方涯盼， 張 豐*， 杜震洪， 劉仁義

(1. 浙江大學(xué) 浙江省資源與環(huán)境信息系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310028；2. 浙江大學(xué) 地理信息科學(xué)研究所， 浙江 杭州 310027)

表1 不同專題層的原子事件編碼

表2 專題圖層層內(nèi)拓?fù)浼s束

表3 層間拓?fù)浼s束

表4 土地利用數(shù)據(jù)拓?fù)湔Z(yǔ)義約束

表5 度量指標(biāo)與原子事件的關(guān)系

表6 地理事件檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)

?

基于拓?fù)浜涂臻g相似性的地理事件檢測(cè)
——以土地利用數(shù)據(jù)更新為例

方涯盼1,2， 張 豐1,2*， 杜震洪1,2， 劉仁義1,2

(1. 浙江大學(xué) 浙江省資源與環(huán)境信息系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310028；2. 浙江大學(xué) 地理信息科學(xué)研究所， 浙江 杭州 310027)

地理時(shí)空對(duì)象的變化過(guò)程實(shí)質(zhì)上是地理事件序列的集合，地理事件的檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新的關(guān)鍵所在.為提高時(shí)空數(shù)據(jù)更新的自動(dòng)化水平，以土地利用數(shù)據(jù)更新為例，通過(guò)對(duì)地理事件概念、特征的分析，定義了5種地理事件類型.在此基礎(chǔ)上根據(jù)專題數(shù)據(jù)的空間拓?fù)浼s束、語(yǔ)義邏輯約束以及拓?fù)湔Z(yǔ)義約束，結(jié)合空間相似度理論，提出了一種基于拓?fù)渑c空間相似性的地理事件檢測(cè)方法，定義了原生事件和次生事件，并以此描述地理事件間的衍生關(guān)系.在土地利用現(xiàn)狀管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，證明了該檢測(cè)方法在土地利用數(shù)據(jù)更新過(guò)程中的可行性和有效性，為事件更新的進(jìn)一步自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ).

地理事件；原生事件；次生事件；拓?fù)?；空間相似性；土地利用

世間萬(wàn)物處于不斷新舊更替中，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，必須定時(shí)更新數(shù)據(jù)，因此高效率、高質(zhì)量、可持續(xù)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)更新方法與相關(guān)技術(shù)研究一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題.

地理事件的發(fā)生引起地理時(shí)空對(duì)象發(fā)生一系列的狀態(tài)演變，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的量變甚至質(zhì)變，包括空間位置、幾何形態(tài)、專題語(yǔ)義、時(shí)態(tài)特征等[1].地理時(shí)空對(duì)象的每一次狀態(tài)演變，實(shí)質(zhì)上都是一個(gè)時(shí)空過(guò)程，包含了時(shí)間軸上發(fā)生的一系列相互關(guān)聯(lián)的地理事件[2].地理事件的檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，本文針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)研究.

地理事件按照地理對(duì)象變化的復(fù)雜程度可分為簡(jiǎn)單事件和復(fù)雜事件[3]，按照地理空間對(duì)象的變化類型可進(jìn)一步劃分為新生事件、消亡事件以及引起時(shí)空對(duì)象空間特征或?qū)傩蕴卣鞲淖兊倪M(jìn)化事件[4].為加強(qiáng)對(duì)地理實(shí)體變化描述的能力，夏慧瓊等[5]將地理事件分為“隱含”和“顯式”2種類型，共同表達(dá)基于位置、實(shí)體和時(shí)間的變化信息.地理事件驅(qū)動(dòng)時(shí)空數(shù)據(jù)更新，地理事件的檢測(cè)以及以事件為核心的時(shí)空數(shù)據(jù)更新方法與空間數(shù)據(jù)的專題性質(zhì)密切相關(guān).目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基本上從空間疊加[6]、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)[7-8]或者拓?fù)渑c屬性相結(jié)合[9]等角度進(jìn)行空間目標(biāo)變化類型的推斷與地理事件的檢測(cè)，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更新機(jī)制，主要應(yīng)用于地籍、土地利用以及房地產(chǎn)等領(lǐng)域的空間數(shù)據(jù)更新管理.目前，地理事件檢測(cè)基本依賴人為判斷，自動(dòng)化水平低，且不能反映地理事件之間的衍生關(guān)系.為此，本文定義了原生事件和次生事件，并以此描述地理事件之間的親緣關(guān)系，以土地利用數(shù)據(jù)為例，結(jié)合數(shù)據(jù)的專題特性以及數(shù)據(jù)約束規(guī)則，提出一種基于拓?fù)渑c空間相似性的地理事件檢測(cè)方法，為時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)化更新提供參考.

