基于地理本体的地理时空信息表达研究
地理学时空数据分析方法
地理学时空数据分析方法一、本文概述随着大数据时代的来临，时空数据已成为地理学领域研究的热点。
这些数据不仅提供了丰富的地理空间信息，还揭示了事物随时间变化的动态过程。
因此，地理学时空数据分析方法的研究显得尤为重要。
本文旨在系统介绍地理学时空数据分析的基本概念、常用方法和技术，以及这些方法在地理学各领域的应用案例。
通过本文的阐述，读者可以深入了解时空数据分析的基本原理和方法，掌握相关技术的应用，为地理学研究和实践提供有力的支持。
文章将首先概述时空数据的定义、特征和分类，为后续分析奠定基础。
接着，重点介绍时空数据分析的基本方法，包括时空数据可视化、时空统计分析、时空聚类分析、时空预测模型等。
这些方法的应用将帮助研究者揭示时空数据的内在规律和模式。
在方法介绍之后，文章将展示这些时空数据分析方法在地理学各领域的应用案例，如城市规划、环境科学、交通地理等。
这些案例将展示时空数据分析方法在解决实际问题中的有效性和实用性。
通过本文的学习，读者可以掌握地理学时空数据分析的核心方法和技术，了解这些方法在地理学研究中的应用前景。
本文也希望能激发读者对时空数据分析的兴趣，推动地理学时空数据分析方法的深入研究和应用。
二、时空数据基础时空数据分析是地理学中的一项重要任务，它依赖于对时空数据的深入理解和有效运用。
时空数据，顾名思义，是包含空间和时间两个维度的数据。
这些数据通常通过地理信息系统（GIS）和时空数据库进行存储和管理。
在地理学中，空间数据描述了地理对象在地理空间中的位置、形状和分布。
这些数据可以是点（例如，城市位置）、线（例如，道路网络）或面（例如，行政区划）。
而时间数据则记录了这些地理对象随时间的变化。
当空间数据和时间数据结合起来，就形成了时空数据，它能够揭示地理现象的动态演变和模式。
时空数据的获取方式多种多样，包括遥感技术、社交媒体、移动设备和地面观测等。
这些数据源为时空分析提供了丰富的信息，同时也带来了数据整合和处理的挑战。
基于本体的地理信息系统工程方法
关键词
本体
地 理信息系统
概念 范式
ＧＳ开发 Ｉ
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｏＮ Ｓ ＤＥＶＥＬＯＰＭ ＥＮＴ ＥＴＨｏ ＤＳ ＢＡＳＥＤ Ｎ ＮＴＯＬＯ ＧＹ ＧＩ Ｍ ｏ ｏ
着关键 的作用 。
１ 传统信息 系统开发 的一般方法
（） ａ一般 信息系统设计阶段 Ｃ） ｏ 传统Ｇｉｔ 发阶段 Ｓ－
传统的信息系统开发始 于概念设 计 ， 主要关 心客观世 界 的 本质信息 ， 获得 客观 世界 的概 念范 式 ； 在接 下来 的逻 辑设 计 阶 段， 概念范式被转换为 系统 内部可 以实现 的范式 ； 在最后的物理 设计阶段 ， 系统 内部可 以实现 的范式用数据结构定 义 ， 将 确保概 念范式 中的所有概念得到正确 、 合适 的管理 和表达 （ 图 １ 如 ａ所 示） 。所 以， 概念 范式 是独 立于 Ｄ Ｍ Ｂ Ｓ的 ， 而物理 范式则被 耦合
第２ ５卷 第 １ 期 １
２０ ０ ８年 １ １月
计 算机应 用 与软件
Ｃ ｍｐ ｔｒＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｎ ｏｔ ｒ ｏ ｕ ｅ ｐ ｉ ｔ ｓａ ｄ Ｓ ｆ ｃ ｏ ｗａｅ
Ｖ０． ５ Ｎｏ １ １２ ． ｌ ＮＯ ．２ ０８ Ｖ ｏ
基 于 本 体 的地 理 信 息ｉ Ｌ Ｑｎ ｈ ｏ Ｄ ａ ｉｇ ｉ ｇｅ Ｈｏ ｉ ｉｃ ａ ｕ ｎＪ ｎ
（ｎｔｕ ｕｖｙｎ ｎ ｐ ｉｇ Ｉ ｏｍａｉｎａ ｎｉｅｒ ｇ Ｕ ｉｒｉ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０５ Ｈ ｎ ｎ Ｃ ｉａ Ｉｓｔｔ ｏ ｒｅｉｇａｄＭａｐｎ ，ｎ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇｎｅｉ ｎ ｅｓｙ，ｈｎｚｏ ５０ ２， ｅａ ，ｈｎ ） ｉ ｅ ｆＳ ｆ ｏ ｄ ｎ ｖ ｔ
基于本体论的地理信息系统体系结构研究
