模分布式异构地理共享系统间的互操作性和服务的透明使用方面的优势,又能利用语义P2P实现地理服务的自动快速发现,从而为大规模的地理共享网络系统建设提供了一条新的思路。

ASAR合成孔径雷达数据因影像中相干斑点噪声的存在,影响了地物信息定量的提取与应用效果。本文结合雷达信号传输理论,推导出适于ASAR多视图像的功率概率分布。并从理论推导和试验两方面证实了ASAR影像符合乘性噪声模型。利用乘性噪声模型的滤波算法,采用不同滤波器和不同大小窗口对ASAR影像的斑点噪声进行了滤除,并用平滑指数、边缘保持指数等因子对滤除结果进行评价,通过对比发现:7×7窗口的Enhanced Lee滤波的效果最好。

数字化地图是地理信息系统建设的主要数据来源之一。数字化地图数据与地理信息数据的一致化,是地理信息系统建设,也是数字地图数据规范化的一项重要任务。实施地理信息系统数据工程时,人们往往在数字地图上对"地理信息要素"分类与代码进行工艺性扩展,没有有效区分数字地图制图要素与地理信息要素,从而导致不同的地理信息系统,形成不同的地理信息要素分类编码体系。本文认为,在本体论意义上,地图制图要素与地理信息要素是不同层面的概念。因此,本文根据功能特征,把数字地图制图要素划分为两类,一类是纯粹的地图制图要素,一类是G IS要素,并引入虚要素概念,把要素代码划分为G IS码、伪码、虚码三种类别,以此解决数字地图要素与地理信息要素的概念冲突,实现数字地图制图要素分类编码的可操作性,达到数字地图数据与地理信息数据一致化的目的。本文同时举例说明了符合地理空间信息要素分类代码标准要求的数字地图制图要素的分类编码方法。

矿体建模是矿山可视化的重要内容之一。在矿体建模过程中,模型编辑是建模的关键环节。本文从软件开发的角度,探讨了三维矿体线框模型编辑器的设计与开发方法。介绍了开发环境、建模方法、空间数据模型以及模型编辑等关键技术,并重点讨论了人机交互编辑的具体实现过程。该编辑器已经能够在三维可视化环境中交互绘制矿体剖面轮廓线,并通过轮廓线快速地构造矿体的线框模型。最后以矿体断面图为实例验证了该编辑器的有效性和易操作性。

三维点云是三维GIS重要的数据来源,也是三维GIS对地学空间对象、现象进行表达、描述以及建模的重要手段。点云数据的高效组织是对其进行各种分析处理的基础,为此本文在对三维坐标点按照一定的规则进行排序的基础上,采用规则空间八叉树与平衡二叉树相结合的嵌套复合结构进行组织,大大加速了三维点数据基于坐标的查询检索,为海量点云数据的进一步分析操作奠定了基础。最后,文中对该复合组织结构进行了内外存相统一的设计与实现,并验证了该方法的正确性及有效性。

为有效地防治和减少滑坡地质灾害给人民生命财产造成的损失,本文根据防灾减灾决策的需求,分析了自然灾害损失评估的研究现状,进行了多源地理空间数据的滑坡灾害损失快速评估方法实验。文中采用多源地理空间信息获取及处理方法,对滑坡灾害进行了综合分析,并以三峡库区巫山县烟花厂滑坡灾害体实例进行验证,提出滑坡灾害损失评估模型方法。并利用模型计算与传统调查统计方法的结果,对其方法的可行性和适用性作了验证。

在土地利用变化及相关研究中,地形图已成为重要的信息源。本文以1∶100000地形图为基础信息源,根据地图制图原理并结合专家知识与规则,进行了没有影像时期的土地利用信息提取的尝试。并选取典型区,以系列影像数据作为背景数据,以耕地为例,将提取结果与同期统计数据及所推算的影像数据进行了对比分析和精度的验证。如以推算的影像数据为标准,则验证误差<5%。研究表明,按照一定的知识规则,基于地形图进行历史时期土地利用信息重建是可行的,完全可以满足相同比例尺及较小比例尺上土地利用制图及分析的需要。