1 地理事件

1.1 原子事件的定義

一個(gè)時(shí)空變化過(guò)程可由單個(gè)或多個(gè)存在關(guān)聯(lián)的地理事件組成.原子事件是不可再分的地理事件，是地理空間對(duì)象狀態(tài)變化的最小組成單元.任何地理時(shí)空對(duì)象的變化過(guò)程，實(shí)質(zhì)是一系列原子事件的集合.

在時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)中，將現(xiàn)實(shí)世界中的地物按照專題屬性抽象為點(diǎn)、線、面等幾何形狀分層存儲(chǔ)[10].以土地利用數(shù)據(jù)為例，地類圖斑、線狀地物和零星地物是其最核心圖層，針對(duì)不同類型的專題圖層，由于其幾何類型和專題特性的不同，發(fā)生的原子事件也不同.土地利用要素的變化類型分為屬性變更(Attribute Change)、圖形變更(Graphic Change)、新增(Appear)、滅失(Disappear)和無(wú)變化(No Change)5種.據(jù)此，將這5種變更類型定義為5種原子事件，不同的專題圖層的原子事件集合如表1所示[1].

表1 不同專題層的原子事件編碼

Table 1 Atomic event codes in different thematic layers

1.2 原生事件與次生事件的定義

地理事件都是在一定條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)生的，以地理事件是否是受外界驅(qū)動(dòng)因素直接影響而引發(fā)的為依據(jù)，定義原生事件(Protogenic Event)和次生事件(Secondary Event)2種事件類型來(lái)描述事件之間的衍生關(guān)系.原生事件，顧名思義是由外部客觀環(huán)境因素或者人為因素直接導(dǎo)致地理對(duì)象發(fā)生狀態(tài)改變的事件，映射到數(shù)據(jù)世界中就是由已知的變化信息觸發(fā)的“原始”事件.一個(gè)地理事件的發(fā)生往往會(huì)引起“連鎖反應(yīng)”，引發(fā)一系列互相關(guān)聯(lián)的子事件，即次生事件，亦即原生事件的衍生事件.任一地理對(duì)象發(fā)生狀態(tài)變化，或多或少會(huì)引起周邊相關(guān)地物的變化.例如在土地利用數(shù)據(jù)更新過(guò)程中，一個(gè)地類圖斑的分割，可能會(huì)引起周圍地類圖斑、線物零物發(fā)生圖形變更、屬性變更甚至無(wú)變化的變更行為.

次生事件是原生事件發(fā)生后由某些特定條件驅(qū)使而產(chǎn)生的子事件，兩者之間存在一定的因果和親緣關(guān)系.一個(gè)原生事件和次生事件可能包含多個(gè)原子事件，地理要素變化過(guò)程中的親緣關(guān)系就蘊(yùn)含在這些地理事件之中.原生事件引發(fā)次生事件，次生事件可繼續(xù)引發(fā)子事件，原子事件之間的原生與次生的衍生關(guān)系如圖1所示.