ｃ ｌ ｄ Ｇｅ ａ ｌ ｏ—ｏ ｔｌ ｇ ｎｄ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｎ ｗ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｔｕ ｔ ｒ ． ｅ ｎ ｏｏ ｙ ａ ｒ ｐ ｓ ｅ ｐ ｒ ｐ ｃ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｖ Ｋｅ ｒ ｓ： ｔ ｌ ｇ ＧＩ ＯＷ Ｌ ｙ ｗｏ ｄ Ｏｎｏ ｏ ｙ； Ｓ；
ｍ １： ａ 精确的数学描述 ； ） ④共享 （ｈｒ）本体中反映 ｓａ ： ｅ 的知识是其使用者共 同认可的。总之， 本体作为领
摘 要 ： 体论 在 知识工 程 、 本 数据挖 掘及 信 息获取 等各 个 方 面 的研 究和 应 用领 域 的重要 性 ， 促
使其在计算机科学领域的不断发展 ， 下面主要针对本体论在地理信息系统方 面的应用进行探讨， 并 提出一个全新的系统结构。 关键 词 ： 本体 论 ； 地理 信息 系 统 ； ｂ本体语 言 Ｗｅ
１ 引 言
地理 信息 系统 （ 简称 Ｇ Ｓ 是 一项 以计 算 机为 基 Ｉ） 础的新兴技术 ， 围绕着这项技术的研究 、 开发和应用 形 成 了一 门交叉 性 、 缘性 学 科 。 强 大 的集 成 能 力 边 是 未 来 ＧＳ的 发 展 趋 势 。ＧＳ经 过 近 十 多 年 的发 Ｉ Ｉ
维普资讯
Ｎｏ ４ ． Ａｕ ． ２ ０ ｇ ，０ ７
微
处
理
机
第 ４期
２０ ０ ７年 ８月
《地球信息科学》学报2008年第10卷总目次
线性加权 回归模型的高原山地 区域降水空间插值研究
一
……………………………………… 徐成东 ， 孔云峰 ， 仝文伟 （４ １）
种快速生成平面 Ｄ ｌ ｎｙ三角 网的横 向扩张法 …………………………………………… 刘永 和 ，王燕平 ，齐永安 （０ ｅ ｕａ ａ ２）
・
地理信息 系统技术与应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ……………………………………………………… 冯永玖 ，刘妙龙 ，童小华 （６ ２）
立 ，顾悦卿 （６ ） １１
建 ，胡 明星 （ ６ ） １５ 婕， 苏 昆 （７ ） １ １ 钢 等 （７ ） １７
南 ，赵
ＡＡ Ｓ Ｒ斑 点噪声模 型验证及 噪声滤 除效果评 价 ………… ………… …… …… …… …… …… 王军 战 ，张友静 ，鲍艳松 （８ ） １３ 三维海量点 云数据 的组织 与索 引方法 …………………………………………………………………… 路 明月 ，何永健 （９ ） １０ 矿体线框模 型编辑器 的设计 与开发 ………………………………………………………………… …… 宋仁 波 ，江
磊 等 （０ ６）
基 于地形 图与知识规则 的土地利用信息提取
……………………… …… …… ………… 王宗明 ，张 柏 ， 开山 ， （７ 宋 等 ６）
琳 ，徐 涵秋 （０ ８） 咏 ，李 三平 （８ ８） 震 ，陈 权 （７ ９）
景观指数 的空间尺度效应分析—— 以厦 门岛土地利用格局 为例 …… …… …… …… …… 游 丽平 ，林 广发 ，杨 陈照 等 （４ ７） 近２ ０年来福州 市土地利 用时空变化 的遥感 分析 ………… …… …… …… …… …… …… …… ………… 叶
・
南 ，吕 恒 等 （ ５ ） １６
基于本体的地球空间信息上下文建模
、
下 文 信 息 总结 分 类 如 下
：
① 用 户环 境
、 、
，
地 理 位 置 ：包 括 用 户 当前 所 在
为
G IS
技术 和 产 业 发 展 的 新方 向
。
包括 用 户 位 置 标 志 附 近 的 人 社 会关 系 等 ；② 计 算 环 境 包 括 用 户
，
的位 置 用 户 所 感 兴趣 的 区 域 等 ；
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，
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基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术研究
