基础地理信息时空一体化建模与管理方法研究

【摘要】：基础地理信息时空数据库技术是空间数据管理与应用的一项前沿技术。随着国民经济对地理空间数据更新周期不断加快的要求和航空航天数据获取技术的不断发展,我们面临着空间数据爆炸式增长而历史数据有效管理与应用相对滞后的矛盾。如何整合集成时空数据并进行时空一体化管理是我国乃至全世界面临的重大问题和技术难题。 本文总体研究目标是通过对时空数据库建模、管理、查询、表达问题的深入研究,促进时空数据库理论与方法的进步,实现基础地理信息时空数据建模、一体化管理、动态可视化等方法,在此基础上自主研发时空数据库管理实验软件,开展时空数据库实验系统应用示范,初步形成时空数据处理、管理、表达及应用的一体化解决方案。 基于上述研究目标,本文将研究并建立基础地理信息时空数据库模型,实现基础地理信息时空数据一体化管理方法,探索时空地理信息动态可视化表达技术,开发基础地理信息时空数据库实验系统并开展应用示范,形成基础地理信息时空一体化管理解决方案,促进地理信息时空数据库技术的发展,提升时空地理信息应用的深度和广度。具体的研究内容及研究成果包括： ①研究并构建基础地理信息时空数据库模型。本文在分析比较现有时空数据库模型的基础上,面向基础地理信息时空数据动态管理及应用,提出并建立了一种新型时空数据库模型—“版本—差量”式模型：包括时空对象建模,时空数据库建模,时空数据库模型结构体系。 ②研究并实现基础地理信息时空一体化管理技术。基于“版本—差量”式时空数据库模型设计了基础地理信息时空数据库逻辑组成和物理存储结构,开发时空数据库引擎,研究并建立了时空索引方法,时空查询语言和动态更新机制,初步形成时空数据库时空一体化管理与动态更新方法。 ③研究并探索时空数据动态可视化表达方法。基于动态视觉变量理论与计算机动画技术,探讨动态地图符号组成与实现,探索实现了多种模式时空数据的动态模拟和表达方法,突破传统数字地图只能表达单一数据状态的局限性,提升时空数据的视觉感受和地图认知。 ④自主研发形成时空数据库管理系统实验软件。在上述理论和技术研究的基础上,作者研发了一套集基础地理信息时空数据建模、时空查询检索、历史回溯、版本重构、时空一体化管理与动态更新、以及动态可视化表达的实验系统,开展了系统试验分析,并进行了工程化应用示范,取得了预期效果。 本文围绕多版本基础地理信息管理难的问题,通过系统研究和开发,实现了基础地理信息数据的时空建模、一体化管理、动态可视化表达等关键技术,本文研究成果成功开展了示范应用,为基础地理信息动态管理与应用提供了初步解决方案,有利于提升历史数据的应用潜力,促进基础地理信息应用的深度和广度。