圖1 原生事件與次生事件的關(guān)系Fig.1 The relationship between protogenic event and secondary events

2 原生事件與次生事件的檢測(cè)

地理事件的自動(dòng)檢測(cè)與判斷是實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新的關(guān)鍵.原生事件和次生事件的判斷與界定，與數(shù)據(jù)庫(kù)的專題特性密切相關(guān)，筆者以土地利用數(shù)據(jù)為例，闡述在土地利用要素變化過(guò)程中的原生事件和次生事件的檢測(cè)方法.

2.1 基于拓?fù)渑c空間相似性的空間實(shí)體匹配

地理實(shí)體的識(shí)別與匹配是地理時(shí)空數(shù)據(jù)采集、融合以及更新等過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是檢測(cè)地理時(shí)空對(duì)象變化類型的理論基礎(chǔ)[11-13].本文采用拓?fù)浜涂臻g相似性度量相結(jié)合的方法進(jìn)行原生事件的檢測(cè)，主要思路是：先采取拓?fù)潢P(guān)系度量進(jìn)行空間目標(biāo)粗匹配，再計(jì)算空間相似性指標(biāo)進(jìn)行二次匹配，由此推斷：由外部變化驅(qū)動(dòng)因素直接引發(fā)的原生事件.

2.1.1 拓?fù)潢P(guān)系度量

空間拓?fù)潢P(guān)系主要描述2個(gè)空間對(duì)象間的包含、疊蓋、鄰接等關(guān)系.拓?fù)潢P(guān)系是抽象的，2個(gè)實(shí)體的重疊程度可以在一定程度上反映兩者在空間關(guān)系上的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，此處采用面積疊置率來(lái)衡量.實(shí)體A，B的面積疊置率SArea(A,B)[14]：

SArea(A,B)=S(A∩B)/min(S(A),S(B)),

(2)

式(2)中：S(A),S(B)是2個(gè)空間實(shí)體的面積，S(A∩B)是2個(gè)目標(biāo)實(shí)體的重疊面積.SArea(A,B)的取值范圍是[0,1]，當(dāng)SArea=0，則代表2個(gè)要素?zé)o重疊，可能是相離或者相接的拓?fù)潢P(guān)系；當(dāng)SArea=1時(shí)，代表2個(gè)地理要素的重疊程度很大，可能出現(xiàn)A包含B、B包含A或者A和B完全相等3種情況；當(dāng)0

2.1.2 形狀相似度

形狀相似度是在用數(shù)值化描述空間對(duì)象形狀的基礎(chǔ)上比較2個(gè)空間對(duì)象的形狀相似性.本文采取緊湊度(面積與周長(zhǎng)之比)方法描述面狀實(shí)體的形狀.假設(shè)一個(gè)面實(shí)體A的面積為SA，周長(zhǎng)為L(zhǎng)A，則面實(shí)體A的緊湊度：

(3)

基于緊湊度的計(jì)算方法，建立2個(gè)面狀實(shí)體A，B的形狀相似性評(píng)價(jià)函數(shù)[14]：

(4)

2.1.3 面積相似度

面積相似度可以采用面積差異度的補(bǔ)集度量，假設(shè)實(shí)體A與B的面積分別為Area(A)和Area(B)，ΔS=|Area(A)-Area(B)|為兩者的面積之差，面積相似度SimArea(A,B)[15]：

(5)

式(5)中，ΔSmin為空間地理實(shí)體A與B面積差異的最小閾值.

形狀相似度和面積相似度的度量方法有很多，本文基于外部變化信息進(jìn)行原生事件檢測(cè)的主要依據(jù)是面積疊蓋程度，形狀相似度和面積相似度作為輔助依據(jù)，以更精確地判斷事件類型，因此不同的度量方法對(duì)原生事件的檢測(cè)效果影響不大.本文選取上述方法的理由是此方法計(jì)算簡(jiǎn)單、效率高且不受比例尺影響，可以較好地進(jìn)行原生事件類型的判斷.

