分布式协同计算的GIS技术研究

讨论GIS的基本技术体系,针对GIS应用需要提出以分布式协同计算为基本特征的新一代GIS技术。回顾GIS技术的发展历程及各代GIS技术的基本特征,分析GIS应用需求的发展趋势,提出新一代GIS应具备的基本特征;从空间数据模型、空间查询语言和空间数据分布式计算等方面讨论新一代GIS技术的理论体系,并提出现阶段可行的实现机制;介绍新一代协同计算的分布式GIS软件原型。

空间数据库数据约束系统及其实现

空间数据库模型是构造地理信息系统的关键,如何在空间数据库中定义和实现空间实体间的约束关系直接影响到空间数据的完整性和一致性,是实现通用空间数据库约束系统的关键技术。该文讨论了传统GIS空间数据约束关系实现方法的局限性,提出了一个可扩展的空间数据约束描述和数据更新规则系统,并实现了系统原型。这一可扩展的约束系统将有利于解决GIS的多用户同步操作机制及分布式事务处理的实现问题。

现代IT与第四代GIS软件

就现代计算机软件技术发展的若干方面进行了回顾和分析 ,结合 GIS软件在这些方面的实现进行了讨论 .特别就 GIS软件在空间数据的分布式计算 ,空间数据、属性数据的一体化查询与操作 ,空间数据挖掘等方面进行了比较深入的分析 .指出目前 GIS实现技术存在的不足及其原因 ,主要表现在空间数据模型的组织和存储技术不完善、缺乏完整空间关系描述框架、以及空间数据与其他数据联系不够紧密等方面 .提出了解决这些问题的技术突破方向 ,是要改变以图层为基础的空间数据存储和操作模式 ,建立空间同步的数据操作机制 ,实现空间数据修改的 U NIX语义 ;要研究空间数据与属性数据一体化查询语言 ,提高空间数据的操纵能力 ,等等 .

空间结构化查询语言——G/SQL

传统的地理信息系统对空间数据的处理是过程化的，并且不能将空间数据作为一个整体来对待。这种处理方法限制了空间数据应用的发展。空间结构化查询语言扩展了关系数据库的ＳＱＬ语言，朝着结构化的空间数据统一处理迈出了重要的一步。该文讨论了空间结构化查询语言的理论，在ＯＧＩＳ的概念和数据模型之上，提出了一套创新的地理数据模型，采用统一的方法存储和管理空间数据库中的属性数据和几何数据。根据这个模型，实现了一种空间结构化查询语言——Ｇ／ＳＱＬ。Ｇ／ＳＱＬ通过研究地物关系的９－交叉模型确定面向空间数据的扩充的空间算子，为应用程序提供空间拓扑关系谓词和空间函数。应用Ｇ／ＳＱＬ成功地开发了一个基于Ｗｅｂ 的地理信息应用系统ＷｅｂＧＩＳ。实践表明，Ｇ／ＳＱＬ提供的空间关系谓词和空间函数完备而且易于使用。还给出了Ｇ／ＳＱＬ语法的ＢＮＦ表示。

空间查询优化

空间查询优化是空间应用的突破点 .由于现有的关系优化不能适应空间数据的查询 ,因此空间系统必须具有自己的代价模型和优化器 .为此 ,给出了一个空间查询优化的系统方案 FQPro,并在对空间查询优化的几个阶段做了一般性探讨后 ,将重点放在代价模型、谓词代价计算和优化方案的代价计算上 ,尤其对基于 R-树的代价模型给予了详细介绍 .另外 ,参照关系优化器 ,FQPro还定义了一套谓词代价公式和谓词选择性公式 ,并在此基础上定义了查询方案代价计算公式和算法 .文章最后指出 。

开放式地理信息系统应用开发平台的理论与实现

首先，以开放ＧＩＳ协会（ＯｐｅｎＧＩＳＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ，ＯＧＣ）提出的开放地理数据互操作规范（ＯｐｅｎＧｅｏｄａｔａＩｎ－ｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＯＧＩＳ）为核心，结合ＷＷＷ技术来探讨开放式地理信息系统应用开发平台的实现方案。然后，描述了一个遵循ＯＧＩＳ规范的ＧＩＳ应用开发平台ＯＧＩＳＤＰ（ＯｐｅｎＧＩＳａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ）的设计与实现方案，提出了应用开发平台的构成要素和新的ＧＩＳ应用程序范型，以及基于ＯＧＩＳＤＰ技术的项目实例——ＷｅｂＧＩＳ。

GIS软件测评推动了技术与产品的发展

总结了 1996年以来 ,国内GIS软件测评工作的情况 ,评价了国产GIS软件的性能 ,与国外优秀软件之间的优势互补 。

第四代GIS软件研究

地理信息系统是国家空间数据基础设施建设的重要组成部分 ,对国民经济建设和国家安全有着重要的意义 .文中总结了 GIS软件的发展历史与技术特点 ,结合 IT技术的发展 ,指出了现有软件存在的不足 ,并分析了技术原因 ;概括了第四代 GIS软件的研究目标和技术体系 ,提出了发展我国第四代 GIS软件步骤的建议 .

