基于剖分編碼的空間位置標識與空間對象標識問題研究

關 麗

北京大學遙感與地理信息系統研究所,北京1000871

基于剖分編碼的空間位置標識與空間對象標識問題研究

關 麗

北京大學遙感與地理信息系統研究所,北京1000871

空間位置標識和空間對象標識是地理信息系統領域的基礎理論問題,它們是地理實體位置、分布、形態、空間關系等基本特征精確描述的基礎。本文從現有空間位置標識與空間對象標識中存在的問題入手,基于全新地球剖分框架與編碼模型提出了空間位置標識與空間對象標識關鍵問題的解決方法與思路。主要研究內容包括:

(1)梳理分析現有空間位置標識與空間對象標識中存在的問題及其根本原因。空間位置標識是空間對象標識的位置基礎和有效組成部分,空間對象標識是地理實體表達的手段,兩者關聯密切。通過對歷史上及現有的基于地理坐標系統的空間位置標識和空間對象標識研究發現,由于人類對地理空間認知的發展和遙感技術的進步,現有地理坐標系統連續表達的缺陷日益凸顯,集中體現在空間位置標識和空間對象標識中的問題,包括空間位置抽象問題、位置標識內在關聯弱問題、點-面分別表達問題、位置-屬性分離問題,缺少標識唯一性問題等。造成這些問題的根源之一是地理坐標系統的連續表達特性與地理空間自身離散性的矛盾。因此,需要從一個全新的更符合地理空間特性的角度出發,建立一套多尺度的、離散的空間位置標識和空間對象標識體系。

(2)為解決標識體系存在的問題,基于地球剖分框架與編碼模型提出了面向空間位置標識和面向空間對象標識的剖分編碼模型。對地球剖分框架的種類與特性進行了探討,并提出了基于地圖分幅拓展的球面剖分模型(EMD+X框架)。在此基礎上建立了面向空間位置標識的剖分編碼模型,設計編碼生成法則和混合編碼策略,并完成EMD剖分編碼實例。同時,建立了面向空間對象標識的剖分編碼模型,設計了編碼結構并分析其特性。這樣一套剖分編碼體系不但能夠有效解決現存空間位置標識和空間對象標識系統問題,也使海量遙感數據組織、整合、共享、高效索引等問題迎刃而解。同時,可以通過多尺度、結構化的標識實現全新空間坐標體系和地理實體的唯一標識,為影像地理信息系統的發展奠定堅實的理論基礎。

(3)基于剖分編碼模型建立了空間位置標識體系架構,并對其中的關鍵問題和主要應用方向進行了深入探討。空間位置標識是地理空間的基本元素和抽象表達單元,其關鍵問題包括空間位置抽象問題、空間位置標識的點-面結合方法、內在關聯特性以及空間關系問題等。研究了剖分編碼位置標識應用于表達遙感影像中的地理對象、與IPv6協議結合建立具有地理含義的 GeoIP體系、空間信息快速檢索等方向的方法。

(4)基于剖分編碼模型建立了空間對象標識體系架構,并對其中的關鍵問題和主要應用方向進行了深入探討。空間對象標識是地理空間中區別兩個空間對象的重要標志,它的合理性與有效性直接影響空間對象操作與分析效率,其關鍵問題主要包括空間對象標識容量問題及標識唯一性問題等。同時,將基于剖分編碼的空間對象標識應用于空間對象索引等方向。

(5)探討利用全新空間位置標識和空間對象標識能解決的重要問題。主要包括空間位置標識在部分應用上代替地理坐標的可能性、空間位置標識在網絡互聯協議中應用問題、基于空間位置標識表達地理對象問題、基于空間位置標識的空間信息統一索引問題和全球空間對象唯一標識問題等。通過理論推導證明基于剖分編碼的空間位置標識體系和空間對象標識體系是一套更符合地理空間固有離散特性的、能夠解決海量空間數據組織問題的全新標識體系,從空間信息的表示、數據的組織和管理、整合和服務模式上都有別于目前空間信息體系,是現有地理坐標系統的有效補充。

(6)完成基于空間位置標識的目標表達效率和編碼效率的試驗驗證。試驗結果表明,基于剖分編碼位置標識對地理對象進行多尺度剖分編碼的方法,可以有效對地理對象進行多尺度表達。因此,多尺度、結構化的空間位置標識和空間對象標識是實現全新空間坐標體系和地理實體唯一標識的有效途徑。

Study on Spatial Location Identification and Spatial Object Identification Based on Subdivision Encoding

GUAN Li
Institute of Remote Sensing and GIS,Peking University,Beijing 100871,China

her doctorate in cartology and geographic information system, Peking University in 2010. Herresearch interests include remote sensing information engineering,spatial information organization theory and so on.

1001-1595(2011)03-0402-01

P208

D

國家973計劃(61399)

2010-12-26

關 麗(1980—),2010年畢業于北京大學,獲地圖學與地理信息系統專業博士學位(指導教師:程承旗教授),主要研究方向為遙感信息工程、空間信息組織理論等。