地籍管理信息系统中宗地数据的时空组织与查询研究

时态信息是地理信息系统（GIS）中信息的重要一维，时态地理信息系统（TGIS）已成为当前国际GIS研究的热点。在地籍管理工作中，空间对象的历史状态和引起状态变化的相关事件等数据作为重要的存档资料都应当加以保存。在简要介绍了时态地理信息系统和时空数据模型之后，以地籍管理信息系统中的时态数据的管理来讨论适合实际地籍管理的宗地时空数据组织和查询。第一部分分析了宗地变更的基本类型，主要讨论了空间物体形态的变化，一般分为宗地合并、宗地分割和复杂变化。接着在第二部分则描述了宗地变化的时空拓扑关系－空间相关性（spatio-overlap）和时间相接性（time-meet）。第三部分在不改变原有的数据库的存储结构的条件下，运用基态修正法，通过定义时态对象来构造宗地数据时空模型，据此在宗地层区分现状层和历史层来对时态数据进行数据组织。在第四部分，根据宗地数据的时空变化类型和时空拓扑关系，设计了查询算法进行宗地空间数据的时态查询，并提供了查询算法的关键代码。最后，我们以某市旧城改造的实验数据进行了验证，实践表明运用该方法可以有效地对时态数据进行快照查询和任意宗地进行时态跟踪和搜索。     

基于移动点对象和事件的宗地时空变化表达

地籍管理中核心要素宗地的几何空间和属性信息具有典型的时空特性.以往宗地时空变化的研究主要集中在表达宗地的某一方面,对宗地所有属性和几何空间信息时空变化的表达需要加强.同时,移动对象理论在表达宗地时空变化的研究与应用还没有,且在表达多个对象间同步变化时仍需进一步研究.针对这2个问题,分析了宗地时空变化的类型,提出了基于移动点对象的单个宗地几何空间和属性(单一属性和权属)信息时空变化表达方法以及基于事件的多个宗地间时空变化表达方法,并研发了地籍宗地时空管理原型系统,验证了文中提出理论方法的可行性和有效性.     

基于UML的时空建模

现实世界中存在大量的时空数据,时空数据的管理对时空建模提出了更高的要求,因此成为当前许多领域的研究热点.UML作为众多领域广泛使用的统一建模语言,基于UML的时空扩展模型也成为许多领域时空建模的重要形式.为此,本文提出一种时空UML模型,该模型能够表示与处理时空对象的多种时空拓扑关系(包括RCC-8空间和Allen-13时态拓扑关系)以及它们之间的复杂语义关系(例如关联、聚合、泛化和依赖);同时给出了时空UML的形式化表示形式和语义解释方法.最后结合地籍变更的实例说明了所提方法的可行性和实用性.     

房产测绘数据时空模型与查询研究

通过分析房产测绘数据时空变化的基本类型与特点,联合运用时空复合与基态修正方法的思想,设计并构造了适于房产绘数据的变更管理和时空查询的时空数据模型,该模型用现状层、历史层及属性变更表组织数据,根据产产实体间的时空时空拓扑关系建立现状数据与历史数据间的联系,利用ＡｒｃｖｉｅｗＧＩＳ工具,具体实现了房产数据的时空管理与时态查询。     

一种模糊时空描述逻辑F-ALCT(D_(fst))

为了实现语义Web中模糊时空知识的表示与推理,提出了一种支持模糊时空具体域的模糊描述逻辑F-ALCT(D_(fst)).首先,构建了包含模糊时空区域及其时空拓扑谓词的模糊时空具体域D_(fst),给出了两个模糊时空区域之间的拓扑关系模糊度的计算方法.然后,将D_(fst)和时态操作符引入到模糊描述逻辑FuzzyALC中,构建出一种新的模糊描述逻辑F-ALCT(D_(fst)),并定义了其语法、语义和知识库.最后,给出了一个F-ALCT(D_(fst))的知识库实例.F-ALCT(D_(fst))有效地实现了语义Web中模糊时空知识的表示.     

地理信息系统中时空拓扑关系计算表达

针对TGIS时空对象,建立了基于时段时空数据模型,根据9交模型以及基于时段的时间表示方法,定义了TGIS时空对象时空拓扑关系模型,利用代数方法给出了时空拓扑关系计算的规则.能有效地重建时空数据的历史状态,跟踪时空数据的变化,处理一切基于时间的查询,实现对TGIS时空对象时空拓扑关系的计算.     

移动对象时空拓扑关系模型

时空拓扑关系是移动对象时空特性研究的一个重要内容。针对二维欧氏空间内的平面移动对象,建立基于时间片的时空数据模型。并基于点集理论定义移动对象时空拓扑关系的定性模型,表达为由9交模型描述的时态拓扑关系和空间拓扑关系的复合。同时提出其时空拓扑有效性、可计算性约束及其计算规则,进而给出移动对象动态时空特征的表达方法。该模型提出了一种移动对象时空拓扑关系的表达和计算方法,有效的刻画其动态特征,可以为移动对象数据库及其时空查询提供理论基础     

一种基于对象快照模型的时空查询原子模型

基于对象快照模型, 在分析时空对象最基本时空特征的基础上, 定义时间范围、空间范围、时空范围、时间关系、空间关系和属性状态6 个基本查询元素。在此基础上, 以时间为主轴, 定义原子查询类型, 并提出基于原子类型构造新类型的方法。对基本元素和原子查询的定义不涉及应用级语义, 使其具有良好的系统性和适应性; 同时具有明确的GIS 表达, 使其具备可实现性。研究成果可以作为时态GIS 中时空查询接口实现的基础和依据。     

