地理信息系统中时空数据变化模型和算法研究

【摘要】： 随着空间信息获取手段和方法的不断多样化，空间数据的更新速度也在不断加快，这使得空间数据走向实时动态化成为必然。目前，地理信息系统所表达的信息只能反映地理要素在某一时刻的空间状态，对于时间序列方面的分析还处于起步阶段。这就使得时态GIS作为GIS研究和应用的一个新领域，正越来越受到人们的关注。 时态GIS所主要关注的内容可以大致归结为两点：十是时空数据模型以及时空数据库的建立；二是时空分析技术以及时空数据可视化问题的研究。本文对这两个问题都有所关注，但重点放在时空分析方面。时态GIS的最终目标是在个合理、完善的时空数据库系统的基础上，融合多尺度时空数据，发展智能化数据处理和分析方法，建立层次结构的智能化认知模型，并在具体应用中起到辅助分析、决策的功能。 本文在现有相关研究的基础上，对各种时空数据模型、时空分析技术以及时空数据可视化技术及其特点作出了详细分析，并在此基础上针对矢量和栅格两种基础数据格式分别提出了时空变化的算法和模型，并且应用于河口沙洲演变这一具体问题中。本文的主要研究内容和创新之处如下： 1．全面分析了基于状态和基于时间的时空数据模型，比较它们各自的特点，并将这两种模型的应用范围与时空分析方法相结合。 2．提出了基于矢量数据的时空变化模型，实现了矢量数据在时间轴上的内插功能，并且在原有时间戳不够密集的情况下，能够达到矢量数据随时间平滑、连续演变的视觉效果。 3．提出了基于元胞自动机的栅格数据时空变化模型，通过一定的经验规则，实现对地理变化过程的模拟和预测。该模型能有效克服经典元胞自动机的时空局部性和转换规则同质性等问题，符合地理过程的特点。 4．将上述模型应用于河口沙洲变化的实例中，取得了较好的效果。