2.2 數(shù)據(jù)約束條件

次生事件的發(fā)生不是隨心所欲的，而是在一定規(guī)則的驅(qū)使下觸發(fā)的，主要包括單一專題層內(nèi)和不同專題層間的拓?fù)潢P(guān)系約束、語(yǔ)義邏輯約束和拓?fù)湔Z(yǔ)義約束.

2.2.1 空間拓?fù)浼s束

以土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)為例，其中的地類圖斑(DLTB)、線狀地物(XZDW)、零星地物(LXDW)、地類界線(DLJX)、行政區(qū)(XZQ)和行政區(qū)界線(XZQJX)6大主要專題圖層的層內(nèi)和層間拓?fù)浼s束規(guī)則如表2和3所示.

表2 專題圖層層內(nèi)拓?fù)浼s束

Table 2 Topological constraints in the same layer of different thematic layers

表3 層間拓?fù)浼s束

Table 3 Topological constraints among different layers

2.2.2 語(yǔ)義邏輯約束

地理時(shí)空對(duì)象除了在空間關(guān)系上存在拓?fù)浼s束外，其專題性質(zhì)導(dǎo)致在語(yǔ)義特征上也存在相互制約、相互依賴的關(guān)系.語(yǔ)義邏輯約束同空間拓?fù)浼s束一樣，大致分為單一專題層內(nèi)地理實(shí)體自身屬性邏輯約束和不同專題圖層間的地理要素的語(yǔ)義約束.對(duì)于某一專題層內(nèi)的地理要素，與其自身相關(guān)的屬性值之間要保持邏輯一致性約束，且某些屬性值需滿足某種數(shù)學(xué)不等式約束關(guān)系.例如,地類為耕地的圖斑，則必須與耕地相關(guān)的耕地類型、耕地坡度級(jí)、扣除類型、田坎系數(shù)等屬性值邏輯一致性；地類圖斑的所有與面積相關(guān)的字段大于0；地類圖斑的圖斑面積和線狀地物的長(zhǎng)度不能小于指定閾值，這是由于現(xiàn)實(shí)世界中小于最小上圖面積的地物要抽象為點(diǎn)要素存儲(chǔ)在零星地物層中，數(shù)據(jù)庫(kù)中不允許存在碎線與碎面.

不同專題圖層的地理要素間的語(yǔ)義約束，主要受空間拓?fù)潢P(guān)系產(chǎn)生的層間語(yǔ)義約束.例如零星地物、地類圖斑等的坐落單位代碼屬性值必須與空間所在行政區(qū)的行政單位代碼保持一致；地類圖斑中的圖斑地類面積屬性值受線狀地物、零星地物、地類圖斑3層共同制約等.

2.2.3 拓?fù)湔Z(yǔ)義約束

針對(duì)特定專題的地理時(shí)空數(shù)據(jù)，判斷2個(gè)實(shí)體間拓?fù)潢P(guān)系的正確性還要基于實(shí)體的自身語(yǔ)義[16].拓?fù)湔Z(yǔ)義約束，是指依賴空間對(duì)象間的空間關(guān)系和語(yǔ)義特征，建立在特定專題要素基礎(chǔ)上的拓?fù)潢P(guān)系合理性[17].對(duì)于2個(gè)地理時(shí)空對(duì)象，若只從空間拓?fù)潢P(guān)系上考慮，其存在是合理的，但是綜合考慮語(yǔ)義信息時(shí)，則兩者的存在是不合理的.例如一塊農(nóng)村住宅用地中間穿越了一條線狀要素的農(nóng)村道路；又如一個(gè)面狀湖泊中，出現(xiàn)了地類同為湖泊的點(diǎn)狀要素，則該點(diǎn)狀要素的湖泊在空間關(guān)系上失去了地類依賴的基礎(chǔ)，具體如圖2所示.