现有时空数据模型的研究

阐述了时空数据建模的主要定义,分析了时空数据库领域的建模需求,包括时态语义、空间语义、时空语义和查询能力．通过对各模型在时空领域中实际应用的研究,重点比较了现有时空数据模型在这4个需求方面的能力表现,并对模型做出评价．结果表明,面向对象数据模型和移动对象数据模型在时空对象的表达上体现了较强的能力．     

时态地籍探讨

针对变更频繁、数量巨大、来源丰富的地籍信息,传统的地籍管理方法已经不能满足现代化土地管理的需要这一现实问题,介绍了时态地籍目前主要的两种实现模型及时空数据的存储方式,采用理论分析的方法,提出了随机分单位基态修正模型和分量基态修正存储方式,以实现保存宗地变更的历史和实现宗地追溯查询.研究结果有助于与同行探讨.     

一种面向对象的时空数据模型及其操作

提出了一种面向对象的时空数据模型,研究了其数据结构、时空数据的建立算法、时空数据的更新算法及时空数据查询方法,并给出了一个模拟地籍的历史演变的实例．     

一种基于过程的动态时空数据模型

 通过对土地利用时空对象变更的考察,指出纯粹以事件或事件序列方式构建的时空数据模型在时空要素关联和事件因果关系表达上存在的不足,提出以过程为核心的时空数据模型PBSTDM。该模型能反映时空对象的演变过程,以及在这个过程中产生的事件因果联系。给出了该模型的数据组织体系,以及基于此模型在土地利用更新调查中的应用系统实例,表明该模型能减少数据访问的复杂度,提高时空数据处理的效率。     

基于属性标识位的面向对象时空数据模型

在时空数据模型发展的基础上，提出了一种新的基于属性标识位的面向对象时空数据模型．将时空数据库分为一般基本属性库、有效时空属性库和历史时空属性库三部分存储，利用属性标识符标识数据对象在各部分库中的存在与否，进而对操纵语言进行基于新的数据模型的扩展。     

基于字典学习改进的时空上下文算法

针对强遮挡导致的跟踪目标失效问题, 提出一种基于字典学习改进的时空上下文算法. 先在目标和上下文区域构建前景字典和上下文字典, 再利用稀疏解的特性, 给提取目标特征更高的权重, 并参与模板的更新, 构造新的条件概率. 实验结果表明, 在出现严重遮挡的数据集中, 时空上下文算法跟踪成功率为19.5%, 改进算法成功率达94.5%, 改进算法能在出现强遮挡情况下有效对抗遮挡问题, 稳定跟踪.     

基于字典学习改进的时空上下文算法

针对强遮挡导致的跟踪目标失效问题, 提出一种基于字典学习改进的时空上下文算法. 先在目标和上下文区域构建前景字典和上下文字典, 再利用稀疏解的特性, 给提取目标特征更高的权重, 并参与模板的更新, 构造新的条件概率. 实验结果表明, 在出现严重遮挡的数据集中, 时空上下文算法跟踪成功率为19.5%, 改进算法成功率达94.5%, 改进算法能在出现强遮挡情况下有效对抗遮挡问题, 稳定跟踪.     

基于界址点的地籍时态数据模型

为了高效管理和利用地籍时态数据,在分析了宗地变化规律的基础上,对地籍管理领域的时态建模进行了探讨,提出了基于界址点的时态数据模型及基于该模型的快照查询和历史查询方法,并用实例进行了说明.基于界址点的地籍时空数据模型既用界址点反映宗地的历史联系,又用界址点反映宗地之间的关系,基于界址点的索引机制可以达到快速提取和更新的目的,以便于时态分析的实现.因此,它不仅能够减少数据冗余优化了空间数据的存储,还便于进行历史查询.该研究成果对开发和建设时态地籍信息系统具有一定的参考价值.     

深圳湾潮间带底栖动物群落结构的等级聚类与非度量多维标度排序

应用等级聚类与非线性多维标度排序两种多变量统计分析方法研究了深圳湾潮间带底栖动物群落结构的时空变化,结果表明：1）底栖动物群在深圳福田A断面上与香港米博RB和ET断面上有较明显的差异,在A断面高潮区与中、低潮区也有较明显的空间差异。2）RB和ET断面底栖动物群落有明显的季节变化,温度、盐工和潮汐是影响群落结构变化的主要因子。     

基于Adaboost首帧检测的时空上下文人脸跟踪算法

针对时空上下文算法首帧需进行手动框选及选择偏差带来后续跟踪干扰的不足, 提出利用Adaboost算法进行首帧检测, 引入Kalman预测机制辅助时空上下文算法进行跟踪.当出现遮挡、 抖动等问题时, 保证跟踪稳定地进行, 提高算法鲁棒性. 在Shelter1等3组公共数据集上进行对比实验的结果表明, 该算法能实现首帧自动检测功能, 后续跟踪算法的鲁棒性及跟踪效果也得到明显提升.     

加权自适应的去隔行算法

考虑到运动补偿技术中运动估计失效的情况，提出了一种有效的混合去隔行方法。将运动补偿技术与基于方向的时空滤波方向相结合， 地插值结果是运动补偿时间插值和基于方向的时空中值滤波方法和加权和。在运动矢量估计不准确的情况下，利用权值的自适应使基于方向的时间中值滤波占主导地位，有效保持图像中的运动边界，并减小运动补偿的插值误差。实验结果表明，该算法计算简便且容易实现，具有较好的视觉效果。