三維空間關系的描述及其定性推理

前言

空間關系的描述和推理是當前測繪學、地理學、計算機學和認知科學等學科中共同關心的科學問題?？臻g關系主要包括拓撲關系、方向關系和距離關系三類，是GIS學科中的重要理論問題之一。它們的研究內容又可細分為空間關系描述和空間關系推理。以往空間關系的描述主要集中在二維空間關系：拓撲關系、方向關系、定性距離和位置關系的定性描述、表達及其定性推理。由于GIS研究范圍的不斷擴大，許多實際問題用二維空間關系理論無法很好地解決，研究三維空間關系理論勢在必行。本書首先建立了空間關系的描述與表達模型，在此基礎上研究了空間關系的定性推理。第1章綜合闡述和分析目前空間關系的研究現(xiàn)狀。第2章采用單純形數(shù)據(jù)模型基于點集拓撲理論研究拓撲關系的描述和推理。第3章研究方向關系的描述、表達模型及其定性推理。第4章研究距離關系的定性描述、表達及其推理。為揭示空間關系問的關聯(lián)本質，第5章對拓撲關系和方向關系間的混合空間關系定性推理進行研究。為提高空間關系的描述、表達能力以及空間關系推理的準確性，第6章研究綜合拓撲方向關系（拓撲關系+方向關系）的描述、表達模型及其定性推理，第7章研究位置關系（方向關系+定性距離）的描述、表達模型及其定性推理。本書的研究工作得到了國家自然科學基金項目（40471109）、國家科技支撐計劃項目子課題（2006BAJl5802）、中國測繪科學研究院基礎科研項目（77748）、地理空間信息工程國家測繪局重點實驗室開放基金項目（B2808）、國家高技術研究發(fā)展計劃項目（2009AAl22147）等課題的資助。本書的順利完成得到了中國測繪科學研究院以及山東科技大學領導、老師和同事們的大力支持和幫助，在此一并致謝！本書內容系作者近年來部分研究成果的總結，還有待于進一步深入研究。由于作者水平所限，書中難免有不足和謬誤之處，懇請同行專家及廣大讀者賜教。

內容概要

　　空間關系主要包括拓撲關系、方向關系、距離關系三類，是GIS學科中的重要理論問題之一。它們的研究內容又可細分為空間關系描述和空間關系推理?！度S空間關系的描述及其定性推理》闡述了三維空間關系理論方面的研究成果。首先建立了三維拓撲關系、方向關系、定性距離、綜合拓撲方向關系（拓撲關系+方向關系）和位置關系的描述與表達模型。在此基礎上，研究了它們的定性推理。 　　本書可作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)及其相關專業(yè)研究生的選修教材或教學參考書，同時可供地理學、計算機科學、測繪科學與技術等領域從事空間信息處理與分析的研究人員和工程技術人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　國內外研究狀況　1.2　空間關系的發(fā)展趨勢　1.3　本書的組織與安排第2章　拓撲關系描述及其定性推理　2.1　拓撲關系描述　2.2　拓撲關系定性推理第3章　方向關系描述及其定性推理　3.1　二維方向關系描述及其定性推理　3.2　三維方向關系描述及其定性推理第4章　定性距離描述及其推理　4.1　定性距離描述　4.2　定性距離間的定性推理第5章　混合空間關系定性推理　5.1　二維混合空間關系定性推理　5.2　三維混合空間關系定性推理第6章　綜合拓撲方向關系描述及其推理　6.1　二維綜合拓撲方向關系描述及其推理　6.2　三維綜合拓撲方向關系描述及其推理第7章　位置信息的定性描述及其定性推理　7.1　二維位置關系的定性描述及其定性推理　7.2　三維位置關系的定性描述及其定性推理參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：自20世紀70年代以來，GIS在氣象、環(huán)保、災害、海洋、生態(tài)等方面的研究不斷深入，在地學等涉及全球變化或地下工程（如礦山、地質、隧道）領域的應用不斷擴展。GIS所涉及的范圍已經(jīng)向上進人大氣層及地球的外層空間，向下進入地球內部。以礦山GIS為例，其空間對象包括上至大氣環(huán)境，中至山川植被、建筑道路，下至礦坑邊坡、井巷工程、煤巖地層等（吳立新等，2005）。在這種情況下，許多實際問題用2D GIS不能很好地解決，必須對地理現(xiàn)象進行三維描述和分析，研究3D GIS已勢在必行（李清泉，1998）。國內外在3D GIS方面的研究進展迅速，三維拓撲分析、三維空間分析等，已經(jīng)成為許多學科交叉的技術前沿和攻關熱點，相應的理論、技術、方法與軟件系統(tǒng)得到不斷豐富和發(fā)展（吳立新，2004）。由于空間關系理論及其研究直接影響著GIS系統(tǒng)的設計、開發(fā)和應用，因而受到國際GIS及相關學術界的高度重視（陳軍等，1999）。由于空間問題固有的復雜性和不確定性，并且在大比例尺地理空間，人們經(jīng)常遇到不完全、不確定的空間信息，因而普遍使用定性方法理解、分析、描述和對空間環(huán)境下結論。當所得到的信息為定性信息，缺少更為精確的地理信息的情況下，定性推理成為推導隱含信息和未知信息的唯一可行方法。定性推理可以處理非精確數(shù)據(jù)，雖然可能只提供近似的、粗略的解、丟失一些精度，但簡化了推理過程，并足以解決特定的地理問題（曹菡，2002）?！?.3本書的組織與安排全書系統(tǒng)地研究了三維空間關系：拓撲關系、方向關系、定性距離和位置關系的描述、表達及其定性推理。研究內容分七章。第1章綜合闡述和分析目前空間關系的研究現(xiàn)狀。本章從二維空間和三維空間兩個范圍介紹國內外拓撲關系、方向關系和距離關系的研究現(xiàn)狀。第2章研究三維空間拓撲關系的描述模型及其定性推理。采用SDS數(shù)據(jù)模型，研究三維空間點（O一單純形）、線（1一單純形）、面（2一單純形）、體（3一單純形）間的拓撲關系，以及拓撲關系定性推理，其中包括點一線、點一面、點一體、線一線、線一面、線一體、面一面、面一體和體一體拓撲關系推理，用組合推理表給出推理結果。第3章研究三維空間方向關系的描述模型及其定性推理。采用SDS數(shù)據(jù)模型，以體（3一單純形）為參照物研究三維空間方向關系的描述模型，方向關系推理主要研究單方向關系推理，采用組合推理表給出推理結果。

編輯推薦

《三維空間關系的描述及其定性推理》是由測繪出版社出版的。

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