面向特征语义单元的地理空间表达机制及特征语义GIS研究

Spatial data model based on layering is very convenient to spatial data modeling and managing. But it's hard to keep the integrity of Geo-spatial cognition unit, to achieve the cosistency of Geo-spatial cognition and spatial modeling and to maintain the vertical or horizontal semantic relations perfectly among geographic objects. In order to keep the nature of Geo-spatial, Geo-spatial cognition will be studied deeply, by revealing the nature of Geo-spatial cognition and analysing the system of Geo-spatial structure,to put forward the Feature Semantic Cell. The system of spatial modeling based on unstructured language will be researched by drawing lessons from the existed semantic modeling techniques. A spatial data storage model for Feature Semantic Cell and a system of stored or accessed oriented to Feature Semantic Cell will be studied by Combining existed spatial data management theory and methods. A series of spatial functions, supporting semanteme of spatial query and spatial analysis, and spatial reasoning will be concstructed,and a spatial query language oriented to Feature Semantic Cell will be developed, Combining the current GIS spatial query theories and methods and making use of spatial reasoning research. The result of this research will enrich the theory and methods of geospatial modeling system, it is use to exploring to develop a new generation of feature-based semantic GIS.

按要素类型分层的空间数据组织模式在空间数据建模和管理方面具有十分便利优势，但难以保持地理空间认知单元的整体性，无法较好体现地理空间认知与表达的一致性，地理实体之间纵向与横向的语义联系得不到完好保持。为保持地理空间现象的本原特性，将深入研究审定地理空间认知，揭示地理空间认知原语，对地理空间组成结构机理进行解析，从而提出用于完善表达地理空间认知结果的地理特征语义单元；借鉴现有语义描述技术，研究其非结构化语言的建模机制；结合现有空间数据管理理论与方法，研究适合特征语义单元的空间数据存储模型及面向特征语义单元的高效空间数据无缝存储与访问机制；借鉴当前GIS 空间查询理论与方法及空间推理研究成果，构建支持语义的空间查询、分析与推理算子，发展一种面向特征语义单元的空间查询语言。研究成果将丰富地理空间建模理论与方法体系，对发展新一代基于特征的语义GIS具有重要理论与实践参考价值。

本项目实现了基于地理特征语义单元的地理空间建模方式，它是完全建立在地理空间认知之上的，能够实现地理空间认知与表达的一致性，能够比较完备地保持地理空间的整体性、联系性和可认知性；并提出了３种基本特征语义对象用于承载特征语义单元在信息世界中的映射，通过实践证明：这３种特征语义对象能够实现复杂地理实体的对象化、整体化的表达，并具备完善的空间语义关系建模和存储能力，同时，基于对象-关系数据库存储模型实现了特征语义对象的持久化。. 针对本项目提出空间数据建模整体性的特点，即一种面向地理场景的数据组织方式，项目研究发展了一种面向地理场景的空间查询语言GeoS-SQL (Spatial Query Language of Geography Scene)，并基于点集拓扑理论构建了空间关系描述算子，能够实现基于空间语义关系的查询策略。.在本项目提出的空间数据建模方式的基础上，根据盲人出行的空间信息需求特征，将空间要素抽象为通道单元和功能单元，发展了一种基于通道与功能的盲人室内室外导航空间数据模型。通道单元架构起各功能单元之间联系的桥梁，同时，功能单元又分为简单功能单元和复合功能单元，复合功能单元包含通道单元、简单功能单元以及本身。. 项目研究充分利用普通PC机多核CPU计算资源实现大数据量离散点集矢量地形单元的快速构建，提出了具有完全拓扑关系结构D-TIN的多核并行生成算法，并在此基础上进一步实现了约束地形的多核并行生成算法。. 项目研究成果将丰富地理空间建模理论与方法体系，进一步推动GIS领域基础研究。 项目组已经发表期刊论文16篇，其中SSCI论文1篇，Ei论文1篇，CSCD论文12篇，已经录用1篇，参加学术会议12次，授权国家发明专利2项，培养硕士研究生9名。