[00114892]空间关系表达与尺度建模理论

已有地理信息科学（GIS）模型和理论侧重表达地理要素的几何位置、几何形态和几何分布,即以几何表现为主。但空间关系（距离关系、拓扑关系、方向关系和相似关系等）是人类表达和认识客观世间的重要概念,也是GIS理论核心。如何进行空间关系的描述和推理难点和重点。由于现有GIS几何表现和空间关系表现在表达方式和语义上存在很大差异,使得已有GIS几何表现理论不能很好地描述和表达地理空间关系。为了弥补此缺陷,本项目发展了空间关系表达和推理理论,解决了空间关系的认知复杂性、不确定性和尺度特性等三个重要难题。 （1）针对空间关系的认知复杂性,提出和建立了多种空间关系组合描述和推理方法。提出了“内方向关系”新概念,提出了基于关系矩阵的计算模型和推理方法;提出了基于Voronoi图的空间方向关系描述与计算模型,克服了国际上同类模型计算过程繁琐和对复杂空间方向关系计算错误的难题;组合多种类型空间关系,形式化定义了自然语言空间关系模型,为基于关系的地理信息表达和分析奠定了基础。 （2）针对空间关系的不确定特性,建立了不确定区域空间关系理论。采用宽边界区域对多种来源的不确定区域建模,建立了4元组模型,表达不确定区域的拓扑和方向关系,实现了拓扑和方向关系的多层推理;研究了多尺度数据库中宽边界区域结构及空间关系一致性检测;完成了不确定区域拓扑和方向的组合推理方法。不确定空间关系描述与推理问题的解决,是对已有精确模型的有益补充,为多种来源的不确定性数据的查询和分析奠定了基础。 （3）针对空间关系的尺度特性,建立了多尺度空间关系理论。结合多种制图综合算子,提出了拓扑关系和方向关系的多尺度建模方法,解决了空间关系的尺度依赖问题;建立了多尺度空间相似关系描述与计算模型,在“地图综合的比例尺跨越幅度与空间相似度变化之间的函数关系”构建问题上取得重大进展。 共发表60篇学术论文,第一/通讯作者SCI/SSCI论文40篇;出版第一作者专著《空间关系模糊描述与组合推理》和《Spatial similarity relations in multi-scale map spaces》（英文专著,Springer出版社出版）。2篇代表作被本领域国际著名学者、拓扑关系经典模型RCC理论的提出者、国际SCI顶级刊物Artificial Intelligence前主编Anthony. G. Cohn教授小组撰写的空间关系领域综述论文引用,并给予高度评价。研究成果通过“中国地理信息系统协会”组织的专家鉴定,结论为“…..总体上达到国际先进水平”。