基于空间拓扑推理的GIS组件开发

论文摘要

地理信息系统(GIS)在资源调查、评价、管理和监测,在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用,在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。但是,GIS中空间分析功能的发展显得比较落后,而空间分析是建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上,要提高空间分析能力,必须解决空间关系描述与表达。定性空间推理研究的是人类对几何空间中空间对象及其关系定性认知常识的表示与处理,面对的是空间对象的定性特征和定性关系。作为空间关系的重要组成部分,空间拓扑关系一方面是地理信息系统数据库建立、空间特征存储、提取、查询、更新等操作的保障,另一方面它又为空间分析、辅助决策等提供了基础。因此,空间拓扑关系的研究已成为GIS研究的重点和热点。组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一,它是面向对象技术进入到成熟实用化阶段的具体表现。在组件技术的概念模式下,一个软件系统被视为由若干个相互协同工作的对象集合而成,其中每个对象都能提供特定的服务和功能,并且以标准、开放的形式公布出来,以便与其他对象进行通信和被调用。论文首先介绍了定性空间推理和组件技术的基本概念、研究背景、研究现状,确定了论文研究的内容。其次,本文具体介绍了空间对象的拓扑关系表示方法以及空间拓扑关系推理。研究了空间拓扑关系的主要表示方法,主要研究了基于层次认知的拓扑关系分类方法HBM,以及给出了基于HBM模型的拓扑关系的组合表推理方法。再次,论文研究了空间知识库的获取及约简。介绍了空间知识库的构成,以及从GIS空间数据库中获取拓扑关系的方法。重点研究了基于Rough集的空间关系知识库约简的方法。并研究了层次推理技术及其在空间查询中的应用。最后,本论文在上述研究工作的基础上,开发出空间拓扑关系推理组件。该组件可以从空间知识库中查询出所要求的满足空间拓扑关系约束的空间对象。因为该组件采用了ActiveX技术,所以可以嵌入其它开发工具中,作为开发GIS应用中完成拓扑关系查询的通用工具。本论文对定性空间推理中的拓扑关系的空间表示和层次拓扑推理技术做了深入的研究,提供了关于空间关系的知识库约简的技术方法,开发出基于ActiveX技术的空间拓扑推理通用查询组件,为提高空间查询的效率提供了一条可行的途径。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 定性空间推理的概念
• 1.2 组件技术
• 1.3 国内外现状综述
• 1.4 论文的主要内容
• 2 空间拓扑关系表示与推理
• 2.1 空间对象与空间关系
• 2.2 拓扑关系表示方法
• 2.3 组合表及其推理
• 2.4 本章小结
• 3 空间知识库的获取和约简
• 3.1 定性空间知识库
• 3.2 GIS 空间数据库中拓扑关系表示
• 3.3 提取空间对象间的拓扑关系
• 3.4 基于Rough 集的空间知识库约简
• 3.5 本章小结
• 4 定性层次拓扑推理技术及应用
• 4.1 基于层次的拓扑关系推理
• 4.2 空间层次拓扑关系约束满足问题
• 4.3 层次推理技术在空间查询中的应用
• 4.4 本章小结
• 5 空间拓扑关系查询组件开发
• 5.1 空间查询
• 5.2 组件技术与MapX 研究
• 5.3 拓扑关系查询组件开发
• 5.4 仿真实验
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书