基于剖分编码的空间位置标识与空间对象标识问题研究

关 丽

北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京1000871

基于剖分编码的空间位置标识与空间对象标识问题研究

关 丽

北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京1000871

空间位置标识和空间对象标识是地理信息系统领域的基础理论问题,它们是地理实体位置、分布、形态、空间关系等基本特征精确描述的基础。本文从现有空间位置标识与空间对象标识中存在的问题入手,基于全新地球剖分框架与编码模型提出了空间位置标识与空间对象标识关键问题的解决方法与思路。主要研究内容包括:

(1)梳理分析现有空间位置标识与空间对象标识中存在的问题及其根本原因。空间位置标识是空间对象标识的位置基础和有效组成部分,空间对象标识是地理实体表达的手段,两者关联密切。通过对历史上及现有的基于地理坐标系统的空间位置标识和空间对象标识研究发现,由于人类对地理空间认知的发展和遥感技术的进步,现有地理坐标系统连续表达的缺陷日益凸显,集中体现在空间位置标识和空间对象标识中的问题,包括空间位置抽象问题、位置标识内在关联弱问题、点-面分别表达问题、位置-属性分离问题,缺少标识唯一性问题等。造成这些问题的根源之一是地理坐标系统的连续表达特性与地理空间自身离散性的矛盾。因此,需要从一个全新的更符合地理空间特性的角度出发,建立一套多尺度的、离散的空间位置标识和空间对象标识体系。

(2)为解决标识体系存在的问题,基于地球剖分框架与编码模型提出了面向空间位置标识和面向空间对象标识的剖分编码模型。对地球剖分框架的种类与特性进行了探讨,并提出了基于地图分幅拓展的球面剖分模型(EMD+X框架)。在此基础上建立了面向空间位置标识的剖分编码模型,设计编码生成法则和混合编码策略,并完成EMD剖分编码实例。同时,建立了面向空间对象标识的剖分编码模型,设计了编码结构并分析其特性。这样一套剖分编码体系不但能够有效解决现存空间位置标识和空间对象标识系统问题,也使海量遥感数据组织、整合、共享、高效索引等问题迎刃而解。同时,可以通过多尺度、结构化的标识实现全新空间坐标体系和地理实体的唯一标识,为影像地理信息系统的发展奠定坚实的理论基础。

(3)基于剖分编码模型建立了空间位置标识体系架构,并对其中的关键问题和主要应用方向进行了深入探讨。空间位置标识是地理空间的基本元素和抽象表达单元,其关键问题包括空间位置抽象问题、空间位置标识的点-面结合方法、内在关联特性以及空间关系问题等。研究了剖分编码位置标识应用于表达遥感影像中的地理对象、与IPv6协议结合建立具有地理含义的 GeoIP体系、空间信息快速检索等方向的方法。

(4)基于剖分编码模型建立了空间对象标识体系架构,并对其中的关键问题和主要应用方向进行了深入探讨。空间对象标识是地理空间中区别两个空间对象的重要标志,它的合理性与有效性直接影响空间对象操作与分析效率,其关键问题主要包括空间对象标识容量问题及标识唯一性问题等。同时,将基于剖分编码的空间对象标识应用于空间对象索引等方向。

(5)探讨利用全新空间位置标识和空间对象标识能解决的重要问题。主要包括空间位置标识在部分应用上代替地理坐标的可能性、空间位置标识在网络互联协议中应用问题、基于空间位置标识表达地理对象问题、基于空间位置标识的空间信息统一索引问题和全球空间对象唯一标识问题等。通过理论推导证明基于剖分编码的空间位置标识体系和空间对象标识体系是一套更符合地理空间固有离散特性的、能够解决海量空间数据组织问题的全新标识体系,从空间信息的表示、数据的组织和管理、整合和服务模式上都有别于目前空间信息体系,是现有地理坐标系统的有效补充。

(6)完成基于空间位置标识的目标表达效率和编码效率的试验验证。试验结果表明,基于剖分编码位置标识对地理对象进行多尺度剖分编码的方法,可以有效对地理对象进行多尺度表达。因此,多尺度、结构化的空间位置标识和空间对象标识是实现全新空间坐标体系和地理实体唯一标识的有效途径。

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

国家973计划(61399)

2010-12-26

关 丽(1980—),2010年毕业于北京大学,获地图学与地理信息系统专业博士学位(指导教师:程承旗教授),主要研究方向为遥感信息工程、空间信息组织理论等。