整型定位计数系统下时空多尺度离散的编码代数方法

With the backdrop of space big data, this research developed a space multi-scale code algebraic method in integral positional number system based on the discrete global grid systems(DGGS), time coding technology, space relationship compete technology and so on, to enrich the special division management and special big data mining theory system. This research will lead into a appropriate mathematical tool to describe the multi-scale integral positional number system from one-dimension to multi-dimensions to support single binary system and multi binary system special discrete code calculation, to form a targeted special code algebraic method against the particular DGGS, to transform current discrete grid code and its basic operations to the binary system, and to develop an integral special analysis method with its algorithm less complexity. It would make a foundation for formulating completeness code algebraic theory system of discrete grid, and support the typical case “information mining and knowledge discovery of special big data”. This research will offer a referential method for the big data area, such as intelligence traffic, POI analyses, internet safety, special big data mining and application of statistics and so on.

本项目以时空大数据为背景和切入点，在现有全球离散格网技术、时间编码技术、时空关系计算技术等的基础上，开展基于整型定位计数系统的时空多尺度编码代数方法的研究，丰富时空剖分处理和时空大数据挖掘理论体系。项目研究将引入合适的数学工具严格描述从一维到多维的多尺度整型定位计数系统，支持单进制和变进制的时空离散编码计算，针对特定的全球离散格网系统和时间表达模式形成有针对性的空间编码代数方法和时间编码代数方法，将现有格网离散编码及其基础运算进行二进制位操作改造，形成算法复杂度较浮点算法更低的整型时空分析算法，为构建离散格网的完备编码代数理论体系打下基础，并能够支持典型应用案例时空大数据的信息挖掘与知识发现。该项目的研究，可以为相关大数据领域，如智能交通、POI分析、互联网安全、空间统计等时空大数据的挖掘和应用探索一条可供借鉴的研究思路。

本课题以时空大数据为背景和切入点，在现有全球离散格网技术、时空关系计算技术等的基础上，开展基于整型定位计数系统的时空多尺度编码代数方法的研究，完成了基于时空格网系统的空间编码代数框架的研究，搭建了具备扩展性、可重构性的编码代数库，其中重点实现了空间格网编码化的关系计算方法，包含三个方面格网代数运算：时空基础运算、时空集合运算、典型时空分析；围绕栅格化数据的特点，开展了空间格网编码化的栅格计算方法；围绕时间信息的特点，实现了时空离散化的时间编码与计算方法，并将时间和空间结合，实现了时空混合的编码计算方法；以智能交通为例，采用成都市出租车数据，进行了时空大数据分析，利用格网的编码代数进行了出租车轨迹的时空分析，对热点、异常等信息进行了提取和分析，验证了相关算法的有效性。整个基金课题的研究，完全按照计划进行，在成果、指标等方面超出预期制定的项目指标，在学术期刊发表学术论文18篇（均进行了项目资助标注），国际学术会议论文2篇，进行学术报告4次，其中SCI论文10篇，EI论文7篇；申请国家发明专利11项，授权6项，含美国专利申请1项；作为主要完成人和执笔人完成国家标准3项，2项已经发布（GB、GJB各1项），1项高分专项标准；完成地球格网与编码的书稿1部（拟科学出版社出版）；衍生出国家重点研发计划子课题1项，装备预先研究项目2项，获得军队科技进步一等奖1项，河南省科技进步一等奖1项，河南省自然科学学术成果一等奖1项，国家标准创新奖标准项目二等奖1项，中国测绘学会青年测绘地理信息创新人才奖1项。