基于智方體的地理時空柵格數據模型化研究.pdf

1、隨著地理信息價值逐漸得到認同和重視，地理信息數據得到了空前的發(fā)展，數據量不斷膨脹，與其同時地理信息系統的相關應用也在迅速地豐富和增長。然而，由于目前的地理信息數據的采集具有的空間局限性和時間局限性，使得形成的地理信息數據在時間和空間上具有明顯的離散性和碎片化特征，而地理信息應用對地理信息數據的時間有效性和空間有效性有著嚴格的要求，因此盡管地理信息數據呈爆炸式地增長，但是仍然無法滿足地理信息應用的需求，海量地理信息數據陷入了數據量大、但卻

2、利用率低的窘境。大數據思想和技術的興起為這一問題帶來了解決方向，它使得傳統的地理信息數據組織和管理的作用角色發(fā)生了改變，從面向海量數據的存儲與服務延伸到了提高海量存量數據的利用率上。在地理時空大數據的背景下通過利用人工智能技術實現空間信息的連續(xù)化預測模擬成為了可能，也是未來智能時代發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，對空間信息數據組織模型的研究提出了新的要求和挑戰(zhàn)。地理時空大數據智能化組織技術從大數據智能發(fā)現的初衷出發(fā)，強調地理時空大數據的內在關

3、系和特征的描述和表達，提升地理時空大數據的信息發(fā)現能力和數據利用價值，解決由于空間數據狹隘的時空有效性所帶來的應用瓶頸，從而促進空間信息產業(yè)和科研事業(yè)發(fā)展。
　　本文從地理時空柵格大數據組織需求出發(fā)，基于地理時空柵格數據潛在的時序關系、空間關系、屬性語義關系和演變過程關系等關聯特性，利用大數據、智能化的思想和技術，研究空間信息大數據智能化組織模型，探索構建一個智能化的空間信息立方體，使其具備空間信息發(fā)現和智能化預測能力，實現離散、

4、片段式的空間數據的智能化擬合、平滑和填補，從而豐富、提高以及有序化空間信息大數據的信息維度、密度和準確度，滿足更多地理空間信息應用的需求。具體概括起來包括以下幾方面內容:
　　(1)地理時空柵格數據智方體建模與論證
　　在大數據思想和數據驅動的智能時代背景下，分析現有相關數據模型組織形態(tài)，參考人類智能對信息和知識的處理方式，探討面向智能時代的數據模型的發(fā)展方向和需求，提出智方體數據組織模型的定義和特征，在智方體數據組織模型的

5、基礎上，結合地理時空柵格數據特點和大數據化所面臨的問題和需求，探討智能時代的地理時空大數據的發(fā)展?jié)摿徒M織形態(tài)，提出地理時空柵格數據智方體（Geo Raster Intelligent Cube，GRIC模型）的構建思想和特征定義，并開展了GRIC模型設計與基礎原理論證。
　　(2)基于GRIC模型的關鍵技術和應用方法設計與驗證
　　基于GRIC模型的關鍵技術和應用方法的設計與驗證以現有可行技術方案為基礎，地理柵格大數據為主

6、要研究對象，對地理時空柵格數據智方體進行了數據一體化組織、描述、存儲、聯想、發(fā)生、模擬、計算等方面的設計，具體內容包括:1）設計基于時間概念本體、空間概念本體、屬性語義本體的GRIC數據語義描述方法;2）設計基于規(guī)格化地理空間單元的地理時空矢柵一體化數據組織模型;3)設計基于地理位置的GRIC柵格列存儲模型;4）設計地理時空柵格數據智方體數據存儲架構和計算架構;5）設計基于GRIC語義描述的地理時空數據關聯搜索方法;6）設計基于經典規(guī)則

7、的GRIC信息自我發(fā)生機制;7）設計基于經驗規(guī)則的GRIC信息模擬預測機制。
　　(3)開展基于GRIC的遙感數據庫原型試驗系統的實現與分析
　　本文在國家高分專項的支持下，以高分應用綜合數據庫為基礎，開展了GRIC的原型試驗設計與實現。原型試驗系統以海量高分衛(wèi)星數據及其衍生產品以及其他國內外衛(wèi)星數據為試驗數據對象，進行了組織、管理、模擬等試驗分析，試驗結果表明GRIC模型在多用戶并發(fā)傳輸和柵格數據計算性能方面具有明顯的優(yōu)勢