圖2 拓?fù)湔Z(yǔ)義沖突示例Fig.2 The example of topo-semantic conflict

拓?fù)湔Z(yǔ)義約束與數(shù)據(jù)的專題特性密切相關(guān)，表4列出了土地利用數(shù)據(jù)更新過(guò)程中各層間的拓?fù)湔Z(yǔ)義約束規(guī)則.

表4 土地利用數(shù)據(jù)拓?fù)湔Z(yǔ)義約束

Table 4 Topo-semantic constraints of land use data

2.3 地理事件檢測(cè)流程

地理事件的檢測(cè)主要分為原生事件的檢測(cè)與次生事件的檢測(cè).首先,根據(jù)外部變化圖斑篩選出目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中與之相交的要素集合，通過(guò)2.1節(jié)闡述的方法分別計(jì)算集合中的每一個(gè)要素與變化圖斑的面積疊置度、形狀相似度以及面積相似度.前期數(shù)據(jù)采集方式、采集時(shí)間、采集精度不同或者采集處理誤差等原因，會(huì)導(dǎo)致不同數(shù)據(jù)源中同一地理對(duì)象在幾何形狀和大小上可能存在細(xì)微差別.在時(shí)空演變過(guò)程中，若某一地理對(duì)象只有屬性特征發(fā)生改變，其空間位置和幾何形狀均未發(fā)生明顯變化，則該地理要素變化前后的形狀、面積應(yīng)該是相同或者相近的.因此，綜合考慮面積疊置度、形狀相似度以及面積相似度，進(jìn)行原生事件的檢測(cè)，具體見(jiàn)表5.

表5 度量指標(biāo)與原子事件的關(guān)系

Table 5 The relationship between metric indexes and atomic events

原生事件發(fā)生之后，再根據(jù)2.2節(jié)闡述的數(shù)據(jù)間的拓?fù)浼s束、拓?fù)湔Z(yǔ)義約束以及語(yǔ)義邏輯約束進(jìn)行次生事件的檢測(cè).檢測(cè)流程包括：先根據(jù)拓?fù)浼s束規(guī)則,主要是層間拓?fù)浼s束判斷由于地類圖斑發(fā)生圖形變更后與線狀地物、地類界線的空間拓?fù)洳粷M足約束條件，引起線物、地類界線新增、滅失以及打斷等次生事件發(fā)生;再利用拓?fù)湔Z(yǔ)義約束規(guī)則,判斷地類圖斑變更后其范圍內(nèi)的線物零物存在是否合理，不合理則觸發(fā)零物線物滅失的次生事件.最后，依據(jù)語(yǔ)義邏輯一致性檢測(cè)由圖形變化引起的屬性聯(lián)動(dòng)變更的次生事件，主要是地類圖斑、線狀地物以及零星地物之間的面積屬性信息、線物和圖斑之間的扣除信息等要保持一致，次生事件檢測(cè)直至滿足所有約束條件.基于外部變化信息的原生事件和次生事件的檢測(cè)流程如圖3所示.

圖3 原生事件與次生事件的檢測(cè)流程Fig.3 The detection process of protogenic event and secondary event

3 應(yīng)用實(shí)例與結(jié)論

基于上述地理時(shí)空對(duì)象的地理事件的自動(dòng)檢測(cè)方法，筆者將其應(yīng)用于土地利用現(xiàn)狀管理信息系統(tǒng)LandEx中，實(shí)現(xiàn)了基于外部變化信息的地理事件的自動(dòng)檢測(cè).

如圖4所示，某村新建了一些住宅用地，變更后地類為村莊(203)，權(quán)屬性質(zhì)為30，本次變更涉及占用標(biāo)識(shí)碼為3235609和558171的部分水田圖斑，標(biāo)識(shí)碼為133577和133347的線物溝渠，以及標(biāo)識(shí)碼為3542878的零物坑塘水面.以此為變更實(shí)例，進(jìn)行地理事件的檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程信息以及結(jié)果如圖5所示.

