森林小班数据的时空建模、更新及表达研究

【摘要】小班(Subcompartment)是森林资源监测和统计的基本单位,是森林资源信息的负载体。在信息技术迅猛发展的今天,小班数据的采集、管理和更新受到很大重视,但由于这些工作受到很多因素的影响,如对小班时空过程的认识、森林资源调查和监测体系的完善,信息技术的使用等,目前还有许多不完善的地方。在实际工作中,林业部门以统计工作为重,小班图形数据得不到有效维护,与现实差距大,各期数据之间缺乏关联,数据价值没有被充分体现。时空数据库已在地籍管理、土地利用管理等多个领域得到研究和应用,其研究范畴包括时空数据建模、时空数据更新、时空索引等。本论文引入时空数据库理论与技术来管理森林小班数据,目的是将小班数据的采集、管理、更新、可视化等工作加以整合,实现对森林资源时空过程的有效表达。本论文在深入研究森林资源调查和监测工作的基础上,分析了小班地理实体的时空演变,认为小班时空过程是渐变和突变相交替的时空过程。论文设计了序列状态时空数据表达方法,该方法通过序列快照方法和事件方法的组合来表达渐变和突变相交替的时空过程,并基于这个方法设计了森林资源时空数据模型。该模型以小班、小班状态、细班状态三种对象的序列组合来表达小班地理实体的时空过程。在森林资源时空数据模型研究的基础上,论文提出了多源时空数据动态更新框架的思想。框架包括森林小班的时空过程、时空数据模型、时空数据库、数据采集和更新机构等五个部分,更新机构依据时空一致性规则进行数据库更新,而时空一致性规则又以时空数据模型的完整性约束为基础。论文深入分析了当前存在的数据源以及相互之间的关系,并讨论了更新机构的组成、时空一致性规则和更新流程。森林资源时空数据库的数据序列本身就是对小班时空演变最好的表达,但用户通常只需要查询小范围的时空序列。论文通过事件表、实体关联表、时间索引表实现不同方式的数据关联和索引,可以方便地实现特定历史时刻再现和对象历史回溯等时空数据的检索功能。时空表达必须通过可视化传递给用户,本论文设计了三种可视化方法来表达小班地理实体的演变。第一种是历史树方法,以不同深度的树节点记录小班的历史对象及其所有的专题属性；第二种是面向矢量地物演变的时空立方体可视化方法,以x,y,t三维来表达地物的时空演变,并应用于小班状态演变、多维属性演变的可视化；论文也设计了小班演变的动态可视化表达。论文最后通过森林资源管理原型系统及其时空数据库的设计和实现,检验了时空数据模型、数据更新框架、数据检索和可视化表达等各项方法和技术。信息技术和测绘技术在不断发展,相应地,森林资源信息管理技术和方法的演进也不会停止。本论文对小班数据的建模、更新和表达作了比较全面的研究和阐述,为森林资源信息管理技术和方法的演进作了有价值的工作。
【作者】夏凯；
【导师】刘南；刘仁义；
【作者基本信息】浙江大学，地图学与地理信息系统，2014，博士
【关键词】森林资源；小班；时空数据库；时空数据模型；时空数据更新；可视化；时空立方体；历史树；

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