时态GIS中数据回溯与空间演变的设计与实现

论文摘要

传统的地理信息系统GIS对变化缓慢的地理现象进行某一时刻的全局状态分析及宏观变化信息的提取比较适合;但应用于地理现象变化频繁,强调局部细节变化分析,则表现出不变数据重复存储、局部变化信息提取困难、地理实体的时间特征很难表示等缺陷。如果在GIS中引入时间概念,那就是时态GIS。时态GIS研究的重点,是研究把时间作为地理实体的基本特征及GIS地理时空的模拟方法。这个问题的研究,对研究地理对象变化很快即时态性很强的情况,显得尤为重要。随着存储技术的飞速进步,大容量时态数据的存储和高效处理有了必要的基础条件,使时态GIS的研究和应用成为可能,并将成为今后GIS发展方向的一个热点。数据回溯是时态GIS最基本也是最有用的功能,利用保存的地理对象的历史状态,观察空间演变,实现对变化的监视、比较、跟踪甚至是预测。本论文运用了基于时间维的面向对象时空数据模型来表示具有时间属性的地理对象,增加对地理对象时间维的表达、存储和管理。基于Oracle Spatial的时态空间数据库,以时空对象的概念组织空间数据和属性数据,并提供扩展和改进,支持多种观察者模式,并增加对象关系表以描述时空对象之间的联系。从而为历史数据回溯提供了数据来源和实现基础。历史数据回溯与空间演变的实现,可以追踪地理对象的状态变化,并将空间分布情况的变化在地图上直观逼真的表示出来,从而反映事物和现象的存在状态,充分表达空间对象的变化过程和规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究目的
• 1.2 时态地理信息系统的国内外研究现状综述
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 应用前景
• 1.3 本论文的主要工作内容
• 第2章 时态GIS的关键技术
• 2.1 基于时间维的面向对象时空数据模型
• 2.1.1 时空对象结构
• 2.1.2 时空数据组织方式
• 2.2 时空数据库
• 2.2.1 时间数据库
• 2.2.2 时空数据库
• 2.3 地理信息的可视化
• 2.4 时态关系的区间代数
• 2.5 本章小结
• 第3章 数据回溯与空间演变的设计
• 3.1 需求分析
• 3.2 体系结构设计
• 3.3 开发平台
• 3.4 时态空间数据库设计
• 3.4.1 时空对象和快照
• 3.4.2 数据表的设计
• 3.4.3 数据库扩展和改进
• 3.5 主要功能模块
• 3.5.1 历史数据归档
• 3.5.2 动态可视化表示
• 3.5.3 时间查询
• 3.5.4 追踪分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 数据回溯与空间演变的实现
• 4.1 功能实现
• 4.1.1 历史数据归档的实现
• 4.1.2 时间动画的实现方法
• 4.1.3 地理图层的动态可视化表示
• 4.1.4 追踪分析中回放功能的实现方法
• 4.2 性能优化
• 4.2.1 定制的FDO
• 4.2.2 本地高速缓存的实现
• 4.3 运行界面
• 4.4 系统测试及应用效果验证
• 4.4.1 归档功能测试
• 4.4.2 动画功能测试
• 4.4.3 性能测试
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历