遥感动态监测城镇扩展己成为一个重要的研究和应用领域。利用ASTER和TM多源多时相遥感影像和地形数据,以福建省漳州市区为示范区,对城镇建筑用地扩张进行了遥感监测。研究认为,对于ASTER影像,综合利用光谱知识、多时相植被指数、城镇建筑用地的地形分布等建立分类决策规则,可以有效提取城镇建筑用地信息(精度不低于90%);研究提出用较新时相影像获取的城镇建筑用地限定较早时相影像城镇建筑用地提取范围的思路,拓展了TM影像三指数法的应用范围,以此保证了较早时期TM影像城镇信息的有效提取。

为落实绿色奥运的承诺,北京市与京津冀周边地区,以及内蒙古自治区、山西、山东等省(区),通力合作,城乡一体,调整产业结构及布局。推行资源节约、节能减排,优化环境,加强了保障能源、水源的基础设施;采取防尘、防沙、净化大气质量的工程措施。生态修复,成效显著。

公众参与式GIS(PPGIS)是近年来GIS与社会科学和网络技术相结合产生的一个新的应用研究方向,本文首先从模型抽象的角度研究了面向PPGIS的空间信息服务的概念、组织构成、服务模式、过程行为以及评价体系等,揭示了公众参与GIS中空间信息服务模型的本质特征,其次从基于WebGIS的地理信息服务角度,对面向PPGIS的空间信息服务模型的实现。同时,为了用于PPGIS中实时参与空间信息的管理,构建了基于Ar-cIMS系统平台框架,并基于ArcIMS和ArcSDE开发了可以满足实时空间数据处理的扩展空间数据引擎。

目前,GIS大部分空间数据的静态网络可视化共享及其服务器端数据集中管理提供底层数据服务的方式,不仅难以满足与日剧增的多源异构海量空间数据共享需求,同时从应用角度也难以满足对动态性较强的海洋环境信息进行实时可视化共享的需求。而网络Web服务和网格技术的快速发展及其与网络GIS的有机结合,使得分布式、一站式的空间数据实时动态网络可视化共享成为可能。因此,本文针对海洋矢量场信息,深入分析其网络实时动态可视化需求及相应的技术难点,并以Web服务为基础,探讨了在Web服务与网络GIS技术基础上建立一站式海洋环境矢量场网络动态可视化共享系统的技术方法和具体系统结构。文章最后以海洋流场数据为例,具体采用ArcGIS Server的网络服务技术,以及Arc Engine的高效可视化技术,具体实现海洋流场的网络动态可视化共享平台。实践证明,基于Web服务的海流网络可视化系统较好地满足了用户对矢量场数据网络共享与可视化的需求。

选取8个常用的景观指数,以厦门岛土地利用格局为例,分析景观指数随粒度变化的基本规律。探讨尺度效应对景观格局的影响,为基于景观指数进行不同尺度下土地利用类型、土地利用格局变化预测、对比分析和评价等研究提供参考。结果表明:在研究区内景观类型特征和景观格局特征随粒度的增大出现了显著的变化;除面积比例对粒度变化弱敏感外,其余所选景观指数对粒度变化相对敏感,体现出一定的尺度依赖性,因而利用这些景观指数进行不同尺度下的景观格局分析时需考虑尺度效应。

岸线资源是特殊的国土资源,岸线资源评价是岸线资源研究的主要工作之一。以往的研究仅从自然和经济的角度出发,对于生态条件的考虑鲜有涉及。为了达到经济和生态的双赢,根据长江南京段岸线资源的特点,综合考虑自然、经济和生态因素,构建了岸线前沿水深、岸线稳定性、岸线陆域宽度、岸线集疏运条件、水源保护区、风景名胜区六项指标组成的评价指标体系。选取合理的评价单元,运用GIS空间分析技术和ArcGISEngine开发包,在完成单项指标评价的基础上,依据建立的指标体系对研究区内的岸线资源进行综合评价,以期为长江岸线南京段的合理利用与开发提供参考依据。

对城市的空间扩展过程及其时空规律的研究,可正确地把握其在城市化进程中所处的阶段,预测城市发展趋势。本文利用数字化地形图、陆地卫星MSS、TM影像,对民国时期至2005年北京市城市用地的面积变化、扩展过程进行了监测分析,并对北京市中心建成区及周边典型卫星城的动态变化作了重点分析。结果表明:在近百年的时间内,北京市建成区的扩展基本上呈现出以旧城区为中心向四周扩展的方式,并未在某一方向表现出特别明显的变化,但在不同时期内的扩展速度差异非常明显。北京市的道路交通用地发展迅速,周边卫星城的建设有较大的发展。

