面向对象的GIS虚拟环境实现研究

地理信息系统（GIS）从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是虚拟环境的一种实现形式。提出采用面向对象技术实现一个GIS系统，具体介绍了设计的虚拟地理信息系统数据模型，在该数据模型中引入地理元素对象和操作，用对象容器来实现对地理元素和操作的支持和管理。最后给出了一个利用面向对象开发工具JAVA实现GIS系统的实例。     

嵌入式导航终端实时空间数据模型的研究与实现

实时响应是嵌入式导航终端的基本要求。基于导航终端嵌入式硬件平台特性、应用功能实现和GIS数据需求，在层次空间数据模型的基础上，提出了互补分级数据模型，使得嵌入式GIS数据冗余小，实时响应性能好。     

基于对象数据模型的高速公路GIS-T系统的研究与实现

针对传统GIS系统无法表达高速公路管理中对象之间的复杂关系这一问题,对GIS数据模型进行了研究,建立了基于符合OpenGIS抽象规范的几何数据模型的高速公路地理对象数据模型,实现基于对象数据模型的高速公路GIS-T系统来增强传统GIS系统的数据表达能力.能力提高后的系统,在高速公路管理者来看完全符合高速公路管理规范的,在二次开发用户或再次扩展系统功能程序员来看完全采用面向对象的,在面对地图操作的用户来看几乎表现真实世界的地理实体和逻辑对象的.     

基于特征的面向对象虚拟GIS数据模型分析及其数据库实现*

从设计虚拟GIS数据模型应考虑的问题出发,提出一种全新的基于特征的面向对象虚拟GIS数据模型构建思路,并详细分析了其对象的结构;最后介绍基于该数据模型的数据库构建过程和步骤,为后续原型系统的开发提供数据支持。     

AM/FM/GIS数据模型在信息基础设施中的应用研究

AM/FM/GIS系统建设中,基于几何空间与基于逻辑空间的对象进行统一管理是核心问题。提出空间对象模型的概念,并给出严格的形式化定义。通过对AM/FM/GIS数据模型的分析,运用面向对象的AM/FM/GIS数据建模方法,实现了信息基础设施中的数据存储与管理,提高了AM/FM/GIS系统的运行效率。     

基于对象关系数据库的移动对象数据库管理系统的研究

基于对象关系数据库设计了一个移动对象的数据模型，查询语言和相应的数据库管理系统。此系统结合GIS数据库系统能够表述移动物体和支持对运动物体的查询，从而实现基于位置的服务。本系统支持不确定性和复杂可扩展的空间结构，最后描述了这个系统的执行与实现。     

异构信息空间中支持多模态融合实体搜索的多层时态数据模型

面对异构信息空间中具有时间信息的大量相互关联的异构实体数据如作者、论文、产品、电影等,提出一个以实体及关联关系为中心的多层的时态数据模型,即多层的时态实体关联网络MTE-Network,它能有效捕捉异构实体和关联关系的时间信息.基于此时态数据模型,提出了实体搜索的多模态融合的查询模型,其支持用户搜索异构信息空间中的任何类型的实体及相关实体,支持在实体级、实体聚类级和时间轴上的实体搜索,并且满足用户多模态融合实体搜索的信息需求.在真实数据集上的实验结果证明了该时态数据模型和查询模型的可行性和有效性.     

基于面向对象数据模型的GIS空间数据库应用研究

在比较几种传统数据模型的优缺点基础上,提出了面向对象数据模型,并分析了采用面向对象数据模型建立GIS空间数据库的现实意义和优势.分析比较了三种构建面向对象GIS空间数据库的实现方式并讨论了面向对象GIS空间数据库在两个方面的应用:一是构建面向对象影像、矢量、DEM集成化GIS空间数据库;二是构建对象一关系型数据厍管理系统(ORDBMS).最后,展望了GIS数据库发展的新趋势.     

