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《西南交通大学》 2001年
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地理信息系统时空数据建模研究及应用

张山山  
【摘要】: 为了获得对地理现象的空间、时间、及属性的完整描述信息,实现时空数据的统一存储、管理,并按不同需求提取,完成时序、空间和时空等多种分析,发展具有时空数据集成能力的时空建模技术已成为当前GIS领域的一个重要研究方向。在对时空数据的应用特点以及现有时空数据模型的研究成果进行广泛调查和深入分析的基础上,本文从时空数据建模的基本概念、时空应用概念建模方法、时空数据模型的逻辑结构、时空动态建模以及时空数据模型在城市交通规划中的应用等方面,对时空数据建模进行了较为系统的研究。主要的研究成果如下: 论文对GIS数据模型进行了分析,并对GIS的空间概念和时间概念进行了论述。在讨论了各种时空变化类型后,论文对已有时间概念模型进行了分析,提出时空数据建模的基本目标是表达时空变化,并就此提出根据表达离散变化和连续变化的需要,时间概念模型可分为基于事件和基于过程的模型,并结合基于场的和基于对象的空间概念模型,提出时空概念模型可划分为四种:场事件时空概念模型,场过程时空概念模型,对象事件时空概念模型,对象过程时空概念模型。 论文从应用系统开发的角度,对时空应用的系统概念建模方法进行了研究。基于时空应用的特殊需求和时空基本概念,分析了时空应用概念建模的特殊性。对已有的建模方法进行分析后,提出了时空应用系统概念建模方法应遵循的标准,进而开发了一种清楚、简洁的符号系统,对对象模型进行扩展,提出了时空扩展对象模型。时空扩展对象模型与传统方法相比,能更方便地获取时空信息,加速建模过程,使建立的模型更容易理解和维护。 论文对已有的时态属性数据处理方法、时空数据模型进行了分析,对设计时空数据模型所必须解决的问题进行了讨论,从面向对象的基本概念出发,着重阐述了面向对象时空数据模型的设计方法。论文完整地定义和描述了时空数据模型所涉及的时空对象类型,提出采用时间区间标记对象的存在时间,以表达对象的存亡情况;采用时间点标记有效时间,以表达对象的进化情况。论文对模型的时态属性数据组织和空间对象的时态处理进行了描述,提出作为节点和弧段,空间位置和范围是它们的本质属性,所以只要节点和弧段的空间位置和范围发生变化,则节点和弧段发生生亡事件。论文对 一 弧段与多边形相交情况下的弧段插入操作和时空索引等问题进行了研究。 时态 GIS应支持基于过程的时空动态建模。论文发展了基于过程的时 空动态建模方法。对空间过程模拟的理论基础、空间过程模拟模型的特点、 现有 GIS数据模型的局限性、基于过程时空数据模型与 GIS结合的方法进 行了分析和讨论。论文基于连续值元胞自动机的思想,从地震波的波动方程 出发,推导出地震波模拟的元胞自动机的更新规则,进而建立了一个地震波 模拟的连续型元胞自动机模型。论文还描述了利用 OpCflGL进行地震动模拟 的计算机实现过程。 交通是GIS。个主要应用领域,而把时间引入交通GIS的研究尚不多见, 己有的研究只是对道路交通量的时态特征进行了表达。本论文以城市交通规 划为背景,对城市交通规划时空数据模型的设计方法进行了讨论,提出了一 个城市交通规划时空数据模型。论文着重对交通规划基础信息面状要素、线。 。’,、二二一二二二二二二二二。_;;;_。_。。。。斗I、I。。。甘I、。。。@ 状要素、点状要素时空表达,分解出行数据的时空表达,以及规划万案信息’ 的管理进行了研究。 论文以M。plnfo为平台实现了一个城市交通规划基础信息实验系统。系 统实现了交通规划基础时态数据的更新、管理及显示功能。其中包括道路网 时态数据、交通小区时态数据、交叉口时态数据的更新显示和管理。系统还 实现了出行路径的动态显示功能及缓冲区分析功能。 时空概念模型的提出为时空数据建模提供了概念基础。时空扩展对象模 型的提出为时空应用概念设计提供了有力的工具。对面向对象时空数据模型 的发展,及其相关操作和时空索引技术的研究,为时空数据模型的最终实现 迈出了可喜的一步。基于过程的时空数据动态建模方法研究为地理信息建模 研究展示了、个新的研究方向。时空数据模型在城市交通规划中的应用,是 对时空应用研究的一次富有希望的探索。总之,时空数据建模研究仍是一个 充满挑战的新兴课题,目前还处在一个理论探索和方法实验阶段,在真正达 到实用化之前还有大量工作要做。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:P208