圖5中表LU_INDEX記錄了變化圖斑與數(shù)據(jù)庫(kù)目標(biāo)圖斑的拓?fù)渑c空間相似性度量指標(biāo)值，包括變化圖斑編號(hào)(R_BHTBBH)、目標(biāo)圖斑標(biāo)識(shí)碼(T_TBBSM)、變化圖斑面積(R_BHTBMJ)、目標(biāo)圖斑面積(T_TBMJ)、面積疊置度(S_Area)、面積相似度(SimArea)、形狀相似度(SimShape)，根據(jù)這些指標(biāo)值結(jié)合屬性變化檢測(cè)，推斷出原生事件并記錄在表LU_GeoEvent中.本次變更的原生事件為標(biāo)識(shí)碼為3235609和558171的水田分別被分割為2塊，其中位于變化圖斑范圍內(nèi)的2塊地類圖斑合并成一塊標(biāo)識(shí)碼為3542901、地類為村莊(203)、權(quán)屬性質(zhì)為30的圖斑.

原生事件檢測(cè)完成并采取更新操作算子更新對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)后，根據(jù)空間拓?fù)浼s束、拓?fù)湔Z(yǔ)義約束以及語(yǔ)義邏輯約束，進(jìn)行次生事件的檢測(cè)并記錄在表LU_GeoEvent中.標(biāo)識(shí)碼為3235609和558171的圖斑分割，導(dǎo)致133577和133347的線物穿越相鄰地類圖斑，不滿足拓?fù)浼s束規(guī)則，引起線物圖形變更的事件；同時(shí),根據(jù)地類界線是地類圖斑邊界的約束規(guī)則，觸發(fā)了4條原地類界線分割、3條新地類界線新增以及位于圖斑內(nèi)的1條地類界線滅失的事件.又根據(jù)圖斑內(nèi)不應(yīng)包含非建設(shè)用地的零物線物的拓?fù)湔Z(yǔ)義約束規(guī)則，圖斑3542901為建設(shè)用地，因此引發(fā)了2條地類為溝渠的線物以及1個(gè)地類為坑塘水面的零物滅失的次生事件.最后,根據(jù)語(yǔ)義邏輯約束規(guī)則，檢測(cè)出了相關(guān)地類圖斑、線狀地物的屬性變更事件，主要是由地類圖斑、線物零物圖形變更引起的面積字段屬性值以及線物扣除信息的屬性值變化.

圖4 變化圖斑與數(shù)據(jù)庫(kù)原始圖斑的空間關(guān)系Fig.4 The spatial relationship between the changing map spot and the original map spot in database

圖5 地理事件檢測(cè)過(guò)程信息存儲(chǔ)Fig.5 Records of geographical event detection process

此次變更涉及多個(gè)地類圖斑、線狀地物以及零星地物，檢測(cè)出的地理事件記錄在表LU_GeoEvent中，包括原生事件和次生事件.表LU_GeoEvent主要記錄事件的幾大要素，包括事件發(fā)生的對(duì)象名稱(T_FC)，事件發(fā)生前后的地理要素標(biāo)識(shí)(T_YSBSM和T_HYSBSM)，原子事件類型(Atomic Event)以及事件所屬的種類(EventType)，用PE和SE分別代表原生事件和次生事件.每個(gè)事件用EventID標(biāo)識(shí)，并用QeventID記錄引發(fā)該事件的父事件，所有次生事件都有QeventID，而原生事件的QeventID則為NULL，由此記錄了事件間的衍生關(guān)系.以上地理事件發(fā)生之后，得到如圖6所示的結(jié)果.

圖6 數(shù)據(jù)更新結(jié)果Fig.6 Results of data updating

為了進(jìn)一步說(shuō)明本文提出的地理事件自動(dòng)檢測(cè)方法在土地利用數(shù)據(jù)更新中的效果，選取5組數(shù)量不等的待變更圖斑，進(jìn)行地理事件檢測(cè)，局部變化圖斑分布如圖7所示.

