基於格網的空間要素多層次關聯與融合研究

《基於格網的空間要素多層次關聯與融合研究》是依託陝西師範大學，由白建軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於格網的空間要素多層次關聯與融合研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：白建軍
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

為了突破在二維平面上採用地圖投影描述地理信息帶來的局限性，以更貼近地球的真實方式存儲、管理和表達空間信息，本項目擬採用球面三角格網剖分地球表面，建立多尺度空間信息模型，研究球面格網表達的空間要素之間的拓撲關係、空間要素不同尺度表達之間的內部連通性，以及基於分形的多尺度格網數據壓縮算法及存儲策略；並套用全球和部分地區不同尺度的數據，設計開發相應的實驗。本項目的研究成果有望突破傳統地圖投影的束縛，在全球三角格網系統的基礎上，為空間數據的全球一致性、多尺度表達建立一種數學與信息模型，以便更加高效、便捷、無縫地組織、管理和調度全球多種尺度的空間數據，同時也為大範圍（全球）環境變化監測、海洋資源開發、氣象和災害預報、基礎地理數據更新等相關套用領域，提供一個全球無縫的多尺度空間數據管理和操作思路，也促進國內國際同行空間信息格網的研究進展。

結題摘要

為了突破在二維平面上採用地圖投影描述地理信息帶來的局限性，以更貼近地球的真實方式存儲、管理和表達空間信息，本項目以多級格網剖分地球表面，建立多層次空間信息模型。首先，分析了四種球面離散格網的幾何結構特徵，研究了格網單元之間的拓撲關係，並針對各種不同類型的格網，分析了同級格網單元的空間幾何特徵及不同級別格網之間的層次嵌套等特性；研究了點、線、面等簡單目標格網表達之間，以及由簡單目標組成的複雜目標的格網表達之間的內在聯繫。其次，針對“海量”點組成的平麵點集Voronoi圖柵格生成算法的效率問題，提出了一種MapReduce模型下基於歐氏距離的Voronoi圖柵格生成算法；研究了空間目標的鄰近關係，提出一種基於空間目標鄰接矩陣的疊代計算方法，採用並行柵格方法構建Voronoi圖k階鄰近查詢。針對地理目標分布不均的情況，提出了最大空圓約束下的k-D樹最鄰近查詢算法，可以有效地減少移動點在三角網中的定位次數，改善k階鄰近的查詢效率。然後，研究了空間要素多尺度格網表達方法，給出了基於視點相關和實時柵格化的矢量可視化表達；分析了相同地理要素基於不同尺度格網表達在空間形態、空間關係和空間結構上的變化，探討其變化規律，通過比較分析，發現不同層次空間數據表達對數據精度的影響和格網解析度關係較大，不同解析度數據可以通過層次嵌套建立內部連通關係。最後，將全球格網數據組織成四叉樹剖分的“菱形塊”結構，分析了格網數據幾何結構和編碼之間的關係，以二叉樹結構表示多解析度模型，實現了多解析度數據的連續存儲，並減少了數據存儲量，建立全球菱形塊的連續索引機制，實現全球空間資料庫中任意範圍數據塊的查找和更新。本項目的研究成果有望突破傳統地圖投影的束縛，在全球離散格網系統的基礎上，為空間數據的全球一致性、多層次表達建立一種數學與信息模型，以便更加高效、便捷、無縫地組織、管理和調度全球多種尺度的空間數據，同時也為大範圍（全球）環境變化監測、海洋資源開發、氣象和災害預報、基礎地理數據更新等相關套用領域，提供一個全球無縫的多層次空間數據管理和操作思路，也促進國內國際同行空間信息格網的研究進展。