事件和過程的時空數據模型及其時變分析模型的研究.pdf

1、時空數據模型是時態(tài)地理信息系統(tǒng)的核心內容，是時空數據實現計算機容量性存儲和高效性管理的基礎，更是面向高級時空分析能探尋地理現象和事物時變規(guī)律的前提。目前，主流時空數據模型主要面向數據的高效存儲和檢索，而缺乏面向該數據模型的時空分析應用考慮。這導致數據模型與其時空分析和應用脫節(jié)。這主要因為現有時空數據模型缺乏一種內在關聯機制的描述和表達，而這種機制響應著時變，是探尋時變規(guī)律的基礎。時空數據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，時空數據構模應在構建時間維和空間維的同時，核心描述和表達這種時變響應機制：著重于表達時變進程中的時序關系和時空因果鏈；著重考慮整體進程描述與內部個體關聯描述的有機結合。本論文以面向時變特征的地理事物和現象為研究對象，提出一種較基礎型的時空數據模型，能描述時變的內在機制；并以此構建其語義概念模型和邏輯模型。在該模型的基礎上，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和主流時空數據模型的研究現狀，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(三類別七任務)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。該框架結合信息論和認知論：本征論強調時空數據的計算機語義表達，體變論用于解義該時空數據的時變特征及時變機制；本體論則將時空數據和時空變化提升至客觀世界

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

5、它也是一種基礎型的時空數據模型。
　　 (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象時變內在規(guī)律的理解。以海冰變化特征為例，構建海冰本體邏輯模型并實現其語義查詢。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“空間關系”時變與表征“體變論”和“本體論”的“地理事件”或“地理過程”關聯。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聯。由此，提出和探討了區(qū)域連續(xù)時變的定性分析模型：RAE模型以及關聯算法HMMRAE模型。
　　 (6)、地理要素間的關系在計算機信息中演繹出地理對象間的空間關系。這種空間關系常呈現“多態(tài)性”，且其主體為“多類型”。該類空間關系存在某種時態(tài)關聯或因果關聯，稱之為“多元”關聯模式。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，