一个基于对象代理模型的多表现地理信息系统

文中提出了一种基于对象代理模型的实现多表现GIS的新方法。通过地理对象的代理对象来定义多表现，因此代理对象可以用来表示对象的视角多样性和角色多样性。通过对象更新迁移可以支持动态分类和系统一致性维护。另外，对象及其代理对象之间的双向指针使得跨类查询变得非常容易，从而可以扩展查询的范围。文中实现了一个基于对象代理模型的多表现GIS原型，性能测试表明该方法比传统的方法更加有效。     

联合GNSS的分布式传感器数据同步采集方法研究

感知数据时间维度上的一致性是多源数据融合模型科学性保障的关键参数之一,本文面向铁路沿线地质灾害监测场景内多传感器数据融合应用中时间参数一致性的具体需求,提出联合GNSS构建时间高度统一的分布式传感器数据同步采集方法。在基于GNSS模块实现秒级时间定位和微秒级时间测量基础上,构建基于GNSS脉冲信号驱动下的数据同步采集机制,确保信号采集与GNSS卫星内置原子钟时间的高度一致性。实验结果表明,本文提出的数据采集方法可确保多源感知数据时间统一性,为地质灾害预测系统决策科学性的提升奠定基础。     

基于Geodatabase的面向对象时空数据模型

针对时空数据模型与时态地理信息系统研究中存在的几类问题,提出了一种通用的面向对象时空数据模型GOO—STDM。该模型从时空对象的基本属性和行为出发,运用面向对象方法,将地学对象封装为空间、专题、时间的整体,满足地学对象的what／where／when语义,具有良好的扩展性。在GOO-STDM基础上,利用Geodatabase模型,采用定制ArcGIS的方法,实现了支持双时态语义的原型TGIS系统,既能满足时空表达的需要,又继承了ArcGIS系统的功能。     

Multimodal fusion of biomedical data at different temporal and dimensional scales

The introduction of integrative approaches to biomedical research (integrative biology, physiome, Virtual Physiological Human, etc.) poses original problems to computer aided medicine: the need to operate with large amounts of data that are strongly heterogeneous in structure, format and even in the knowledge domain that generated them; the need to integrate all of these data into a coherent whole; the further complication imposed by the fact that more and more frequently these data are captured at very different dimensional and/or temporal scales. The present study describes a first attempt at providing an interactive visualisation environment for homogeneous biomedical data defined over radically different spatial or temporal scales. In particular, we describe new strategies for the management of the dimensional information of highly heterogeneous data types; the management of temporal multiscaling; for 3D unstructured spatial multiscale visualisation and the related interaction paradigms and user interface. Preliminary results with a prototype implementation based on the OpenMAF application framework (http://www.openmaf.org) indicate that it is possible to develop effective environments for interactive visualisation of multiscale biomedical data.     

Spatio-Temporal Modeling in Video and Multimedia Geographic Information Systems

The geographic application domain includes important information such as design plans, record drawings, photographs, and video data records. The corresponding geographic information systems (GISs) should maintain a specific model for each geographic data modality such as geographic video model for video records. Real-time 3-D geographic information systems provide comprehensive interface to complex and dynamic databases and truly immersive capability for visualizing geographic data. In cases, where information about location of geographic objects is needed at different moments of time, a GIS should process video data that is directly manipulated and retrieved through representation of its spatio-temporal characteristics. In this context, the most advanced multimedia form—digital video, finds an efficient application in GIS for versatile specification of geographic data. In this paper, a model for spatial data evolving with time is introduced in the context of video data manipulation. We designed a model that represents the spatio-temporal continuum among geographic objects in geographic video sequences, or digital video. The model developed here was motivated by the requirements for manipulating, managing, and analyzing geographic data for the necessities of infrastructure management, urban and regional planning, hazard prevention and management, transportation networks, vehicles routing, etc. This model allows the important issues for GIS such as conditions of adjacency (what is next to what), containment (what is enclosed by what), and proximity (how close one geographic object is to another) to be determined. Our model describes the spatial relationships among objects for each key frame in a given video scene, and the temporal relationships of the temporal intervals measuring the validity duration of the spatial relationships spanning over the given key frame. One of the main GIS issues—distance estimation, is solved as quantitative metrics of geographic objects in digital video are easily and precisely specified. This model is a basis for annotation of raw video for subsequent use in geographic video databases and digital libraries that provide access to and efficient storage of large volume of geographic data.     

多元地理数据管理技术研究

地理信息系统的迅速发展和广泛应用导致了地理数据多元性的产生,这对地理数据存储和管理技术提出了更高的要求.针对地理数据多元性的特点,提出了地理数据的管理和存储策略,设计了一种基于关系数据库的面向对象地理数据模型,从而实现了对矢量数据、影像数据、像素图数据、DEM数据、多媒体数据等各种数据的统一,灵活管理.     

