GIS-T空间数据库管理与应用关键技术研究

论文题目: GIS-T空间数据库管理与应用关键技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 交通运输规划与管理

作者: 蔡先华

导师: 王炜

关键词: 交通地理信息系统,空间网络,空间网络数据库,空间网络数据库模型

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 交通是地理信息系统(GIS)的一个重要应用领域,由于其空间特征和应用的独特性,将GIS在交通中的应用强化为一个专用名词——交通地理信息系统(GIS-T)。本文以国家“十五”重点科技攻关计划“智能交通系统关键技术研究”子课题之一《面向ITS的交通规划与交通分析软件开发》、江苏省交通科学研究计划项目《公路交通信息、基础地理信息空间数据库管理及应用技术研究》为依托,以交通网络分析软件系统——TranStar为基础,系统研究了GIS-T空间数据库管理与应用的关键技术。论文研究的核心是GIS-T空间数据库管理与应用的相关理论与技术。全文共分为五个部分:交通系统及交通系统的信息化、空间数据库管理理论及数据模型、面向交通要素的多维时空数据模型——TFODM、GIS-T空间数据库应用技术、应用软件系统开发技术。前两部分是研究的基础,第三、第四部分是研究的核心,第五部分是应用软件开发技术及应用软件开发。整个研究以GIS-T空间数据库理论基础分析、核心理论技术研究、应用系统开发为主线,形成一个完整的从理论到应用的研究整体。论文第一部分对交通系统信息化基础进行分析研究。系统阐述交通系统信息化基本理论、交通信息的分类、交通信息的特征;进一步分析研究交通信息应用与管理的先进技术,阐述GIS特征与基本功能;分析研究GIS-T在交通领域应用的几个方面。论文第二部分对GIS-T相关的理论技术方法进行研究。主要有一般数据库技术的发展、数据模型和数据模式、空间数据库原理、空间数据模型、空间数据类型、空间数据操作等。对空间数据库的模型、基于要素的GIS建模方法、空间数据类型、基本空间数据关系及空间数据的操作进行了全面的分析与总结。论文第三部分是本研究的两个核心部分之一。深入详细地分析了现有GIS-T线性数据处理相关技术,对现有交通线性数据模型进行归纳和总结,根据线性交通模型所描述的度量、序(方位)和拓扑空间关系,提出将现有交通线性模型分为一级空间抽象模型、二级空间抽象模型和三级空间抽象模型;通过对GIS-T的相关数据模型及其优缺点进行分析和总结,认为现有GIS-T数据模型以平面静态结构为主,而三维空间GIS-T、时态GIS-T正逐渐成为GIS-T领域的研究热点,因此提出一个面向交通要素的多维GIS-T空间数据模型——TFODM,并详细介绍了TFODM概念模型和TFODM逻辑模型;对基于关系级、元组级、属性级的多种时空数据模型进行分析总结,对交通要素的一般属性时态描述、空间几何位置时态描述和空间拓扑关系时态描述进行分析研究,进一步提出TFODM时态数据模型,同时提出一种面向交通要素的多基态修正时态数据模型。论文第四部分亦是本研究的核心之一。针对TFODM GIS-T数据模型涉及的主要应用技术进行研究和分析。首先对基于线性LRS的几何数据到基于SRS的几何数据的插值转换进行分析研究,提出应用于LRS到SRS的插值方法,进一步研究时空拓扑多层次网络的自动生成技术;研究并提出TFODM中几何网络数据处理技术,对网络路径分析算法进行分析研究,根据TFODM空间网络的特点,建立基于网络要素面向对象的空间网络数据结构;分析层次空间推理策略的网络分层方法,对基于空间分片层次策略的最短路径算法进行研究,提出基于复合结点的层次网络路径分析算法。论文第五部分详细介绍了作者主持开发的基于GIS的交通规划与分析软件系统的两个子系统——交通网络空间数据库输入与管理子系统、交通网络分析预测成果视觉化与输出子系统的主要功能。对交通网络空间数据库输入与管理子系统中的空间网络建立技术进行了分析研究,并提出应用于交通网络分析软件的空间网络生成方法与几何网络处理技术方法;根据TFODM概念数据模型、逻辑数据模型,提出一个应用于交通网络分析软件系统的TFODM物理数据模型和数据结构,并应用于TranStar网络分析软件的应用开发中。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 立题背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国外研究概况

