發(fā)布時間：2020-11-22 00:40

　　 空間關(guān)系描述是空間關(guān)系研究的核心問題之一,其基本任務(wù)是以數(shù)學或邏輯的方法區(qū)分不同的空間關(guān)系并給出形式化的描述,其在空間目標形態(tài)變化的詳細描述方面具有突出優(yōu)勢。目前,現(xiàn)有空間關(guān)系描述方法對簡單目標和簡單分布的空間關(guān)系描述能力較強,而對復雜目標或復雜分布的空間關(guān)系描述的細化程度較低。針對這一問題,學者們主要采用空間關(guān)系集成描述與分解-組合策略予以解決。即便如此,現(xiàn)有研究仍停留在帶洞面域和多次相交的空間關(guān)系描述階段,而對更為復雜的現(xiàn)實性目標間的空間關(guān)系描述研究尚處在探索階段。湖泊河流平面形態(tài)變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地權(quán)屬和邊境安全等影響深遠,對其詳細情況和產(chǎn)生原因的研究具有重要意義。實現(xiàn)湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述則能夠使其變化信息細化和形式化,繼而為其詳細情況和產(chǎn)生原因的研究提供重要的參考信息。然而,湖泊河流平面形態(tài)復雜多樣且受水位變化影響較大,導致湖泊河流平面形態(tài)變化是復雜目標的復雜分布并且存在因水位變化引起的動態(tài)性變化問題,因此,其空間關(guān)系描述成為一個地理信息科學難題。另外,現(xiàn)有變化檢測偏重變化發(fā)現(xiàn),而對于變化類型的細化推斷能力不足,通常需要結(jié)合輔助知識以人工判讀的方式對變化類型進行判定。加之,遙感地理信息大數(shù)據(jù)時代的到來使得群態(tài)目標的變化類型推斷及其自動化成為迫切需求�？傊�,湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述可為群態(tài)復雜目標和復雜分布的空間關(guān)系描述提供理論基礎(chǔ),其在變化檢測中的應(yīng)用可實現(xiàn)群態(tài)目標變化類型及其性質(zhì)的推斷,繼而為變化檢測的自動化提供技術(shù)論證,其研究具有重要意義。鑒于此,本文研究了湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述并將其結(jié)果用于變化類型及其性質(zhì)推斷之中,其是根據(jù)現(xiàn)實世界中湖泊河流平面形態(tài)的幾何特點并結(jié)合人類認知建立其幾何表現(xiàn)模型并歸納出基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型,繼而根據(jù)兩個時刻湖泊河流平面形態(tài)基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型之間的幾何表現(xiàn)提出了相應(yīng)的空間關(guān)系描述模型,之后結(jié)合湖泊河流平面形態(tài)變化幾何表現(xiàn)的特點及其空間關(guān)系描述需求提出空間關(guān)系描述的分解-組合策略,綜合應(yīng)用空間關(guān)系描述模型及分解-組合策略實現(xiàn)了湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述,繼而根據(jù)變更前后目標間的空間關(guān)系及輔助知識推斷其變化類型及其性質(zhì),最后將本文方法應(yīng)用到構(gòu)造對象中闡釋其應(yīng)用流程并證實其空間關(guān)系描述優(yōu)勢和變化類型及其性質(zhì)的推斷能力。主要包括以下研究工作:(1)建立了湖泊河流平面形態(tài)的幾何表現(xiàn)模型和基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型。分析現(xiàn)實世界中湖泊河流平面形態(tài)的幾何特點,綜合前人對其的分類研究提出了更加完備的新分類。根據(jù)其分類抽象出相應(yīng)的地理實體,繼而基于地理實體組成元素對應(yīng)的幾何表現(xiàn)模型及制圖綜合理論建立了多尺度下的湖泊河流平面形態(tài)幾何表現(xiàn)模型,最后基于分解策略和空間認知將湖泊河流平面形態(tài)幾何表現(xiàn)模型歸納為湖泊河流平面形態(tài)基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型。通過該模型的構(gòu)建為湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述提供了適于操作的低復雜度目標。(2)提出了湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述模型。根據(jù)湖泊河流平面形態(tài)基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型的組成特點將其分解為簡單目標(點、線、面),通過兩個時刻的湖泊河流平面形態(tài)基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型表達湖泊河流平面形態(tài)基本變化,綜合以上兩項工作建立了由簡單目標表達的湖泊河流平面形態(tài)基本變化。依據(jù)湖泊河流平面形態(tài)基本變化的空間關(guān)系特性,基于4交模型、4交差模型和歐氏距離關(guān)系模型提出了相應(yīng)的空間關(guān)系描述模型,包括湖泊平面形態(tài)變化和河段平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述模型。通過應(yīng)用實例證明本文提出的模型較已有模型具有更加細化的描述能力。(3)提出了湖泊河流平面形態(tài)變化空間關(guān)系描述的分解-組合策略和相應(yīng)的空間關(guān)系描述方法。從空間集合論出發(fā),把湖泊和河段的平面形態(tài)變化(基本變化)看作湖泊河流平面形態(tài)變化的子集,根據(jù)基本變化的空間關(guān)系描述需求提出了將整體變化分解為基本變化的分解策略,綜合考慮各分解目標間的方向關(guān)系與距離關(guān)系提出了將基本變化合理有序表達的組合策略。根據(jù)湖泊和河段的平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述模型,結(jié)合相應(yīng)的分解-組合策略,提出了河流、湖泊河流聯(lián)合體以及湖泊河流群的平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述方法,通過應(yīng)用實例證明本文提出的策略和方法對于湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系描述具有較好的適用性。(4)建立了湖泊河流平面形態(tài)變化類型及其性質(zhì)的推斷規(guī)則。基于現(xiàn)實世界和GIS中的湖泊河流平面形態(tài)變化類型的綜合,歸納了更加細化的變化類型并對其進行了語義解釋。基于湖泊河流平面形態(tài)變化的類型和空間關(guān)系描述結(jié)果的語義解釋,分析了空間關(guān)系描述結(jié)果與細化變化類型的對應(yīng)關(guān)系,建立了湖泊河流平面形態(tài)變化類型的推斷規(guī)則。在顧及水位變化和上下文關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立了湖泊河流平面形態(tài)變化類型性質(zhì)的推斷規(guī)則。通過應(yīng)用實例證明了本文推斷規(guī)則的有效性,為實現(xiàn)變化檢測的自動化提供了技術(shù)論證。研究表明,應(yīng)用本文提出的方法描述湖泊河流平面形態(tài)變化的空間關(guān)系,能夠形式化描述其局部詳細變化和整體變化,為復雜的現(xiàn)實性目標的空間關(guān)系描述提供了理論基礎(chǔ)。通過湖泊河流平面形態(tài)變化類型及其性質(zhì)的推斷規(guī)則有效的推斷了湖泊河流平面形態(tài)的變化類型及其性質(zhì),為顧及輔助知識的變化檢測自動化提供了技術(shù)論證,有助于推進此類系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：P343;P332
【部分圖文】：

