基于地理事件的变化信息存储管理和应用研究

论文摘要

地理空间数据库的建设与更新是国家空间数据基础设施建设的重要组成部分,其质量和现势性直接影响和制约地理信息应用的效果。空间数据更新的实质是空间实体状态及内容改变的过程。地理变化信息的描述、建模和存储管理,是计算机存储、识别和处理变化信息的关键,是进行更新操作的前提,同时也是查询地理要素历史变更的主要手段,它们在空间数据更新过程中起着很重要的作用。本文针对空间数据变化信息的特点以及时空建模的需求,提出了面向空间数据更新的地理事件模型,就地理事件模型中地理事件的描述表达以及地理事件的存储管理进行了较为深入、系统的研究,主要内容包括:(1)从理论、技术和应用三方面对变化信息描述表达与存储管理的现状及发展进行了分析,提出了建立地理事件模型的必要性,针对空间数据更新的特点提出了相应的技术流程。(2)通过对地理要素特征变化类型及数字地图生产过程中地理要素在时空变化过程中的特点分析,将时空变化类型定义为地理要素的内部变化和地理要素级的变化。以居民地、道路、水系为例,分析了每一类地理要素的变化类型和驱动变化的主要因素,为构建地理事件概念模型提供了基础和前提。(3)论文引入地理事件的概念对地理要素的变化信息进行描述和存储。根据地理事件的特点将其分为:基本地理事件、复合地理事件、因果地理事件和演化地理事件,并给出了每一类地理事件的概念和数学定义。(4)为了有效地对地理事件进行描述,采用谓词的形式从逻辑上对地理要素的时空过程以及地理事件之间的关系进行描述和建模。建立基本地理事件逻辑表达式,通过约束条件对基本地理事件进行组合,进一步判断出复合地理事件、因果地理事件和演化地理事件。针对上述逻辑表达过程进行UML过程建模,设计出相应的物理存储结构和基本地理事件库,为后续地理事件在空间数据更新中的应用打下基础。(5)建立地理事件与更新操作之间的关联关系,用规则的形式指导空间数据更新,并在此基础上设计了地理要素变更表。结合基本地理事件表和地理要素变更表,建立地理要素、地理事件和更新操作之间的关联机制,实现了地理事件与地理要素之间的双向查询。本文采用并修改了ISO时间框架,通过在地理事件模型中加入一个明确的时间关系,对单个要素的历史变化信息进行管理,从而提高了查询的效率。(6)地理事件模型的应用实践。将相关理论及研究成果运用到系统中,实现了基于地理事件模型的时空数据更新、历史回溯查询、历史再现以及统计分析的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和研究目标
• 1.1.1 选题背景及意义
• 1.1.2 论文研究主要目标
• 1.2 研究现状及分析
• 1.2.1 基于时空数据模型的变化信息存储与管理
• 1.2.2 基于特征版本模型的变化信息存储与管理
• 1.2.3 基于事件的变化信息存储与管理
• 1.2.4 现状分析
• 1.3 论文研究的思路和方案
• 1.4 论文主要内容及组织结构
• 第二章 地理要素时空变化类型分析
• 2.1 地理要素基本概述
• 2.1.1 地理要素概念
• 2.1.2 地理要素基本特征
• 2.2 地理要素特征状态变化类型分析
• 2.2.1 地理要素空间特征变化
• 2.2.2 地理要素属性特征变化
• 2.3 地理要素时空变化类型分析
• 2.3.1 单个地理要素的基本变化类型
• 2.3.2 多个地理要素的基本变化类型
• 2.4 地理要素变化产生的原因
• 2.4.1 地理要素的客观变化原因
• 2.4.2 地理要素的主观变化原因
• 2.5 典型地理要素的变化实例分析
• 2.5.1 居民地的变化类型及分析
• 2.5.2 水系的变化类型及分析
• 2.5.3 道路的变化类型及分析
• 2.6 本章内容小结
• 第三章 地理事件模型及地理事件库的建立
• 3.1 地理事件引入的原因及基本概念
• 3.1.1 地理事件引入的原因
• 3.1.2 地理状态
• 3.1.3 地理事件的基本概念
• 3.2 地理事件与时间及地理状态之间的关系
• 3.2.1 地理事件与时间关系
• 3.2.2 地理事件与地理状态关系
• 3.3 地理事件的分类
• 3.3.1 基本地理事件及其分类
• 3.3.2 复合地理事件及其分类
• 3.3.3 演化地理事件及其分类
• 3.3.4 因果地理事件及其分类
• 3.4 地理事件逻辑模型的研究
• 3.4.1 基本地理事件的逻辑表达
• 3.4.2 复合、因果、演化地理事件的逻辑表达
• 3.5 地理事件物理存储结构设计
• 3.5.1 基本地理事件的表达与组织管理
• 3.5.2 复合地理事件及地理事件序列的表达与组织管理
• 3.6 地理事件的检测与存储
• 3.7 本章内容小结
• 第四章 地理事件模型的应用研究
• 4.1 基于地理事件模型的空间数据更新
• 4.1.1 地理要素的匹配与变化检测
• 4.1.2 地理事件类型与动态更新操作类型之间的关系
• 4.1.3 基于地理事件模型的空间数据更新流程
• 4.2 基于地理事件模型的单个地理要素历史回溯查询
• 4.2.1 基于地理事件的地理要素历史回溯查询
• 4.2.2 基于时间拓扑关系和地理事件的单个要素历史回溯查询
• 4.2.3 类的设计
• 4.3 基于地理事件模型的空间数据统计
• 4.4 本章内容小结
• 第五章 实验系统设计与实现
• 5.1 实验系统总体设计
• 5.1.1 实验系统需求分析
• 5.1.2 实验系统开发和运行环境
• 5.1.3 实验系统功能划分
• 5.2 实验系统的实现
• 5.2.1 实验系统数据库设计
• 5.2.2 空间数据更新实现
• 5.2.3 历史回溯查询实现
• 5.2.4 统计分析功能实现
• 5.3 本章内容小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作及创新点
• 6.2 需要进一步研究的内容
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 一、个人简历
• 二、攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 三、攻读硕士学位期间的科研情况
• 致谢