1.2.2 国内研究概况

1.2.3 ITS与GIS-T的相互关系及发展现状

1.3 研究内容与论文组织

第二章 交通系统及交通信息化分析研究

2.1 交通系统及其信息化

2.1.1 交通系统

2.1.2 交通信息化

2.2 信息化基础

2.2.1 数据、信息、信息系统

2.2 2 交通信息概述

2.2.3 交通信息的特征

2.2.4 交通信息的分类

2.3 交通信息管理技术

2.3.1 地理信息系统介绍

2.3.2 交通地理信息系统

2.4 本章小结

第三章 空间数据库管理理论、数据模型研究

3.1 数据库概述

3.2 数据模型、数据模式概述

3.2.1 数据模型

3.2.2 数据模式

3.2.3 传统数据模型

3.2.4 E-R数据模型

3.2.5 面向对象的数据模型

3.3 空间数据库

3.3.1 空间数据库概述

3.3.2 空间数据模型

3.3.3 基于地理要素的GIS数据建模

3.3.4 空间数据类型

3.3.5 基本空间关系

3.3.6 空间对象的操作

3.4 本章小结

第四章 GIS-T空间数据库管理理论与技术研究

4.1 GIS-T空间数据库

4.2 GIS-T线性数据处理相关技术分析研究

4.2.1 空间网络

4.2.2 空间网络的平面数据模型和非平面数据模型

4.2.3 线性参照

4.2.4 动态分段

4.2.5 两种位置参照系的关系

4.2.6 交通线性数据模型相互关系研究

4.3 现有GIS-T线性数据模型

4.3.1 ISO-GDF 4.0

4.3.2 NCHRP数据模型

4.3.3 综合模型

4.3.4 Dueker-Butler模型

4.3.5 GIS-T数据模型比较分析

4.4 面向交通要素的多维GIS-T空间数据模型

4.4.1 TFODM概念模型

4.4.2 TFODM逻辑数据模型

4.5 本章小结

第五章 TFODM时态研究

5.1 时态数据描述基本概念

5.1.1 时间的形式化表示

5.1.2 时间参照系与时间基准

5.1.3 时态描述相关术语

5.1.4 基本时态数据结构

5.1.5 时态拓扑关系

5.2 时空数据模型概述

5.2.1 时间属性型时空数据模型

5.2.2 时间维模型

5.2.3 基态修正模型

5.2.4 面向对象模型

5.3 交通要素的时态特征

5.3.1 一般属性的时态变化

5.3.2 事件的时态变化

5.3.3 图形与拓扑关系时态变化

5.3.4 交通规划信息

5.4 TFODM的时态模型

5.4.1 一般属性的时态变化描述

5.4.2 事件的时态数据描述

5.4.3 几何与拓扑关系的时态变化描述

5.5 本章小结

第六章 GIS-T空间数据库管理系统应用技术研究

6.1 线性LRS与SRS几何数据的相互转换

6.1.1 线性LRS到SRS的几何数据转换

6.1.2 SRS到线性LRS的数据转换

6.2 时空拓扑多层次网络的自动生成技术研究

6.2.1 几何网络的处理技术研究

6.2.2 纯空间拓扑网络的自动生成

6.2.3 时空拓扑网络的自动生成

6.3 空间网络路径分析研究

6.3.1 面向对象基于网络要素的网络模型研究

6.3.2 基本网络查询及算法分析研究

6.3.3 基于层次空间推理的网络路径查询算法

6.4 本章小结

第七章 道路交通综合信息应用系统开发

7.1 基于GIS的交通网络分析系统概述

7.2 空间数据库管理与视觉化子系统概述

7.3 空间数据库管理与视觉化子系统基本功能简介

7.3.1 交通网络数据输入功能

7.3.2 交通网络编辑功能

7.3.3 交通网络空间查询与属性查询功能

7.3.4 交通区建立功能

7.3.5 交通区OD管理功能

7.3.6 交通网络数据输出功能

7.4 空间网络处理技术方法研究

7.4.1 空间网络生成过程

7.4.2 几何网络数据处理方法

7.5 公路交通网络符号化技术方法

7.5.1 视觉化符号分类

7.5.2 符号设置

7.5.3 图面配置

7.6 TFODM物理模型及应用系统数据结构

7.6.1 TFODM交通网络分析物理数据模型

7.6.2 应用系统数据结构

7.7 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 主要研究结论

8.2 论文创新点

8.3 研究展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表论文及主持参与的科研情况

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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• [2].基于GIS的矿床空间定位预测研究——以铜陵凤凰山矿田为例[D]. 杨中宝.中南大学2004
• [3].基于对象关系型空间数据库理论的GIS实现[D]. 孔冬艳.中国地质大学（北京）2006
• [4].高性能并行GIS中矢量空间数据存取与处理关键技术研究[D]. 赵春宇.武汉大学2006
• [5].从动态空间数据库中挖掘有趣的空间模式[D]. 芦俊丽.云南大学2017
• [6].基于R-树的空间数据库查询技术研究[D]. 黄继先.中南大学2005
• [7].嵌入式空间数据库理论与技术研究[D]. 马亚明.解放军信息工程大学2011
• [8].三维空间方向关系定性推理及查询技术研究[D]. 顾卫杰.燕山大学2015
• [9].多重近似空间索引及其相关检索技术研究[D]. 林伟华.华中科技大学2009
• [10].空间数据库的索引技术研究[D]. 张泽宝.哈尔滨工程大学2009

相关论文

• [1].地理信息系统时空数据建模研究及应用[D]. 张山山.西南交通大学2001
• [2].时态GIS若干关键技术的研究[D]. 王长缨.西北大学2006
• [3].三维GIS数据组织管理及符号化表示研究[D]. 危拥军.解放军信息工程大学2006
• [4].“数字城市”中的空间本体数据库研究[D]. 杨骏.西南交通大学2007

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