基于QuaPA的无边界GIS与全球空间编码新方法

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1、第19卷　第5期地理与地理信息科学Vol.19No.52003年9月GeographyandGeo-InformationScienceSeptember2003基于QuaPA的无边界GIS与全球空间编码新方法1,22吴立新,史文中(1.中国矿业大学北京校区3S与沉陷工程研究所,北京100083;2.香港理工大学土地测量与地理信息学系)摘要:空间实体编码是空间数据组织的关键,是地学信息查询、检索和数据挖掘的基础。该文针对传统的ID编码技术的不足,围绕无边界GIS与全球空间数据组织的急需,将空间实体的位置信息引入ID编码中,提出了一种

2、由主副码构成且综合考虑了空间实体所在宏观象限、空间实体位置和唯一检索标识三方面信息的QuaPA编码方法。以矿山GIS为例,论述了无边界2DGIS和无边界3DGIS中基于高斯坐标系的QuaPA编码方法;以全球空间数据组织为例,论述了基于经纬坐标系和球面半径的地球QuaPA编码法。分析指出,QuaPA法从原理上支持基于窗坐标的快速空间索引和格网索引机制。关键词:地址编码;无边界GIS;全球空间数据组织;QuaPA中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1672-0504(2003)05-0001-05球空间数据集成组织等,均对传统的

3、ID编码技术提0　引言出了挑战。必须研究建立一种新的适合无边界GIS广义上讲,地学信息是指通过测绘遥感、地理地和全球空间数据集成组织的ID编码新技术。质、地球物理、地球化学等多学科手段获得的关于地本文将空间实体的位置信息引入ID编码中,提球表层及其内部多尺度空间实体的各种信息的总出了一种由主副码构成且综合考虑了空间实体所在称。空间实体编码是空间数据组织的关键,是地学宏观象限、空间实体位置和唯一检索标识三方面信信息查询、检索和数据挖掘的基础。息的QuaPA编码方法。通常,非对象型GIS中空间实体的属性数据和1QuaPA编码法原理图形数

4、据是分开管理的,即属性数据用关系型数据库进行管理,而图形数据用空间数据库进行管理。围绕矿山多维动态复杂GIS的理论与技术研GIS以ID索引为桥梁,连接地理对象的属性和图形究,笔者曾研究提出一种适合矿区边界动态发展和数据。ID是GIS系统中最重要和最频繁使用的基本环境动态变化的编码方法,即含象限前缀的主副码要素。ID编码的机制直接影响空间数据库乃至整个耦合编码方法,称为QuaPA(Quadrantlabelprefixedfor[1]GIS系统的效率和功能。因此,ID必须具有持久的PrincipalcodeandAuxiliaryco

5、de)法。QuaPA法的实唯一性。传统的ID编码技术有命名法(denomination质是基于四叉树/八叉树的象限标识(反映空间实体method)和分配法(collationmethod)。命名法虽然可所在宏观象限)与基于Morton编码的主码(反映空间以在静态和小区域条件下保证ID码的唯一性,但在实体具体位置)、基于传统编码的副码(反映局部区大区域和动态条件下(如城市与矿区),由于空间实域内空间实体的唯一检索标识)的三位一体,分别服体的海量性和信息的动态性,ID码的无错误命名及务于2DGIS和3DGIS。其唯一性均难以保障,即使通

6、过努力完成了ID编1.1QuaPA编码规则码,码的长度将很长而不符合数据压缩的要求。分规则1:空间实体的ID码由主码(principalID,配法在单机环境和静态数据库条件下可能是有效ID1)和副码(auxiliaryID,ID2)组成。的,但随着Web-GIS、分布式空间数据和多维动态规则2:主码代表空间实体的象限标识和轮廓位GIS技术的发展,这一由计算机随机分配ID码的方置,副码则用来在局域内唯一定义空间实体的名字法已不再适用。和序列号。实际上,研究区域的不断扩大和持续发展,空间规则3:局域内实体之间的主码相同时,副码必须分辨率

7、的不断提高,时空动态数据库的建设,以及全不同;不同局域的实体主码不同,其副码可以相同。　　收稿日期:2003-07-25　　基金项目:教育部“高校青年教师奖”专项基金;香港研究资助局(3-ZB40);香港理工大学(1.34.9709)　　作者简介:吴立新(1966-),男,教授,博士生导师,从事3DGIS与3DGMS、数字矿山、动态遥感研究与教学。第2页地理与地理信息科学　　　　　　　　　　　　　　　　第19卷1.2QuaPA编码过程第二步:定义沿X、Y轴的格网分割尺寸Dx、Dy。第一步:首先按确定的单元尺寸将目标域(2D或n结合四

8、叉树原理,通常可以将Dx、Dy定义为2m(n=3D)分割成2D矩形格网或3D空盒,然后由计算机自1～10)。其中n的选择是关键,依研究区域沿X、Y动计算确定每一格网或空盒的Morton标识码。该标轴的空间实体的数量、密度和复杂度而定。