第 2 章 空間關(guān)系描述理論基礎(chǔ)A B={x|x∈Aandx∈B}…………………………○3E A集合A 與B的差集是由屬于A 但不屬于B的所有元素組成的集合，A B= {x | x ∈ A and x B}…………………………○4E A集合A 的補集是由屬于全集U但不屬于集合A 的所有元素組成的集記為~A ={x | x ∈ U and x A}…………………………(2) 空間集合定義及運算在 GIS 的空間操作和分析中，空間目標是一個集合。但空間目標有別于，如圖 2.1 所示，兩個集合aS 和bS 含有相同元素1 2 3 4 5 6{P ,P ,P ,P ,P ,P }，卻同的空間目標。

(a)IS (b)IIS (c)IIIS圖 2.2 空間集合實例空間集合的運算與經(jīng)典集合的類似，但由于空間集合包含空間位置屬性，因其與經(jīng)典集合的運算有所不同。定義 2.6 空間集合的運算定義如下[62]：設(shè)空間集合1S 為面目標 R (圖 2.3(a))，空間集合2S 為線目標 L (圖 2.3(b))�！�1E A空間集合1S 與2S 的并集是由空間集合1S 和2S 的所有元素組成的空間集合 2.3 (c))，記為SS{s|sSorsS}1212 =∈∈…………………………(2.5○2E A空間集合1S 與2S 的交集是由空間集合1S 和2S 的公共元素組成的空間集合 2.3 (d))，記為SS{s|sSandsS}1212 =∈∈…………………………(2.6

(d) R L(e) R L(f) L R圖 2.3 空間集合運算的圖解表示) 空間集合運算結(jié)果的定量表達了細致的描述和判定空間目標的拓撲關(guān)系，人們常引入定量要素進面介紹常用的定量表達要素——空間集合和空間元素的維度。A空間集合的維度個空間集合S的維度記為dim(S)，定義為該集合中空間目標的最大1 2 nidim(S) = max{dim(s ),dim(s ),...,dim(s )}…………………據(jù)式(2.9)，則可知圖 2.4(a)、(b)對應(yīng)的空間集合的維度分別為 1 和(S)只能表達其中某一空間目標的維度，因此，式(2.9)僅是對空間元素粗略表達。例如，當空間集合S是由點、線或面組合而成，dim(S)只
【參考文獻】

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本文編號：2893846