A Time Model for Time-Varying Visualization

The analysis of unsteady phenomena is an important topic for scientific visualization. Several time-dependent visualization techniques exist, as well as solutions for dealing with the enormous size of time-varying data in interactive visualization. Many current visualization toolkits support displaying time-varying data sets. However, for the interactive exploration of time-varying data in scientific visualization, no common time model that describes the temporal properties which occur in the visualization process has been established. In this work, we propose a general time model which classifies the time frames of simulation phenomena and the connections between different time scales in the analysis process. This model is designed for intuitive interaction with time in visualization applications for the domain expert as well as for the developer of visualization tools. We demonstrate the benefits of our model by applying it to two use cases with different temporal properties.     

面向时空数据的区块链构建及查询方法

时空数据作为一种同时具有时间维度及空间维度的数据类型,被广泛应用于供应链管理、电子商务等领域,它的完整性及安全性在实际应用中具有重要意义。针对目前时空数据集中式存储方式存在数据不透明且易被篡改的问题,将区块链技术的去中心化、防篡改、可追溯等特性与时空数据管理相结合,提出面向时空数据的区块链构建及查询方法。首先,提出一种基于改进图型区块链（Block?DAG）的时空数据区块链架构ST_Block?DAG;其次,为了提升时空数据的存储及查询效率,在ST_Block?DAG区块链内部采取基于四叉树及单链表的结构存储时空数据;最后,在ST?Block?DAG存储结构基础上实现了多种时空数据查询算法,如单值查询、范围查询等。实验结果表明,与STBitcoin、Block?DAG以及STEth相比,ST_Block?DAG的时空数据处理效率提升了70%以上,时空数据综合查询性能提升了60%以上。所提方法能够实现时空数据的快速存储及查询,可以有效支持时空数据的管理。     

基于深度残差长短记忆网络交通流量预测算法

针对多步交通流量预测任务中时间空间特征提取效果不佳和预测未来时间交通流量精度低的问题,提出一种基于长短时记忆（LSTM）网络、卷积残差网络和注意力机制的融合模型。首先,利用一种基于编解码器的架构,通过在编解码器中加入LSTM网络来挖掘不同尺度的时间域特征;其次,构建基于注意力机制挤压激励（SE）模块的卷积残差网络嵌入到LSTM网络结构中,从而挖掘交通流量数据中的空间域特征;最后,将编码器中获得的隐状态下的信息输入到解码器中,实现高精度多步交通流量的预测。基于真实交通数据进行实验测试和分析,实验结果表明,相较于原始的基于图卷积的模型,所提模型在北京和纽约两个交通流量公开数据集上的均方根误差（RMSE）分别获得了1.622和0.08的下降。所提模型能够高效且精确地对交通流量作出预测。     

An operational,multi-scale,multi-model system for consensus-based,integrated water management and policy analysis: The Netherlands Hydrological Instrument

Water management in the Netherlands applies to a dense network of surface waters for discharge, storage and distribution, serving highly valuable land-use. National and regional water authorities develop long-term plans for sustainable water use and safety under changing climate conditions. The decisions about investments on adaptive measures are based on analysis supported by the Netherlands Hydrological Instrument NHI based on the best available data and state-of-the-art technology and developed through collaboration between national research institutes. The NHI consists of various physical models at appropriate temporal and spatial scales for all parts of the water system. Intelligent connectors provide transfer between different scales and fast computation, by coupling model codes at a deep level in software. A workflow and version management system guarantees consistency in the data, software, computations and results. The NHI is freely available to hydrologists via an open web interface that enables exchange of all data and tools.     

煤矿地理空间数据一体化管理的数据模型与数据结构的研究

在分析煤矿地理空间数据特点与煤矿地理空间实体表达的基础上,文章提出了一种针对不同数据源分别采用E-R数据模型、面向对象数据模型以及对象-关系数据模型的混合一体化管理模型,并给出了该模型的数据表结构。该课题的研究对煤矿地理信息系统的开发具有一定的参考意义。     

遥感影像数据的规范化处理和时空尺度整合

管理不同遥感平台和传感器数据，实现不同尺度数据的相互关联是我国典型地物标准波谱数据库建设的关键，其中涉及海量影像数据的处理，实现不同尺度影像数据的关联以及在网络环境下的压缩传输等问题。本提出了基于空间单元分割和空间区域影像数据链解决方案，通过将数据按照地形图进行单元切割，采用规范化处理流程，最终将不同尺度影像数据处理成标准化的数据，为波谱库支持下的尺度研究、模型运行提供了数据平台。