自然语言路径描述是运用日常生活中人们习惯的语言方式和思维方式来表达路径信息的。而可视化描述和自然语言描述相结合,可以使电子地图向用户提供图文并茂的路径查询服务。目前,电子地图在移动设备和Internet日益普及,自然语言路径描述成为电子地图大众化和人性化服务的重要标志之一。因此,路径描述中需要重点解决空间关系的自然语言描述问题。自然语言中空间关系描述的语言特征与心理学和认知语言学有着非常密切的关系。本文描述了针对汉语的路径描述词汇库的结构与内容,并根据汉语特点设计了路径描述的单元和复合句法模式,以解决词汇受限和句法模式单一的问题,提出了道路名称、沿途标志性地物和方向判断等路径描述补充信息的获取方法,以增加路径描述的可理解性。并以南京市电子地图为例,开发了电子地图查询原型系统。该系统能够在地图上可视化显示最短路径的同时,自动生成该路径的自然语言描述。

随着城市的发展,城市的生态环境质量状况越来越引起人们的关注。以南京市区为研究区域,在对2000年TM和2004年的CBERS-2星进行影像特征分析的基础上,提取不同年份的土地覆被信息,进而分析土地覆被和生态环境的动态变化。得出如下结论:2000年土地覆被以居民地、水田和旱地为主,2004年则以居民地、旱地和林地为主,且水田大面积减少,居民地面积增加明显;土地覆被发生变化的部分以水田和旱地为主。从土地覆被类型变化率的角度,水田和公交建设用地变化最快,动态度分别为-8.61和5.17。不同类别之间的转化较为复杂,八大类别之间有20对转换关系(其中裸岩没有参与转换)。两年的生态环境质量值(EV)分别为:0.3871和0.3799,它表明南京市区的生态环境质量下降程度很小;生物丰度指数提高了10.43,说明南京市区生物丰富程度有很大改观;两年的植被覆盖指数相差较大,说明植被覆盖减少显著。

以1986、1996和2006年三期Landsat TM影像为基本数据源,采用最大似然法分类,并以同期高分辨率的SPOT5影像进行分类后处理,最后分类后变化检测法监测了福州市1986~2006年的土地利用变化及其转移模式。结果表明,福州市近20年间土地利用发生了较大的变化,城乡建筑用地处于快速增长阶段,而耕地数量却在不断下降。经济发展、人口增长、政府决策等因素是福州市土地利用发生变化的主要驱动力。

三维场景是三维地理信息系统中人机交互的主界面。本系统中包括地球和流域两个场景,其中流域的两大基本要素是地形和河道。系统将DEM地形和河网表达在三维场景中,通过读取连续时段的河网格网数据进行水流的动态演示,体现时态GIS的历史回溯性;同时与虚拟现实结合,在场景中实时增加模型,并可以对其选择,变换,删除等。最后实现了对地形任意点的位置查询和不同时刻河流各格网点的水位、流速和流向的查询等功能,具备良好的人机交互性。

森林灭火决策的参与人员可能来自不同的组织、不同领域,他们有不同知识结构、专业背景、学识和各自的经验、偏好,这往往不利于决策过程中的交流、协同进行。本文把本体引入协同式森林灭火决策中,解决决策成员在协作中对他人所述的内容理解一致问题。分析了现有建立领域本体的主要方法,并借鉴软件开发的生命周期理论,提出建立面向森林火灾的领域本体的具体实现方法。以森林灭火决策为应用导向,通过对森林灭火决策的内容分析及与领域专家相互交流,根据领域中概念分类体系和概念的组合结构,从相关领域(林业、气象学、消防工程、地理学)抽象出概念术语集、关系集、函数集、规则集等,建立可共享、理解、重用、互操作的概念模型;利用本体建模工具,建立森林灭火本体库;设计与实现了本体的解析与可视化工具,用户可以交互式的查询术语的概念内涵,利用可视化工具,显示概念之间的关系。研究成果将为学科或领域间的高效协作打下通信与交流的基础,为林业、消防的信息化研究、林火本体服务提供可借鉴的框架和成果,为林火管理和应急指挥决策提供一个语义层级次上的重要途径。