關(guān) 麗

北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所,北京1000871

基于剖分編碼的空間位置標(biāo)識(shí)與空間對象標(biāo)識(shí)問題研究

關(guān) 麗

北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所,北京1000871

空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)是地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論問題,它們是地理實(shí)體位置、分布、形態(tài)、空間關(guān)系等基本特征精確描述的基礎(chǔ)。本文從現(xiàn)有空間位置標(biāo)識(shí)與空間對象標(biāo)識(shí)中存在的問題入手,基于全新地球剖分框架與編碼模型提出了空間位置標(biāo)識(shí)與空間對象標(biāo)識(shí)關(guān)鍵問題的解決方法與思路。主要研究內(nèi)容包括:

(1)梳理分析現(xiàn)有空間位置標(biāo)識(shí)與空間對象標(biāo)識(shí)中存在的問題及其根本原因?？臻g位置標(biāo)識(shí)是空間對象標(biāo)識(shí)的位置基礎(chǔ)和有效組成部分,空間對象標(biāo)識(shí)是地理實(shí)體表達(dá)的手段,兩者關(guān)聯(lián)密切。通過對歷史上及現(xiàn)有的基于地理坐標(biāo)系統(tǒng)的空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)研究發(fā)現(xiàn),由于人類對地理空間認(rèn)知的發(fā)展和遙感技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)有地理坐標(biāo)系統(tǒng)連續(xù)表達(dá)的缺陷日益凸顯,集中體現(xiàn)在空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)中的問題,包括空間位置抽象問題、位置標(biāo)識(shí)內(nèi)在關(guān)聯(lián)弱問題、點(diǎn)-面分別表達(dá)問題、位置-屬性分離問題,缺少標(biāo)識(shí)唯一性問題等。造成這些問題的根源之一是地理坐標(biāo)系統(tǒng)的連續(xù)表達(dá)特性與地理空間自身離散性的矛盾。因此,需要從一個(gè)全新的更符合地理空間特性的角度出發(fā),建立一套多尺度的、離散的空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)體系。

(2)為解決標(biāo)識(shí)體系存在的問題,基于地球剖分框架與編碼模型提出了面向空間位置標(biāo)識(shí)和面向空間對象標(biāo)識(shí)的剖分編碼模型。對地球剖分框架的種類與特性進(jìn)行了探討,并提出了基于地圖分幅拓展的球面剖分模型(EMD+X框架)。在此基礎(chǔ)上建立了面向空間位置標(biāo)識(shí)的剖分編碼模型,設(shè)計(jì)編碼生成法則和混合編碼策略,并完成EMD剖分編碼實(shí)例。同時(shí),建立了面向空間對象標(biāo)識(shí)的剖分編碼模型,設(shè)計(jì)了編碼結(jié)構(gòu)并分析其特性。這樣一套剖分編碼體系不但能夠有效解決現(xiàn)存空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)系統(tǒng)問題,也使海量遙感數(shù)據(jù)組織、整合、共享、高效索引等問題迎刃而解。同時(shí),可以通過多尺度、結(jié)構(gòu)化的標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)全新空間坐標(biāo)體系和地理實(shí)體的唯一標(biāo)識(shí),為影像地理信息系統(tǒng)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

(3)基于剖分編碼模型建立了空間位置標(biāo)識(shí)體系架構(gòu),并對其中的關(guān)鍵問題和主要應(yīng)用方向進(jìn)行了深入探討?？臻g位置標(biāo)識(shí)是地理空間的基本元素和抽象表達(dá)單元,其關(guān)鍵問題包括空間位置抽象問題、空間位置標(biāo)識(shí)的點(diǎn)-面結(jié)合方法、內(nèi)在關(guān)聯(lián)特性以及空間關(guān)系問題等。研究了剖分編碼位置標(biāo)識(shí)應(yīng)用于表達(dá)遙感影像中的地理對象、與IPv6協(xié)議結(jié)合建立具有地理含義的 GeoIP體系、空間信息快速檢索等方向的方法。

(4)基于剖分編碼模型建立了空間對象標(biāo)識(shí)體系架構(gòu),并對其中的關(guān)鍵問題和主要應(yīng)用方向進(jìn)行了深入探討?？臻g對象標(biāo)識(shí)是地理空間中區(qū)別兩個(gè)空間對象的重要標(biāo)志,它的合理性與有效性直接影響空間對象操作與分析效率,其關(guān)鍵問題主要包括空間對象標(biāo)識(shí)容量問題及標(biāo)識(shí)唯一性問題等。同時(shí),將基于剖分編碼的空間對象標(biāo)識(shí)應(yīng)用于空間對象索引等方向。

(5)探討利用全新空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)能解決的重要問題。主要包括空間位置標(biāo)識(shí)在部分應(yīng)用上代替地理坐標(biāo)的可能性、空間位置標(biāo)識(shí)在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議中應(yīng)用問題、基于空間位置標(biāo)識(shí)表達(dá)地理對象問題、基于空間位置標(biāo)識(shí)的空間信息統(tǒng)一索引問題和全球空間對象唯一標(biāo)識(shí)問題等。通過理論推導(dǎo)證明基于剖分編碼的空間位置標(biāo)識(shí)體系和空間對象標(biāo)識(shí)體系是一套更符合地理空間固有離散特性的、能夠解決海量空間數(shù)據(jù)組織問題的全新標(biāo)識(shí)體系,從空間信息的表示、數(shù)據(jù)的組織和管理、整合和服務(wù)模式上都有別于目前空間信息體系,是現(xiàn)有地理坐標(biāo)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。

(6)完成基于空間位置標(biāo)識(shí)的目標(biāo)表達(dá)效率和編碼效率的試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,基于剖分編碼位置標(biāo)識(shí)對地理對象進(jìn)行多尺度剖分編碼的方法,可以有效對地理對象進(jìn)行多尺度表達(dá)。因此,多尺度、結(jié)構(gòu)化的空間位置標(biāo)識(shí)和空間對象標(biāo)識(shí)是實(shí)現(xiàn)全新空間坐標(biāo)體系和地理實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)的有效途徑。

Study on Spatial Location Identification and Spatial Object Identification Based on Subdivision Encoding

GUAN Li
Institute of Remote Sensing and GIS,Peking University,Beijing 100871,China

her doctorate in cartology and geographic information system, Peking University in 2010. Herresearch interests include remote sensing information engineering,spatial information organization theory and so on.

1001-1595(2011)03-0402-01

P208

D

國家973計(jì)劃(61399)

2010-12-26

關(guān) 麗(1980—),2010年畢業(yè)于北京大學(xué),獲地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師:程承旗教授),主要研究方向?yàn)檫b感信息工程、空間信息組織理論等。