基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术研究WebGIS（Web Geographic Information System）是一种基于Web平台的地理信息系统，是利用互联网技术，将地理信息与网络技术相结合，实现地理数据的存储、查询、分析和可视化展示的一种技术手段。
本文将对基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术进行研究和探讨。
一、地理空间数据分析技术研究：地理空间数据分析是利用地理信息系统，对地理空间数据进行挖掘、分析和模型构建的过程。
基于WebGIS的地理空间数据分析技术研究主要包括以下几个方面：1. 空间数据挖掘：空间数据挖掘是从大量的地理空间数据中发现隐藏在其中的有价值的知识和模式的过程。
如何有效地对地理空间数据进行分类、聚类、关联规则挖掘等，是地理空间数据分析的重要研究方向。
2. 空间数据模型和分析方法：建立合适的空间数据模型和分析方法，是进行地理空间数据分析的基础。
例如，空间网络模型、空间插值方法、空间多目标决策模型等都是研究的热点。
3. 面向WebGIS的空间数据分析算法：在WebGIS环境下，由于数据量大、实时性要求高等特点，需要研究面向WebGIS的高效算法。
例如，基于流数据的空间数据挖掘算法、面向WebGIS的实时空间查询算法等。
二、地理空间数据可视化技术研究：地理空间数据可视化是将地理信息以图形化的方式展示出来，让使用者更直观地理解和分析地理空间数据的过程。
基于WebGIS的地理空间数据可视化技术研究主要包括以下几个方面：1. 地图设计与制图技术：地图设计与制图技术是地理空间数据可视化的基础。
通过研究如何设计合理的地图符号、优化地图颜色、制作专题地图等技术，可以提高地理空间数据的可视化效果和传达信息的能力。
2. 三维地理可视化技术：三维地理可视化技术可以将地理空间数据以立体的方式呈现，增强用户的空间感知能力。
例如，基于WebGL等技术的三维地理可视化技术，可以实现地球模型的交互式浏览和动态可视化效果。
基于本体的地理空间信息集成框架与实现
目前 地理 空 间数据 的集 成研 究 主要 集 中于 物
地 理本 体是 指特 定地理 空 间信 息 领域 概念 化
理实 现和 逻辑 模 型 层 次 上 的集 成 方 法 ， 从 数 据 模 型 的明确 的形式 化 规范说 明 。地 理本 体 形式 化 是 本身 人手 来研 究数 据集 成 。这些 集 成方 法 都 存在 说明的对象是某个地理空间信息领域的概念化模 个 共 同的缺 陷 ， 即无法 集成 数 据 的语 义 ， 能将 型 。在 这里 ， 念 化 模 型 不 同于 通 常 意 义上 的概 不 概 源数 据 的含 义 完 整地 转 换 和集 成 到 目标数 据 念 模型 ， 的是 人 们对 地 理 现 实 世 界 的 多个 抽 象 指 中 ＿ 。为 了在集 成 不 同数 据 的过 程 中 同 时集 成 层 次 ， 括地 理 认 知 世 界 、 理 概 念 世 界 、 理 空 ｌ 包 地 地 数据底 层 的概 念 模 型 ， 须 对 这 种 概 念 模 型进 行 间 世界 、 必 地理 尺度 世 界及地 理 投影 世界 。因此 ， 地
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ － ｎｏ ｏ ｙ ｐ ｔ ｌｄ ｔ ｎｅ ａｉ ｎ ｓ ｍａ ｔ ｓ ｇ ｏ－ ｔｌｇ ｏ ｓ ｕ ｔ ｇ ｅ － ｎ ｏｏ ｙ ｉ ｔｇ ａｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｇ ｏｏ ｔｌ ｇ ；ｓ ａｉ ａａ ｉ ｔｇ ｔ ； ｅ ｎ ｉ ； ｅ －ｎ ｏｏ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ；ｇ ｏ ｏ ｔ ｌｇ ｎ ｅ ｒｔ － ａ ｒ ｏ ｃ ｏ ｙ ｒ ｎ － ｏ
一
形式化 说 明 。形 式 化语 义及 其集 成 方法 的研 究是 理本 体 既可 以是地 理认 知模 型 或概 念模 型 的显 式
形式化说明关键 ， 而将地理本体作为共享概念模 形 式化 ， 可 以是 逻 辑 层 次 或 表达 层 次上 地 理 模 也 型， 明确形 式化 规 范说 明 ， 获 相 关 领 域 的知 识 ， 型 明确 的形式 化说 明 。 捕 提供对 该领 域 知识 的 共 同理解 ， 定 该 领 域 内共 １ ２ 本体 的描 述语 言 确 ．