圖7 變化圖斑分布(局部)Fig.7 Distribution of changing pattern spots(part)

以表LU_INDEX中的一條記錄為一個(gè)事件，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果見(jiàn)表6.

從表6的檢測(cè)結(jié)果可以看出，采用本文提出的方法進(jìn)行地理事件自動(dòng)檢測(cè)，準(zhǔn)確率相對(duì)較高，平均在90%以上，只存在少量漏檢或者檢測(cè)錯(cuò)誤的情況，證明了該方法在土地利用數(shù)據(jù)更新過(guò)程中的有效性.分析發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)生未檢測(cè)或檢測(cè)錯(cuò)誤的情況主要是因?yàn)樽兓瘓D斑的形狀較復(fù)雜，涉及的地類圖斑、線物零物數(shù)量較多，或者變化圖斑與數(shù)據(jù)庫(kù)中地類圖斑的公共邊界不完全吻合.某一原生事件漏檢亦會(huì)導(dǎo)致其一系列次生事件不能被檢測(cè)出.

表6 地理事件檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)

Table 6 The accuracy statistics of geographical event detection results

闡述了地理時(shí)空對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系度量和空間相似性度量方法，分析了時(shí)空數(shù)據(jù)的空間拓?fù)浼s束、拓?fù)湔Z(yǔ)義約束以及語(yǔ)義邏輯約束，以此為理論依據(jù)，提出了一種基于拓?fù)渑c空間相似性的地理事件檢測(cè)方法.土地利用現(xiàn)狀管理信息系統(tǒng)的實(shí)例證明，該方法能基于外部變化參考信息進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并記錄整個(gè)變化過(guò)程中的所有事件，避免了大量的人為判斷與人為操作，且定義了原生事件和次生事件并以此描述整個(gè)時(shí)空過(guò)程中事件間的衍生關(guān)系，為時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)更新提供了一定的參考.進(jìn)一步的研究工作包括：時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)更新機(jī)制研究,以及更新過(guò)程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制.

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FANG Yapan1,2, ZHANG Feng1,2, DU Zhenhong1,2, LIU Renyi1,2

(1.ZhejiangProvincialKeyLabofGIS,ZhejiangUniversity,Hangzhou310028,China; 2.InstituteofGIS,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)

Geographical event detection based on topology and spatial similarity. Journal of Zhejiang University(Science Edition), 2016,43(6):701-708

The change process of geographical spatio-temporal objects is essentially a set of geographical event sequences, so geographical event detection is the key to realize the automatic updating of spatial database. To improve the automatic updating level of spatio-temporal data, taking data updating land use of as an example, five types of geographical events were defined by analyzing the concept and features of geographical events. Then, according to the thematic data constraints of spatial topology, semantic logic and topo-semantic, combined with the spatial similarity theory, this paper proposed a method of geographical event detection based on topology and spatial similarity, and defined protogenic event and secondary event to describe the derivative relationship between two geographical events. The application in land use data management information system proves that the detection method has practical feasibility and effectiveness in the process of land use data updating，which lays the foundation for further automation of event updating.

geographical event; protogenic event; secondary event; topology; spatial similarity; land use

2016-05-09.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41471313，41671391)；國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)(2012FY112300)；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(201505003)；浙江省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2015C33021).

方涯盼(1991-)，ORCID:http://orcid.org/0000-0002-2263-814X，女,碩士研究生，主要從事時(shí)空數(shù)據(jù)更新與相關(guān)技術(shù)研究.

*通信作者，ORCID:http://orcid:org/0000-0003-1475-8480,E-mail:zfcarnation@zju.edu.cn.

10.3785/j.issn.1008-9497.2016.06.015

P208

A

1008-9497(2016)06-701-08