事件和過程的時空數(shù)據(jù)模型及其時變分析模型的研究.pdf

1、時空數(shù)據(jù)模型是時態(tài)地理信息系統(tǒng)的核心內(nèi)容，是時空數(shù)據(jù)實現(xiàn)計算機容量性存儲和高效性管理的基礎(chǔ)，更是面向高級時空分析能探尋地理現(xiàn)象和事物時變規(guī)律的前提。目前，主流時空數(shù)據(jù)模型主要面向數(shù)據(jù)的高效存儲和檢索，而缺乏面向該數(shù)據(jù)模型的時空分析應(yīng)用考慮。這導(dǎo)致數(shù)據(jù)模型與其時空分析和應(yīng)用脫節(jié)。這主要因為現(xiàn)有時空數(shù)據(jù)模型缺乏一種內(nèi)在關(guān)聯(lián)機制的描述和表達，而這種機制響應(yīng)著時變，是探尋時變規(guī)律的基礎(chǔ)。時空數(shù)據(jù)模型的最終目的是時空分析，而探尋時變規(guī)律是時空分析

2、的最高級實踐。
　　 籍此，時空數(shù)據(jù)構(gòu)模應(yīng)在構(gòu)建時間維和空間維的同時，核心描述和表達這種時變響應(yīng)機制：著重于表達時變進程中的時序關(guān)系和時空因果鏈；著重考慮整體進程描述與內(nèi)部個體關(guān)聯(lián)描述的有機結(jié)合。本論文以面向時變特征的地理事物和現(xiàn)象為研究對象，提出一種較基礎(chǔ)型的時空數(shù)據(jù)模型，能描述時變的內(nèi)在機制；并以此構(gòu)建其語義概念模型和邏輯模型。在該模型的基礎(chǔ)上，著重擴展其面向高層次的時空分析，用以增強和拓寬模型應(yīng)用能力。
　　 本文

3、的工作及創(chuàng)新：
　　 (1)、論述時態(tài)GIS和主流時空數(shù)據(jù)模型的研究現(xiàn)狀，討論了當前模型所存在的問題，并依此引出本文的研究任務(wù)(三類別七任務(wù))及研究框架。
　　 (2)、為搭建地理語義和計算機語義之間的“橋梁”，提出了“本征論-體變論-本體論”的“三論”新時變語義認知框架。該框架結(jié)合信息論和認知論：本征論強調(diào)時空數(shù)據(jù)的計算機語義表達，體變論用于解義該時空數(shù)據(jù)的時變特征及時變機制；本體論則將時空數(shù)據(jù)和時空變化提升至客觀世界

4、的現(xiàn)實地理語義描述。
　　 (3)、就主流時空數(shù)據(jù)模型缺乏內(nèi)在機制的描述和表達，提出和構(gòu)建了基于對象-事件-過程的面向?qū)ο蟮臅r空數(shù)據(jù)模型：即OEP模型。該模型有別于主流時空數(shù)據(jù)模型，更注重描述和表達地理動態(tài)現(xiàn)象的整體進程及內(nèi)部關(guān)系，增強性表征地理現(xiàn)象發(fā)生和發(fā)展的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。鑒于描述和表達三者的側(cè)重點不同，該模型可靈動性地整合或拆分成其他時空數(shù)據(jù)模型，不失為一種通用型的時空數(shù)據(jù)模型。更為重要的是，由于該模型表征的是一種內(nèi)在關(guān)聯(lián)機制，

5、它也是一種基礎(chǔ)型的時空數(shù)據(jù)模型。
　　 (4)、提出了面向時變特征的OEP擴展模型，深化了對地理事物和現(xiàn)象時變內(nèi)在規(guī)律的理解。以海冰變化特征為例，構(gòu)建海冰本體邏輯模型并實現(xiàn)其語義查詢。海浮冰作為海冰本體模型的重要組成部分，發(fā)展了基于OEP模型的海浮冰因子模型。
　　 (5)、就實現(xiàn)計算機信息論與地理語義的互通，探討由“本征論”衍生出的“空間關(guān)系”時變與表征“體變論”和“本體論”的“地理事件”或“地理過程”關(guān)聯(lián)。具體是，將

6、由空間幾何對象表征的“地理對象”的空間拓撲和方位時變與其隱含的地理事件或地理過程的關(guān)聯(lián)。由此，提出和探討了區(qū)域連續(xù)時變的定性分析模型：RAE模型以及關(guān)聯(lián)算法HMMRAE模型。
　　 (6)、地理要素間的關(guān)系在計算機信息中演繹出地理對象間的空間關(guān)系。這種空間關(guān)系常呈現(xiàn)“多態(tài)性”，且其主體為“多類型”。該類空間關(guān)系存在某種時態(tài)關(guān)聯(lián)或因果關(guān)聯(lián)，稱之為“多元”關(guān)聯(lián)模式。從時空地理要素中，挖掘此類模式，是探尋時變規(guī)律的一種有力舉措。就此，