地理空间数据模型构建与应用研究
地理空间数据模型构建与应用研究地理信息系统（GIS）的发展，使得地理空间数据的获取、存储、管理和应用变得更加高效和便捷。
而地理空间数据模型正是GIS的核心基础，通过对地球表面的事物进行模拟和描述，实现了对地理数据的有机整合和有效分析。
本文将探讨地理空间数据模型的构建与应用研究，旨在进一步推动地理信息科学的发展。
一、地理空间数据模型的构建地理空间数据模型是地理现象和事物在计算机上的抽象和表示方式，它包含了地理空间数据的结构、关系和行为等属性。
地理空间数据模型的构建是基于对空间对象和地理过程的观察和抽象，以及对数据组织和存储的要求。
常见的地理空间数据模型包括：层次模型、关系模型、对象模型和影像模型等。
这些模型从不同的角度描述了地理空间数据的特征和组织方式，满足了不同领域对地理数据的需求。
1. 层次模型层次模型是地理空间数据模型中较早发展的一种形式，它将地理现象和要素以层次结构的方式进行组织和管理。
在层次模型中，地理要素按照其自然特征和地理关系进行划分和分类，形成了一个树状的结构体系。
这种模型的优点是易于理解和操作，但对于复杂的地理现象和关系的表达能力有所不足。
2. 关系模型关系模型是一种基于关系代数和关系理论的地理空间数据模型。
它采用了属性数据和空间数据相结合的方式，将空间要素的几何形状和属性信息进行统一管理和查询。
在关系模型中，地理要素被存储为表格的形式，通过属性和空间关系的连接实现了地理数据的综合分析。
这种模型具有较强的数据一致性和查询能力，但对于地理拓扑关系和复杂空间操作的支持相对不足。
3. 对象模型对象模型是一种基于对象概念和面向对象编程思想的地理空间数据模型。
它将地理现象和要素看作是具有属性和行为的对象，通过对象之间的关系和操作实现了对地理数据的管理和分析。
对象模型将地理要素的几何形状、属性信息和拓扑关系进行了有效的封装和组织，使得地理数据具有更高的可复用性和可扩展性。
这种模型适用于复杂地理问题的建模和分析，但对于大规模数据的处理和查询性能存在一定的挑战。
地理学时空数据分析方法
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地理的时空概念
地理的时空概念地理是研究地球上各种自然和人文现象及其空间分布规律的学科。
地理的时空概念指的是将地理现象和过程所存在的时空特征纳入考虑，通过对时间和空间的分析来揭示地理现象的本质和规律。
地理的时空概念包括时间、地点和尺度三个方面。
首先，时间是地理研究中的一个重要概念。
地理现象和过程都随着时间的推移而发生变化，通过观察和分析地理现象的时间发展规律，可以研究地理事件的发生、变化和发展趋势。
例如，气候变化是地理学研究中的一个重要课题，通过对气候长期数据的分析，可以揭示气候的季节性、年际变化和长期趋势等规律。
其次，地点是地理研究中另一个关键概念。
地点指的是地理现象在地球上的特定位置，地球的表面是一个复杂多样的空间系统，不同地点之间存在着各种地理差异。
通过观察和分析不同地点的地理现象，可以揭示地理的空间差异和地理环境对人类社会和自然的影响。
例如，通过对不同地区的土壤、气候、植被等地理要素的研究，可以分析不同地区农业生产的特点和发展趋势。
最后，尺度是地理研究中的又一个重要概念。
地理现象和过程可以在不同尺度上进行研究，尺度指的是研究中所选取的空间观察单元的大小。
地理现象在不同尺度上会表现出不同的特征和规律。
通过对不同尺度上地理现象的分析，可以揭示地理现象在不同空间层次上的联系和相互作用。
例如，城市发展是地理学研究中的一个重要领域，在城市尺度上，可以研究城市人口分布、土地利用和交通网络等方面的变化和趋势；而在全球尺度上，可以研究城市的全球化影响和城市系统之间的相互关系。
时空概念在地理学研究中起着重要的作用。
通过将地理现象和过程所存在的时空特征纳入考虑，可以更好地理解地理现象的本质和规律，并为地理学的实践应用提供有效的理论支持。
同时，时空概念还为地理学与其他学科的交叉研究提供了框架和方法，促进了地理学的跨学科发展。
无论是从时间、地点还是尺度的角度来看，时空概念都是地理学研究中不可或缺的内容，对于深入理解地理现象的本质和规律具有重要的意义。