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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【同被引文献】
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9 宫磊;王金秋;刘钊;;山地河谷组团型城市交通规划方法初探——以承德和宜宾为例[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
10 季民;靳奉祥;李婷;艾波;赵相伟;;基于格网的海洋时空数据组织策略研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李海燕;浅议城市交通规划与交通问题[N];临汾日报;2009年
2 白青云;市政协召开四届十五次主席会议[N];南充日报;2009年
3 记者 王勤;今年市区将出台“一规划、六机制”[N];绍兴日报;2011年
4 中元国际工程设计研究院 费麟;住区设计与城市交通规划[N];中国建设报;2003年
5 本报记者尹海明;首府公布一批城市交通规划[N];南宁日报;2009年
6 刘喆;城市交通规划:反思中归位[N];中国建设报;2007年
7 记者 何连弟;虹桥枢纽 构建一纵三横快速路网[N];文汇报;2009年
8 记者 赵容;王东林委员:提前做好城市交通规划[N];人民公安报;2011年
9 闻欣;城市交通规划须惠及贫民[N];中国交通报;2007年
10 报记者  李亚彪 徐扬;城市交通:“车本位”代替“人本位”?[N];经济参考报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张山山;地理信息系统时空数据建模研究及应用[D];西南交通大学;2001年
2 陈新保;基于对象、事件和过程的时空数据模型及其时变分析模型的研究[D];中南大学;2011年
3 曹闻;时空数据模型及其应用研究[D];解放军信息工程大学;2011年
4 王靖;立体仓库时空数据模型的构建与应用研究[D];南京师范大学;2011年
5 陈志泊;GIS中栅格数据时空数据模型及其应用的研究[D];北京林业大学;2005年
6 徐志红;基于事件语义的时空数据模型的研究[D];武汉大学;2005年
7 张保钢;时空数据模型在城市测绘数据库中的应用[D];中国地质大学(北京);2005年
8 汪健;支持增量更新的多模式城市交通网络时空数据模型研究[D];吉林大学;2009年
9 李勇;基于GIS-T的城市公共交通时空数据模型研究及其应用[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
10 蔡中祥;基于GIS的长江河口空间决策支持研究[D];华东师范大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋海富;基于ORM的时空数据模型构建方法研究[D];南京师范大学;2004年
2 陈荣荣;道路网络与动态交通信息一体化的时空数据模型研究[D];吉林大学;2011年
3 李予娇;时空数据模型在人口流动研究中的应用[D];首都经济贸易大学;2012年
4 赵美珍;电子海图/海洋时空数据集成技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李咏炜;WalkGIS时空数据模型及其在土地利用规划系统中的应用研究[D];浙江大学;2010年
6 杜哲;GIS时空数据模型研究[D];北京林业大学;2011年
7 卢彩霞;基于线性参照的交通路况时空数据建模及其应用[D];西南交通大学;2012年
8 陈艳梅;时空数据模型在地籍变更管理信息系统中的应用和研究[D];江西理工大学;2011年
9 刘英;地理系信息系统中时空数据建模及面向对象数据模型的研究[D];山东科技大学;2003年
10 杨杨;基于过程的四维风暴数据场时空模型[D];中国地质大学;2012年
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