事件和過(guò)程的時(shí)空數(shù)據(jù)模型及其時(shí)變分析模型的研究.pdf

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

2、的最高級(jí)實(shí)踐。
　　 籍此，時(shí)空數(shù)據(jù)構(gòu)模應(yīng)在構(gòu)建時(shí)間維和空間維的同時(shí)，核心描述和表達(dá)這種時(shí)變響應(yīng)機(jī)制：著重于表達(dá)時(shí)變進(jìn)程中的時(shí)序關(guān)系和時(shí)空因果鏈；著重考慮整體進(jìn)程描述與內(nèi)部個(gè)體關(guān)聯(lián)描述的有機(jī)結(jié)合。本論文以面向時(shí)變特征的地理事物和現(xiàn)象為研究對(duì)象，提出一種較基礎(chǔ)型的時(shí)空數(shù)據(jù)模型，能描述時(shí)變的內(nèi)在機(jī)制；并以此構(gòu)建其語(yǔ)義概念模型和邏輯模型。在該模型的基礎(chǔ)上，著重?cái)U(kuò)展其面向高層次的時(shí)空分析，用以增強(qiáng)和拓寬模型應(yīng)用能力。
　　 本文

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

4、的現(xiàn)實(shí)地理語(yǔ)義描述。
　　 (3)、就主流時(shí)空數(shù)據(jù)模型缺乏內(nèi)在機(jī)制的描述和表達(dá)，提出和構(gòu)建了基于對(duì)象-事件-過(guò)程的面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型：即OEP模型。該模型有別于主流時(shí)空數(shù)據(jù)模型，更注重描述和表達(dá)地理動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的整體進(jìn)程及內(nèi)部關(guān)系，增強(qiáng)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(dá)三者的側(cè)重點(diǎn)不同，該模型可靈動(dòng)性地整合或拆分成其他時(shí)空數(shù)據(jù)模型，不失為一種通用型的時(shí)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(jī)制，

5、它也是一種基礎(chǔ)型的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。
　　 (4)、提出了面向時(shí)變特征的OEP擴(kuò)展模型，深化了對(duì)地理事物和現(xiàn)象時(shí)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(shí)現(xiàn)其語(yǔ)義查詢(xún)。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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息論與地理語(yǔ)義的互通，探討由“本征論”衍生出的“空間關(guān)系”時(shí)變與表征“體變論”和“本體論”的“地理事件”或“地理過(guò)程”關(guān)聯(lián)。具體是，將

6、由空間幾何對(duì)象表征的“地理對(duì)象”的空間拓?fù)浜头轿粫r(shí)變與其隱含的地理事件或地理過(guò)程的關(guān)聯(lián)。由此，提出和探討了區(qū)域連續(xù)時(shí)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(jì)算機(jī)信息中演繹出地理對(duì)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(lèi)型”。該類(lèi)空間關(guān)系存在某種時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)或因果關(guān)聯(lián)，稱(chēng)之為“多元”關(guān)聯(lián)模式。從時(shí)空地理要素中，挖掘此類(lèi)模式，是探尋時(shí)變規(guī)律的一種有力舉措。就此，