發(fā)布時(shí)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(xué)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(biāo)形態(tài)變化的詳細(xì)描述方面具有突出優(yōu)勢(shì)。目前,現(xiàn)有空間關(guān)系描述方法對(duì)簡(jiǎn)單目標(biāo)和簡(jiǎn)單分布的空間關(guān)系描述能力較強(qiáng),而對(duì)復(fù)雜目標(biāo)或復(fù)雜分布的空間關(guān)系描述的細(xì)化程度較低。針對(duì)這一問題,學(xué)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(duì)更為復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)性目標(biāo)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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地權(quán)屬和邊境安全等影響深遠(yuǎn),對(duì)其詳細(xì)情況和產(chǎn)生原因的研究具有重要意義。實(shí)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(xì)化和形式化,繼而為其詳細(xì)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(fù)雜多樣且受水位變化影響較大,導(dǎo)致湖泊河流平面形態(tài)變化是復(fù)雜目標(biāo)的復(fù)雜分布并且存在因水位變化引起的動(dòng)態(tài)性變化問題,因此,其空間關(guān)系描述成為一個(gè)地理信息科學(xué)難題。另外,現(xiàn)有變化檢測(cè)偏重變化發(fā)現(xiàn),而對(duì)于變化類型的細(xì)化推斷能力不足,通常需要結(jié)合輔助知識(shí)以人工判讀的方式對(duì)變化類型進(jìn)行判定。加之,遙感地理信息大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來使得群態(tài)目標(biāo)的變化類型推斷及其自動(dòng)化成為迫切需求。總之,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(fù)雜目標(biāo)和復(fù)雜分布的空間關(guān)系描述提供理論基礎(chǔ),其在變化檢測(cè)中的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)群態(tài)目標(biāo)變化類型及其性質(zhì)的推斷,繼而為變化檢測(cè)的自動(dòng)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(shí)世界中湖泊河流平面形態(tài)的幾何特點(diǎn)并結(jié)合人類認(rèn)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(gè)時(shí)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(diǎn)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(shí)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(biāo)間的空間關(guān)系及輔助知識(shí)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(duì)象中闡釋其應(yīng)用流程并證實(shí)其空間關(guān)系描述優(yōu)勢(shì)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(shí)世界中湖泊河流平面形態(tài)的幾何特點(diǎn),綜合前人對(duì)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(shí)體,繼而基于地理實(shí)體組成元素對(duì)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(rèn)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(fù)雜度目標(biāo)。(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(diǎn)將其分解為簡(jiǎn)單目標(biāo)(點(diǎn)、線、面),通過兩個(gè)時(shí)刻的湖泊河流平面形態(tài)基礎(chǔ)幾何表現(xiàn)模型表達(dá)湖泊河流平面形態(tài)基本變化,綜合以上兩項(xiàng)工作建立了由簡(jiǎn)單目標(biāo)表達(dá)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(shí)例證明本文提出的模型較已有模型具有更加細(xì)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(biāo)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(dá)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(shí)例證明本文提出的策略和方法對(duì)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(shí)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(xì)化的變化類型并對(duì)其進(jìn)行了語義解釋�；�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(xì)化變化類型的對(duì)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(shí)例證明了本文推斷規(guī)則的有效性,為實(shí)現(xiàn)變化檢測(cè)的自動(dòng)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(xì)變化和整體變化,為復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)性目標(biāo)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(shí)的變化檢測(cè)自動(dòng)化提供了技術(shù)論證,有助于推進(jìn)此類系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)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(bǔ)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(yùn)算在 GIS 的空間操作和分析中，空間目標(biāo)是一個(gè)集合。但空間目標(biāo)有別于，如圖 2.1 所示，兩個(gè)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(biāo)。

(a)IS (b)IIS (c)IIIS圖 2.2 空間集合實(shí)例空間集合的運(yùn)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(yùn)算有所不同。定義 2.6 空間集合的運(yùn)算定義如下[62]：設(shè)空間集合1S 為面目標(biāo) R (圖 2.3(a))，空間集合2S 為線目標(biāo) 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(yùn)算的圖解表示) 空間集合運(yùn)算結(jié)果的定量表達(dá)了細(xì)致的描述和判定空間目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系，人們常引入定量要素進(jìn)面介紹常用的定量表達(dá)要素——空間集合和空間元素的維度。A空間集合的維度個(gè)空間集合S的維度記為dim(S)，定義為該集合中空間目標(biāo)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(duì)應(yīng)的空間集合的維度分別為 1 和(S)只能表達(dá)其中某一空間目標(biāo)的維度，因此，式(2.9)僅是對(duì)空間元素粗略表達(dá)。例如，當(dāng)空間集合S是由點(diǎn)、線或面組合而成，dim(S)只
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893846