基于空间信息技术的城市应急救援联动系统研究

该文分析国内外城市现代救援体系及其发展趋势,对基于统一的空间信息基础设施平台分布式城市应急救援联动系统(体系结构与系统实现)的关键技术进行研究,以成都市城市应急救援联动系统为例,探讨了城市应急救援联动系统的构成、功能、业务流程、系统平台、用户界面等。

基于最大似然估计的海面风场反演算法研究

最大似然估计法被认为是海面风场反演的最佳方法,目前被用来处理SeaWinds散射计数据。风矢量求解算法是风场反演算法的核心内容。最大似然法的目标函数形式决定了在风场反演过程中必须采用数值方法求解风矢量,而传统数值求解方法运算量大。该文对最大似然估计的风场反演方法的基本原理和具体过程进行探讨,根据其目标函数的一般分布特征,提出一种较为高效的数值风矢量搜索算法。用SeaWinds散射计的L2A实测数据和相应的L2B数据验证了该算法的可行性。

三维地质建模若干基本问题探讨

由于地质数据及其应用本身所具有的复杂性、不确定性、信息不完备等特点,使得三维地质建模成为制约三维GIS研究及其应用的主要瓶颈之一。讨论三维空间数据模型的设计,提出“多元数据—多方法集成—多层次干预”的“三多”建模思路;从建模尺度、数据源、建模工具等方面对建模方法进行分类;分析三维地质建模的关键技术,包括三维地质模型构建、海量模型数据操作和多元数据一体化耦合显示;针对三维地质建模系统的开发提出6项建议,分析近期三维地质建模的研究热点。

基于遗传算法的微波散射计海面风矢量反演研究

针对目前传统反演方法存在的不足和限制,引入遗传算法用于风矢量反演中的目标函数优化。以SeaWinds散射计为例,根据其模型函数和模糊解的基本特征,设计并实现了一套可用于该散射计的海面风矢量反演算法,并利用SeaWinds散射计部分L2A实测数据对该反演算法进行了验证。实验结果表明,通过多代遗传操作,算法能够收敛于几个局部极值点,从而证明该算法能够有效解决数值风矢量的优化搜索问题。

基于场所的GIS研究

探讨从地理空间认知出发,实现基于场所的GIS(PB-GIS)的相关问题。PB-GIS以场所为核心,显式表达地理空间知识,并遵循特定规则进行定性空间推理,从而服务于空间行为决策。比较PB-GIS与基于坐标的GIS(CB-GIS)之间的差异和适合解决的问题,并描述定性空间推理的特点及其在PB-GIS中的应用。在分析实现PB-GIS的关键技术基础上,采用三层架构设计了一个PB-GIS的概念体系结构。

分布式计算环境中的空间查询语言全局解析机制

讨论一种在分布式计算环境中实现基于全局逻辑的空间查询语言解析方法,并给出其实现机制。提出空间查询语言的全局解析模型及等价分布程序的概念,给出将全局空间查询语句解析为等价分布程序的方法。利用该方法能够完成全局空间查询语句到局部查询语句的映射,从而支持空间数据的分布式查询。

一种海面风场反演的快速风矢量搜索算法

本文以SeaW inds散射计为例,从最大似然估计的海面风场反演方法出发,根据其目标函数的一般分布特征,提出并实现了一种快速风矢量搜索算法。然后采用美国SeaW inds散射计的部分LA实测数据对该搜索算法进行了验证,并与常规算法对同一实验数据的反演偏差及运行时间进行了对比分析,结果表明该算法在能够保证反演精度的前提下,在较大程度上提高了运行效率。

GIS产业硕果累

GIS是当前在全球范围内蓬勃发展的高新技术，它在资源调查、环境监测、电力、交通、通讯等诸多关系国家发展的重要领域发挥巨大作用，被认为是构建“数字地球”的基础工程而受到世界各国的广泛关注。

连续和离散统一的动态场模型扩展研究

为支持对空间现象的分布连续性和时间动态性的表达,实现在数据库中对场数据进行统一存储和时空查询分析,提出解析式结构表达连续场和矩阵结构表达离散场的统一动态场模型,并在空间数据库中实现其类型和操作扩展,支持连续和离散动态场的统一表达、管理、访问及时空查询分析,支持二者的相互转换,实现场模型数据和对象模型数据的一体化处理。实例研究表明该模型及其数据库扩展很好表达时空现象并支持场数据的空间数据库管理和时空查询。

Sea Winds散射计海面风场模糊去除方法研究

利用最大似然法(MLE)对SeaWinds散射计数据反演得出的风矢量,一般存在2～4个模糊解,故需采用圆中数滤波法进行模糊去除.根据SeaWinds散射计第一模糊解的空间分布特性,归纳出一套适合SeaWinds散射计的模糊去除方法,并在理论上探讨了其适应性.该方法的圆中数定义简单,计算量小,且易于收敛.利用美国NASA提供的部分L2A原始数据对该方法进行验证的结果表明,对于简单风场分布情况,该方法在没有其他参考数据进行初始化的条件下,能有效解决SeaWinds轨道边缘区域的块状模糊问题.

Sea Winds散射计海面风场神经网络建模研究

根据Sea Winds散射计只有两个入射角和两种极化方式的特点,利用其L2A数据和F291海上浮标数据,针对传统建模方法的不足和限制,借助神经网络建立了一个两种极化方式下统一的神经网络地球物理模型函数。该模型的主要特点是建模风矢量全部取自海上浮标测量数据,因而所用风矢量更加客观准确。通过与Qscat-1模型的比较和L2B与浮标风速之间的偏差统计分析,证明了该神经网络模型的有效性,并发现Qscat-1模型存在一定的系统性偏差。